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Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,UIT,存储基础,UIT 存储基础,第五章 网络存储,SAN,存储区域网,iSCSI,NAS,第五章 网络存储SAN存储区域网,SCSI,允许连接设备数量较少,SCSI,连接设备距离非常有限,？,基于网络的,SCSI,FC SAN,IP SAN,FCP,iSCSI,如何解决,基于网络的,SCSI,SCSI允许连接设备数量较少？基于网络的SCSIFC SAN,What is a SAN?,Storage Devices,Block Aggregation,File/Record Subsystem,Device Interconnect,Storage Interconnect,Disk,Array,Virtual,Array,Tape,Disk,Array,Tape,Library,SAN,HP/UX,Linux,AIX/,Monterey,Windows,NT/2000,Solaris,SAN Services,Source:SNIA,What is a SAN?Storage DevicesB,基于,FC-SAN,的网络存储,块存储应用程序,使用专用的光纤通道网络,更高的性能,专用带宽,较高的总体成本,基于,iSCSI,的网络存储,适中的性能,连接成本低,现有的,IP,网络和技能,共享带宽,基于用,NAS,的网络存储,基于文件的共享应用程序,使用共享,IP,网络,适中的性能,共享带宽,较低的总体成本,网络存储类型,iSCSI,(IP),服务器和应用程序,分层存储,SAN,（光纤通道）,NAS,(IP),基于FC-SAN 的网络存储网络存储类型iSCSI服务器和应,DAS的局限 存储需要网络化,LAN,直接附加,内置存储,磁带库,JBOD,JBOD,SCSI,FC,SCSI,FC,RAID,RAID,DAS,的缺点：,每台服务器都有其自己的存储部件,($),管理困难，降低了生产效率,备份很昂贵,浪费的存储空间,难于共享数据,DAS的局限 存储需要网络化LAN直接附加磁带库JBOD,SAN存储区域网,计算（主机）、传输（交换机）、存储（,RAID/Tape,）分离,主机可以访问任何存储设备，存储设备之间可以互访,主机、存储设备可以独立扩展,SAN,磁带库,存储阵列,存储阵列,LAN,SAN存储区域网计算（主机）、传输（交换机）、存储（RAID,NAS基于文件的网络存储,提供网络文件共享功能,支持的协议包括,CIFS,，,NFS,异构平台文件数据的共享,安装和使用较简单,LAN,网络服务,(TCP/IP),卷管理,文件系统,CIFS/NFS,RAID,控制器,disks,管理,NAS,NAS基于文件的网络存储提供网络文件共享功能 LAN网络服务,FC-SAN,IP-SAN,Server,Initiator,HBA,FC Switch,Target Devices,Target,HBA,Server,Initiator,HBA,Target Devices,Target,HBA,Gig Switch,iSCSI,Fiber Channel,Fibre Channel,Ethernet,什么是IP SAN？,IP SAN,是采用,iSCSI,协议构建的,SAN,存储区域网：,优点：低成本,iSCSI,协议本身没有距离限制,灵活的拓扑结构,易于使用和扩展,10Gb,时代很快到来（,iSCSI,通道速率将超过,FC,）,FC-SANIP-SANServerInitiator FC,NAS SAN iSCSI,SAN,偏指计算平台和存储平台间采用数据块进行传递的网络模型，而,NAS,狭义地定义计算平台和存储平台间采用文件的方式进行数据传递的网络模型。,iSCSI,的诞生更加说明了网络模型的实现究竟使用光通道协议还是以太网协议是相对次要的环节。这只是承载数据块的工具而已。,因此，,SAN,和,NAS,的区别在于传递的内容是数据块还是文件，更根本上来说是文件系统所处的位置。,NAS SAN iSCSISAN偏指计算平台和存储平台间采用,DAS、NAS、SAN剖析,主机,DAS,FC SAN,应用,文件,/,操作系统,I/O,重定向器,TCP/IP,协议栈,NFS/CIFS,网络接口卡,主机,文件处理,I/O,NAS,IP Network,网络接口卡,TCP/IP,协议栈,NFS/CIFS,文件系统,+,逻辑卷管理器,数据管理系统,RAID,块处理,I/O,设备驱动,应用,逻辑卷管理器 裸卷,SCSI,设备驱动,块处理,I/O,IP SAN,应用,逻辑卷管理器 裸卷,iSCSI Layer,TCP/IP Stack,网络接口卡,主机,块处理,I/O,块处理,I/O,IP Network,FC Network,网络接口卡,TCP/IP,协议栈,数据管理系统,RAID,块处理,I/O,FC,总线卡,FC,协议栈,数据管理系统,RAID,块处理,I/O,应用,逻辑卷管理器 裸卷,SCSI,设备驱动,FC,协议栈,FC,总线卡,设备驱动,设备驱动,SCSI,设备驱动,主机,文件,/,操作系统,数据库,文件,/,操作系统,数据库,文件,/,操作系统,数据库,RAID,SCSI/FC,总线卡,DAS、NAS、SAN剖析 主机DASFC,光通道数据块存储区域网SAN（FC SAN）,FC SAN,（,Fibre Channel Storage Are Network,）光纤存储局域网络是允许存储设备和服务器之间建立直接的,FC,光纤连接，通过这种连接实现只受光纤线路长度限制的集中式存储。,SAN,可以被看作是存储总线概念和,DAS,（,Direct Attached Storage,）直连存储的一个扩展，通过,FC,光纤通道，前端的服务器象使用本地硬盘一样使用后端的存储。,FC-SAN,的存储设备使用连接主机的文件系统，传输协议是,FCP(Fibre Channel Protocol),，交换机是,Fibre Channel Switch,，数据存取的协议是,SCSI,。,光通道数据块存储区域网SAN（FC SAN）FC SAN（F,公共服务,传输协议（编,/,解码）,信号协议和连接服务,介质和接口,FC-1,代码层,FC-0,物理层,FC-2,协议层,FC-3,服务层,FC-4,映射层,IPI3,SCSI,HIPPI,IP,SBCCS,802.2,ATM,通道,网络,光纤通道是构建,FC SAN,的基础，是,FC SAN,系统的硬件接口和通信接口。,FC,可以通过构建帧来传输,SCSI,的指令、数据和状态信息单元。,FC,（光纤通道）,公共服务传输协议（编/解码）信号协议和连接服务介质和接口FC,光纤通道协议映射,ATM,FC -ATM,IP,FC,链路封装,FC-LE,SCSI-3,SCSI 3,命令集映射,IPI-3,命令集映射,(IPI-3 STD),FC-4,FC-AL-2,FC-3,通用服务,FC-0,FC-1,FC-2,光纤物理与信号接口,(FC-PH,，,FC-PH2,，,FC-PH3),物理变换,编码,/,解码,结构协议,FC-AL,8b/10b,编码,铜，光连接,光纤通道协议映射ATMFC -ATMIPFC链路封装F,并行与串行接口之间的比较,光纤通道基于核心,SCSI,协议设计，光纤通道通过将并行接口转换为串行接口极大的提高了,SCSI,的性能,Data 1,Control 1,Data 2,Control 2,Data 3,Control 3,SCSI,的并行接口,多条连接线,光纤通道的串行接口,Data 3,Control 3,Data 2,Control 2,Data 1,Control 1,单连接线,并行总线难以保证在远距离上数据的传输顺序,(,电磁干扰,),并行与串行接口之间的比较光纤通道基于核心SCSI协议设计，光,光纤通道的优点,为上层协议,(SCSI,，,IP,等,),提供一个通用硬件传输平台。,高速,:,现在可以提供,4Gbit(400MB)/,秒的数据传输速率，全双工专有连接，未来可升级至,10Gbit/,秒,无阻塞数据传输,最大,10,公里连接距离,(,通过扩展器可连接上千公里，非常适于灾难恢复应用,),先进的流控制系统保证数据按顺序传输,.,不存在无线电信号散射,(RFI),，从而消除了电磁信号,串行数据传输，每传输一位需要,0.94,纳秒,(,极小的时间延迟,),使用,8b/10b,编码方式将,8,位转换为,10b,格式进行串行传输,(,内置时钟信号,),最多可以连接,1,千,6,百万个节点,(,交换,Fabric,模式,),强大的错误更正能力,(,位错误率,=1x10,-12,),，比原有铜连接网络强大,1000,倍,光纤通道的优点为上层协议(SCSI，IP等)提供一个通用硬,光纤通道网络 SAN魔术般的扩展能力,SAN,及数据管理,SAN,应用,SAN,网络级联,SAN,信息基础结构,WAN,光纤通道网络 SAN魔术般的扩展能力SAN及数据管理SA,配置灵活的拓扑结构,点对点,只能连接 2个设备,(,直接连接,),交换式,Fabric,最多支持1千6百万个设备,(,光纤通道交换机,),Arbitrated Loop,(,仲裁环),最多支持,126,个设备,(,光纤集线器,),配置灵活的拓扑结构点对点只能连接 2个设备交换式 Fabri,光纤通道主机接口卡(HBA),为服务器或客户机内部总线,(PCI,和,SBUS,等,),提供与光纤通道网络的接口,HBA,软件驱动为操作系统提供所须存储信息,对,I/O,进行操作,I/O,同时对正常请求进行控制,铜,/,光介质支持,(,可能是双接口卡,),光纤通道主机接口卡(HBA)为服务器或客户机内部总线(PCI,光纤通道交换机,连接多个端口,(8,，,16,，,32,，,64,，,128,口,),支持交换,Fabric,和传统,loop,设备,2Gbit/,秒和,4Gbit/,秒传输速率,(,自适应,),全双工性能，使用,cut-through,路由算法,交换机间提供,8Gbit/,秒逻辑干线合并,拓扑结构自动协调，自动配置,(,自恢复,),端到端性能监控,光纤通道交换机连接多个端口(8，16，32，64，,光纤网络通道端口类型,Fabric,节点,N_Port,F_Port,F_Port,E_Port,E_Port,FL_Port,节点,N_Port,交换机,2,交换机,1,节点,NL_Port,节点,NL_Port,U_Port,设备,(,节点,),端口,N_Port=Fabric,直接连接设备,NL_Port =Loop,连接设备,交换机端口,E_Port=,扩展端口,(,交换机到交换机,),F_Port=Fabric,端口,FL_Port=Fabric Loop,端口,G_Port=,普通,(Generic),端口,可以转化为,E,或,F”,U_Port=,通用,(Universal),端口,(,用于描述自动端口检测的术语,),光纤网络通道端口类型Fabric节点,光纤通道的帧格式,帧,S,O,F,4,数据载荷,最大,2112,E,O,F,4,C,R,C,4,帧头,24,2148,字节,一个帧是在光纤通道连接中数据包的最小单位,(,上层协议不可见,).,Fibre,Channel,Frame,SCSI,Request,IP,Request,光纤通道的帧格式帧S4数据载荷最大 2112E4C4帧头24,光纤通道地址,OSI,模型,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,以太网和,TCP/IP,应用层,(i.e.POP3,，,SMTP,，,DNS,，,DHCP,，,FTP,，,WWW,协议,),TCP/UDP,动态,IP,地址,10.77.77.77,固定,MAC,地址,x,00-00-0E-21-17-6B,物理接口,光纤通道,高层
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