構(gòu)建一個(gè)成功的SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方案

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清華大學(xué)卓越生產(chǎn)運(yùn)營總監(jiān)高級(jí)研修班

綜合能力考核表詳細(xì)內(nèi)容

構(gòu)建一個(gè)成功的SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方案
安全可靠地保存企業(yè)的數(shù)據(jù)是廣大企業(yè)決策者所關(guān)心的重要問題。不同的計(jì)算機(jī)平臺(tái)、存儲(chǔ)設(shè)備通過存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)(SAN)連接起來時(shí),必須考慮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的承受能力、設(shè)備的連接距離、SAN的規(guī)模、管理策略、安全可靠性以及如何滿足目前和將來的業(yè)務(wù)需要。

  建立光纖通道存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)SAN,對于一個(gè)具體的應(yīng)用來說可能有多種配置方案,必須了解存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的特性、能力及它們適合哪些應(yīng)用,才能充分發(fā)揮它們的作用并且降低造價(jià)。一個(gè)仲裁環(huán)集線器對于10個(gè)以下節(jié)點(diǎn)(服務(wù)器和磁盤陣列)的配置來說是可行的解決方案;可以將多個(gè)仲裁環(huán)集線器級(jí)聯(lián)起來建立10到35個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò);采用將集線器和交換集線器結(jié)合在一起的方案來平衡單個(gè)環(huán)的性能和多個(gè)環(huán)之間的可用性關(guān)系;SAN中的設(shè)備比較多時(shí),或需要較高的存取帶寬時(shí),應(yīng)考慮使用光纖通道交換器。

  無論是采用仲裁環(huán)集線器、交換集線器、光纖通道交換器,還是將它們結(jié)合起來使用,都要考慮性能價(jià)格比等諸多因素。仲裁環(huán)集線器在價(jià)格上有一定的優(yōu)勢,但在節(jié)點(diǎn)的互連能力上和擴(kuò)充性上不如光纖通道交換器。交換器提供了非常高的帶寬,但是價(jià)格也偏高。沒有一種產(chǎn)品可以在所有領(lǐng)域占優(yōu)勢。存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化將在各種產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展,包括現(xiàn)有的SCSI設(shè)備、光纖通道交換器、交換集線器、集線器和FC-to-SCSI 橋接器等,不同環(huán)境下,不同的解決方案能夠發(fā)揮比較好的作用。

  根據(jù)應(yīng)用需求規(guī)劃SAN

  在設(shè)計(jì)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)時(shí),首先應(yīng)該明確存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)所面向的應(yīng)用是什么,如活動(dòng)視頻圖像、印刷圖形處理、關(guān)系數(shù)據(jù)庫查詢、數(shù)據(jù)采集、服務(wù)器集群、磁帶備份、災(zāi)難恢復(fù)等, 每種應(yīng)用對帶寬、設(shè)備多少、部門間如何劃分和數(shù)據(jù)傳輸距離等都有不同的需求。一個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)也可以同時(shí)適應(yīng)多種應(yīng)用要求,如數(shù)據(jù)采集+磁帶備份+災(zāi)難恢復(fù)等。設(shè)計(jì)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)考慮滿足目前和將來存儲(chǔ)設(shè)備的需求,應(yīng)該認(rèn)真分析數(shù)據(jù)交換的要求和帶寬的要求,是采用光纖通道交換器、交換集線器、集線器,還是將它們結(jié)合起來;是選擇短波或長波激光器光纖,還是選擇銅纜布線,才能滿足存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)量和分布的要求。同時(shí),還需要考慮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否提供了豐富的工具用于建立存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)規(guī)范來保證SAN的安全和可靠性,以及選用適當(dāng)?shù)墓芾碥浖?

 設(shè)備距離決定電纜類型

  光纖通道不但支持銅纜而且支持光纜,應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、設(shè)備距離、安全可靠性和價(jià)格等因素進(jìn)行選擇。

  光纖不受電磁干擾(EMI)而且支持長距離傳輸,使得它成為高可靠性互連的明確選擇??紤]到價(jià)格因素,一些光纖通道磁盤陣列、主機(jī)總線適配器甚至仲裁環(huán)集線器產(chǎn)品上只提供銅纜接口,但可以通過轉(zhuǎn)換設(shè)備把銅纜口接到光纖接口上。

  一個(gè)無源銅纜接口不提供信號(hào)平衡,最大傳輸距離不應(yīng)超過15米;一個(gè)有源銅纜接口提供信號(hào)平衡,最大傳輸距離能長達(dá)30米;多模光纖傳輸距離能夠長達(dá)500米;單模光纖傳輸距離能夠長達(dá)1萬米。在SAN的設(shè)計(jì)中,有源銅纜或多模光纖一般是最常見的選擇。

  有一些集線器通過GBIC提供混合使用銅纜和光纖的方法。由于光纖不受外部電磁干擾,可以分布在樓內(nèi)或樓間,并且可以將存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到整個(gè)園區(qū)。只有銅纜接口的集線器和交換器產(chǎn)品不僅有電磁干擾問題要克服,而且需要采用外部介質(zhì)接口適配器來支持光纖。

  圖1 使用集線器建立雙環(huán)結(jié)構(gòu)的SAN

  在大部分的服務(wù)器/存儲(chǔ)設(shè)備的配置中,存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的每一節(jié)點(diǎn)(服務(wù)器或存儲(chǔ)設(shè)備)被安排在同一個(gè)房間內(nèi)或在一個(gè)建筑物的不同房間中。雖然仲裁環(huán)的光纖傳輸總長度能長達(dá)1萬米,但是介質(zhì)的傳輸延時(shí)也應(yīng)是考慮的因素。雖然采用光纖通道規(guī)范的仲裁環(huán)允許的長波單模光纖傳輸距離長達(dá)1萬米,但這不意味著可以設(shè)計(jì)具有126個(gè)節(jié)點(diǎn)、每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間為1萬米(總長為126萬米)的網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際應(yīng)用中,1萬米只能有幾個(gè)網(wǎng)口,而大部分節(jié)點(diǎn)應(yīng)在500米以內(nèi)。

  設(shè)備數(shù)量及SCSI設(shè)備

  光纖通道交換網(wǎng)絡(luò)的地址空間允許數(shù)百萬個(gè)設(shè)備,可以適應(yīng)很大的企業(yè)網(wǎng)。典型的網(wǎng)絡(luò)交換器產(chǎn)品具有6~8個(gè)網(wǎng)口,通過交換器的網(wǎng)環(huán)口可以連接仲裁環(huán)集線器或交換集線器,也可以擴(kuò)展到其他的交換器上,這樣就可以集成許多設(shè)備。

  每個(gè)仲裁環(huán)提供127個(gè)地址,其中一個(gè)地址被保留起來用于連接交換器。理論上,可以級(jí)聯(lián)多個(gè)集線器來建立一個(gè)126個(gè)節(jié)點(diǎn)的仲裁環(huán)。實(shí)際上,由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)對環(huán)的性能來說是一個(gè)延時(shí)因素,126個(gè)節(jié)點(diǎn)的配置不能支持正常的服務(wù)器/存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)交換,配置多個(gè)環(huán)需要利用交換集線器或交換器將它們連接起來。

  典型的仲裁環(huán)包含3~15個(gè)節(jié)點(diǎn)(服務(wù)器/存儲(chǔ)設(shè)備)。為保證高帶寬和網(wǎng)絡(luò)可用性,一定不能超過50~60個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果需要另外一些節(jié)點(diǎn)在同一個(gè)邏輯地址空間,交換集線器可以在環(huán)區(qū)之間提供透明的操作,而不影響每個(gè)環(huán)區(qū)的帶寬要求。

  設(shè)備數(shù)量應(yīng)該包括磁盤陣列的內(nèi)部配置。如果一個(gè)磁盤陣列使用仲裁環(huán)作為連接內(nèi)部磁盤的結(jié)構(gòu),并且內(nèi)部環(huán)被連接到了外部仲裁環(huán)網(wǎng)口上,那么在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)的每一個(gè)磁盤應(yīng)該計(jì)為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

  從SCSI到光纖通道的一種很好的過渡是采用光纖通道到SCSI的橋接器(FC-SCSI Bridge),這樣,SAN就能支持SCSI硬盤和磁帶子系統(tǒng)。FC-SCSI Bridge提供了一種有效可行的將并行SCSI集成到SAN中的方法。在FC-SCSI Bridge上提供光纖通道接口和并行SCSI接口,并且能夠進(jìn)行串行SCSI-3和以前版本的SCSI協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。一個(gè)提供光纖通道的服務(wù)器可以透明地存取存儲(chǔ)設(shè)備和磁帶設(shè)備,而不管下面具體的接口。

  預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)和最大流量

  計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在迅速發(fā)展,在選擇交換器和集線器時(shí),應(yīng)該考慮網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,更好地利用原始投資。一開始,存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)可能僅僅需要一個(gè)7個(gè)網(wǎng)口的仲裁環(huán)集線器,連接了3個(gè)服務(wù)器和3~4個(gè)存儲(chǔ)陣列。但根據(jù)預(yù)測帶寬和網(wǎng)口要求,一個(gè)交換集線器可能是更合適的選擇,采用交換集線器不必分割單個(gè)仲裁環(huán)的帶寬就可以適應(yīng)更多的設(shè)備的要求。

  通過計(jì)算平均數(shù)據(jù)幀的大小、服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列的緩沖區(qū)的能力、活動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)等來計(jì)算數(shù)據(jù)流量的大小,可以給出一個(gè)合理的數(shù)據(jù)量分布。就像在LAN網(wǎng)絡(luò)中,你可以不斷地調(diào)整光纖通道的帶寬來適應(yīng)用戶應(yīng)用需求的變化。由于交換集線器和交換器可以提供每個(gè)口100Mbps的吞吐量,所以可以很好地應(yīng)用到視頻應(yīng)用。另一方面,通過在中型或大型仲裁環(huán)配置中使用專用交換口可以支持典型的SQL數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用。

  網(wǎng)絡(luò)安全性和冗余/備份

  在共享存儲(chǔ)設(shè)備中,SAN的安全性是非常重要的。光纖通道提供一個(gè)進(jìn)行不同部門或工作組的存儲(chǔ)設(shè)備分區(qū)的解決方案。在SAN上可以建立一個(gè)虛擬專用網(wǎng),一個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換器提供了一個(gè)將多個(gè)仲裁環(huán)集成在一起的主干網(wǎng)。某企業(yè)的制造部門和工程部門可能有不同的服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列,但它們也會(huì)偶爾需要交換彼此的數(shù)據(jù)。每個(gè)部門可以分別安裝仲裁環(huán),其中一個(gè)口連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換器上。

  仲裁環(huán)的編址提供公用和專用方案,它允許在同一個(gè)環(huán)上的設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)交換器上或與網(wǎng)絡(luò)交換器隔離開。

  另外,可以在功能上對所連接的節(jié)點(diǎn)分區(qū)。實(shí)現(xiàn)分區(qū)是在網(wǎng)口的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,它允許單個(gè)口同其他隔離的節(jié)點(diǎn)相互交換數(shù)據(jù),其效果就是在分區(qū)的節(jié)點(diǎn)上建立了虛擬專用網(wǎng)絡(luò)??梢詫⒍鄠€(gè)物理環(huán)定義為一個(gè)邏輯環(huán),這樣可以用網(wǎng)絡(luò)交換器提供一個(gè)交換集線器的功能。

  冗余/備份是從另一個(gè)角度來考慮網(wǎng)絡(luò)的安全性。傳統(tǒng)概念上的冗余集中于備份(或負(fù)載共享)電源和多風(fēng)扇,但是這些地方很少引起網(wǎng)絡(luò)癱瘓,更常見的現(xiàn)象是一個(gè)連接節(jié)點(diǎn)的誤操作或是電纜的斷裂使整個(gè)網(wǎng)區(qū)癱瘓。

  通過在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中使用雙仲裁環(huán)的方法,可以獲得更高的可用性。如果一個(gè)關(guān)鍵的主機(jī)總線適配器失效,使一個(gè)環(huán)癱瘓,冗余的環(huán)可以在設(shè)備之間提供另一條路徑。用光纖通道交換器可以實(shí)現(xiàn)這種雙環(huán)配置。

  SAN管理及災(zāi)難恢復(fù)

  SAN管理包括多個(gè)層次和概念:從SAN設(shè)備來講,包括主機(jī)總線適配器、集線器、交換器、橋接器等設(shè)備的管理;從存儲(chǔ)設(shè)備來講,有磁盤陣列和磁帶庫的管理;從主機(jī)服務(wù)器來講,有共享設(shè)備管理、雙機(jī)備份管理和集群應(yīng)用管理。

  目前,在所有的企業(yè)級(jí)LAN/WAN設(shè)備上幾乎都提供了SNMP管理。許多光纖通道存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品也提供了完整的和可靠的SNMP管理。

  在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中,對每個(gè)部件提供可管理性必然增加了造價(jià),但有效地減少了總的系統(tǒng)造價(jià)。簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置,在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中集成診斷和快速恢復(fù)特性,減少支持(維護(hù))需求都可以降低成本。可管理性所提供的最大的降低造價(jià)的方面是極大地提高了系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)癱瘓時(shí),企業(yè)將在經(jīng)濟(jì)上受到損失。在營業(yè)時(shí)間宕機(jī)1~2小時(shí)所造成的損失可能是用于提高可管理性的造價(jià)的許多倍。

  SNMP對于企業(yè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)是非常必要的,必須認(rèn)真地研究光纖通道集線器或交換器對SNMP支持的程度。理想的SNMP可管理集線器提供復(fù)雜的診斷來排除仲裁環(huán)故障,通過硬/軟件結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)故障偵測、故障隔離和恢復(fù),極大地提高了仲裁環(huán)的可用性。

  災(zāi)難恢復(fù)是大型企業(yè)網(wǎng)所必須考慮的因素, 由于重要的數(shù)據(jù)都在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備上,一旦數(shù)據(jù)丟失將給企業(yè)造成巨大損失。一般情況下,系統(tǒng)管理員應(yīng)周期性地備份服務(wù)器上的數(shù)據(jù),一旦系統(tǒng)故障,可以很快地進(jìn)行恢復(fù)。
構(gòu)建一個(gè)成功的SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方案
 

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