第3章存储网络技术.docVIP

第三章 存储网络技术 3.1 存储与网络 由于计算机技术不断向更便宜，更有效的方向发展，早期的主机式计算机也从大型的中心式系统演化为便捷的，企业级的服务器。同时，网络技术也对计算机平台的演化产生了相应的影响。随着这两项技术的逐渐成熟，以及对计算机处理能力和相关数据需求的不断增长，更快，可达性更好的存储技术将得到更多的市场驱动，存储网络也因此而到来。 在过去的10 至15 年中，商业的模式发生了重大的改变。这其中，基于因特网的商业模式的爆炸性增长给信息的获取和存储技术带来了新的挑战。不断增长的对存储能力的需求使许多IT 组织不堪重负，因此，发展一种具有成本效益的和可管理的先进存储方式就成为必然。 3.2 存储网络基础 3.2.1 SCSI SCSI 是连接存储设备与服务器的最通用的方法。SCSI 产生于1979 年，是支持一到两个磁盘的8-bit 的并行总线接口。这一协议不断发展，直至成为其他存储相关技术的基础。今天，串行SCSI 成为了存储设备领域里，具有层结构和良好体系结构的协议族。 美国国家信息技术委员会所制定的T10 标准，也就是SAM-2 ，为SCSI 的实现提供了一个层次化的模型。这一框架包括SCSI 驱动器软件，物理互联，命令实现以及存储管理。这些内容在一起为SCSI 的互操作性和可扩展性提供了可能。它支持多驱动器类型，排队，多任务，缓存，自动驱动器ID 识别，双向接口操作等内容。SCSI-3 命令集将逻辑层转化为基于包的格式，从而为网络传输提供了可能。目前对串行SCSI 有多种实现，包括Fibre Channel, Apples Firewire, SSA 等。最近又有iSCSI。 SCSI 标准共提供了三种可能的电气配置： 低成本的单端可选配置，适用于临近设备的连接，距离最大为6 米； 较昂贵的HVD，可支持25 米距离，具有较好的抗噪声性能； 最近提出的LVD ，支持SCSI-3 ，作用距离可达12 米。 随着基于因特网的应用的不断增长，不断加速的信息需求使得存储容量的增长速度超过了服务器处理能力的增长速度。一方面是服务器有限的内部存储极限，另一方面是不断增长的存储内容，这就要求服务器的存储外部化，以适应新的应用的要求。然而随着存储容量的不断增长和服务器的不断发展，在单一的服务器上实现同时对应用环境和存储环境管理就成为了一项新的挑战。将服务器和存储器分开虽然有助于提高这方面的管理能力，但是SCSI 的25 米极限，以及它的速度和共享能力，还是一个重要问题。 3.2.2 TCP/IP TCP 协议和IP 协议共同构成了通信协议族。这组协议是因特网获得成功的主要因素。一方面它们的扩展性很强，可以实现巨大的网络，另一方面TCP/IP 也在因特网不同的使用者之间实现了安全和可靠的信息共享。由于这些特性的存在，使得因特网成为了一个真正的开放性网络，它可以支持数以百万计的家庭，学校，政府，公司直至世界的遥远角落。由于TCP/IP 能够支持大量的网络技术，所以它完全有能力成为全球存储网络的基础。 3.2.3 Ethernet Ethernet 是今天局域网领域得到最广泛使用的技术。它是IEEE802.3 标准。最早是Xerox 公司所开发。因为它是桌面电脑互联的最佳技术，所以得到Intel 公司和Digital 公司的进一步开发。它的发展经历了10Mbps 到100Mbps 再到1000Mbps 的过程。现在，10Gbps 的Ethernet 也即将问世。 10Gbps 的Ethernet 和TCP/IP 的组合为存储网络应用的实现提供了引人注目的解决方案。 3.2.4 Fibre Channel 大多数的存储域网络(Storage-Area Networks) 都是基于一个叫Fibre Channel(FC) 的体系结构。FC 的发展是为了解决服务器和存储设备之间通信的诸多要求的。这些要求包括速度，容量，可靠性等等。目前它能够实现1Gbps 及2Gbps 的速率。它可以实现100MB/sec 半工和200MB/sec 全工的持续吞吐量。 3.3 体系结构基础 3.3.1 直连式存储(Direct Attached Storage) 由于早期的网路十分简单，所以直连式存储得到发展。到了二十世纪八十年代，计算由大型的集中式系统发展到灵活的客户端服务器分布式模型。正是尚处在初级阶段的局域网推动了这一转变。连接服务器的存储(Server-Attached Storage) 和直连存储类似，但使用的却是分布式的方法，并仰赖与局域网的连接得以实现。随着计算能力，内存，存储密度和网络带宽的进一步增长，越来越多的数据被存储在个人计算机和工作站中。分布式的计算和存储的增长对存储技术提出了更高的要求。 ?今天，所有的存储操作