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基于IP的SAN存储技术 一、引言 存储和网络在传统上处于2个不同的领域，网络技术的发展对计算机平台的演化产生了重大的影响。随着这两项技术的逐渐成熟，特别是越来越多的企业加入到电子商务和全球数据共享中来，存储技术和网络技术结合而形成的存储区域网络（SAN,即Ｓtorage Aren Network），正是一种实现存储和检索大量数据的强大技术。一直以来，SAN都建立在光纤通道（FC，即Fibre Channel）技术基础上，这种技术给存储领域的应用提供了高性能的块数据访问方案。由于IP在局域网和广域网上的应用以及良好的技术支持，在IP网络中也可实现远距离的块级存储，以IP协议替代光纤通道协议，形成基于IP的SAN存储。本文在分析各种存储网络技术特点的基础上，重点讨论和分析了基于IP的SAN存储技术。 不论企业规模的大小，企业用户都会关心大容量数据的存储问题，许多研究机构和生产厂家都致力于为企业用户提供一种有效的数据存储方案。按照存储网络技术的发展，归纳出存储网络技术的类型。由于早期的网络十分简单，直连式存储（DAS）是最先被采用的网络存储系统。DAS存储体系结构中，为避免出现单点错误，采用多个服务器共享一个存储系统。当需要增加系统的存储容量时，一般采用增加磁盘阵列（RAID）。DAS曾经是一种流行的存储系统，但不能满足大容量的存储需求，于是出现了NAS和SAN等其他存储技术。网络存储系统（NAS）包括诸如文件服务器和存储设备部件，NAS使主服务器从文件I/O操作中“解脱”出来，使该服务器成为一种优化的文件系统，操作系统变成“瘦操作系统”，不完成计算功能，仅提供文件系统功能，这样客户端就能直接从NAS部件中检索数据。NAS服务器采用优化的文件系统，并且安装预配置的存储设备。由于NAS是连接在局域网上的，所以客户端可以通过NAS系统与存储设备之间交互数据。NAS直接运行文件系统，如NFS、CIFS等，另外通过设置NAS可以实现在不同的客户端（如NT和Unix）之间共享数据。 DAS和NAS存储系统实现的都是一种文件级存储，这种处理方式要求占用主机大量的CPU资源，对文件操作的延迟相当大。数据量的增加，使DAS和NAS出现同样的问题——不能为提高存储能力而无限制地增加存储设备。与DAS和NAS存储相比，存储区域网络（SAN）的优势在于所有的数据处理都不是由服务器完成的，SAN是一种将存储设备、连接设备和接口集成在一个高速网络中的技术［1］。在SAN网络中，所有的数据传输是在高速、高带宽的网络中进行的，SAN存储实现的是直接对物理硬件的块级存储访问。SAN本身就是一个存储网络，网络承担了主网络中实现的数据存储，因而提高了SAN的性能和升级能力。根据存储网络所采用的传输协议和物理介质的不同，SAN有FC SAN、IP SAN和InfiniBand SAN等多种实现方式，FC SAN采用高速的光纤通道构成存储网络，是SAN的主流技术。随着Ethernet和IP技术的不断成熟和发展，基于IP的SAN存储集合了Ethernet和IP的开放性及块存储多方面的优点，以IP协议替代光纤通道协议实现端到端的SAN存储。InfiniBand SAN把IP网络和存储网络合二为一，以交换机互连和路由器互连支持系统的可扩展性。 为了将不同的NAS、DAS、FC SAN、IP SAN等各类存储资源整合起来，形成一个统一管理、监控和使用的公用存储池，于是出现了虚拟存储（VSAN）。虚拟存储实际上是一种逻辑存储，目的是实现资源共享，它是一种智能化的存储系统。目前，虚拟存储主要有3种方式：基于主机的虚拟存储、基于存储设备的虚拟存储以及基于网络的虚拟存储。虚拟存储技术能大大减少存储系统的管理难度，提高存储的效率。 三、基于 IP存储网络协议构建的SAN环境 目前，IP存储技术发展有2个技术方向：存储隧道（Storage tuneling）和本地IP存储（Native IP-based storage）。存储隧道的基本思想是将IP协议作为连接异地2个光纤SAN的隧道，用来解决SAN环境的互联问题。本地IP存储的基本思想是利用现有的存储协议，将SCSI和Fibre Channel直接集成在IP协议中，实现存储和网络的无缝融合。目前IETF已开发出3种IP存储协议：基于TCP/IP的光纤通道（FCIP）、互联网 Fibre Channel协议（iFCP）和互联网小型计算机系统接口（iSCSI）。其中FCIP 和iFCP协议是实现存储隧道技术的2种方式，FCIP协议是在2个SAN之间通过以太网建立隧道，构成一个统一的SAN环境，与之相对应的iFCP是在Fibre Channel 与IP之间建立网关到网关的连接，使Fibre Channel 帧使用IP路由到正确的目的。由FCIP和iFCP支持的存储隧道技术提供的是SAN与SAN之间点到点的连接，从功能上讲是一种类似于光纤的专用连接技术。 |
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