文档介绍：信息存储与管理
国家天文台
(科技处)信息与计算中心
存储局域网络
主讲人:储王伟
第六讲
前言
我们正经历着爆炸式的信息膨胀,低廉而高性能的信息管理解决方案成为一种挑战。
一个高效的信息管理解决方案必须能够:及时提供信息给用户;信息基础设施与业务流程集成;灵活易变的存储体系结构。
直连存储DAS是一种孤立的存储环境,上面的信息很难管理和分享,为了将信息组织起来,存储局域网(Storage work,SAN)应运而生。
这一讲的主要概念有:SAN的组件,光纤通道(FC)结构,光纤通道协议栈,光纤通道端口,光纤通道寻址,分区和光纤通道拓扑
SAN的实现及其演化
存储区域网(Storage work,SAN)通过光纤通道交换机连接服务器(或者称为主机)和存储器并传输数据。SAN实现了存储整合,允许多个服务器共享存储设备。它允许用户连接分散在不同地方的服务器和存储器。
SAN的实现及其演化二
SAN概念:SAN包括通信架构的物理设备,主机和存储阵列之间的通信机制。它还提供管理接口负责维护设备之间的连接、管理存储阵列及主机。
SAN演变:在早期的实现版本中,SAN只是简单的主机组,相关的存储设备通过集线器连接,称为光纤通道仲裁环(Fibre Channel Arbitrated Loop,FC-AL)。
因为集线器只能提供有限的互联功能和带宽,其局限性使其让位于高性能的FC交换机。
SAN的fabric交换拓扑提升了互联功能和性能,使SAN拥有更好的可扩展性。
FC-AL因其局限性被取代,但它仍然被作为磁盘驱动器接口使用。
光纤通道FC
FC结构是一种高速网络技术,是SAN的基本组成元素。
FC结构的构成,一般用于SAN前端的连接是光纤线缆,用于SAN后端磁盘连接的是串行铜缆。
FC网络技术的重要特征就是其更高的传输速度,最初实现的100MB/s的吞吐率就远远大于DAS环境中Ultra SCSI的20MB/s的速度。在全双工模式下,可达200MB/s的吞吐率,最新的8GFC,甚至可达1600MB/s的吞吐率。
FC结构是高可扩展的,理论上一个FC网络可以容纳1500万个节点。
SAN组件1:布线
SAN的实现使用光纤进行布线。铜缆可以用于短距离的后端连接,因为它在30米距离内才能提供更好的信噪比。光纤线缆用光信号来携带数据。光纤分为两种: 多模和单模。
多模光纤和单模光纤
多模光纤(MultiMode Fiber,MMF)线缆可携带多个光束,以不同的折射角度同时在线缆核心内传输。
在MMF传输中,多条光束在线缆里穿越,容易发生色散和碰撞。这些碰撞会导致信号在长距离传输后强度减弱--这也被称作模间色散(Modal Dispersion)。
由于模间色散效应,MMF线缆通常被用作距离在500米以内的传输。
单模光纤(Single-Mode Fiber,SMF)携带单个激光束,在线缆芯线中央穿越。在SMF传输中,单条光束在光纤的线芯正中直线穿越。
极细的线缆线芯和单束光波,都减少了模间色散。
在所有类型的光纤线缆中,单模光纤提供了最小的信号衰减和最大的传输距离(长达10千米)。单模光纤被用于长距离的线缆传输。
SAN组件2:连接器
SC连接器(Standard Connector)和LC连接器(Lucent Connector)是两种常用的光纤连接器。SC的数据传输率为1Gbit/s,LC的数据传输率为4Gbit/s。
ST连接器(Straight Tip)是一个有插栓和插孔的光纤连接器,可以锁住一个半螺旋锁扣。在早期的FC部署时,光纤主要使用ST连接器。这种连接器常用于光纤通道接插面板。
小型封装可热插拔式收发器(Small Form-factor Pluggable,SFP)是一种用于光通信的光收发器。标准的SFT+收发器支持的数据传输率达到10Gbit/s
SAN组件3:互联设备
集线器、交换机、和控制器是常用于SAN的互连设备。
1集线器:是用于FC-AL的互连设备。集线器将节点连接成一个逻辑环或者一个星型的物理拓扑。所有节点都必须共享带宽,因为数据会流经所有的连接点。由于廉价而性能较高的交换机的出现,集线器不再被用于SAN中。
2交换机:比集线器更加智能,将数据从一个物理端口直接发送到另一个端口。所以,节点不再共享带宽,而是每个节点都有一个专用的通信路径,从而实现了带宽的聚合。
3控制器:比交换机更大,主要部署在数据中心。控制器的功能与FC交换机相似,但是控制器有更多端口并有更强的容错能力。