引言
在今天的IT领域，数据占有很重要的地位，无处不在。存储区域网(sAN)实现了高速的数据传输、访问和系统的高可用性。现在，几乎所有领域，所有行业的公司都在积极组建自己的SAN，以利用其优秀特性解决目前在数据传输和管理中日益增长的费用和复杂性问题。许多SAN网络是针对企业的某一特定业务需求而组建的，但现在正发展为企业IT环境中的一个核心组成部分。
1 存储方式
目前主流的存储方式主要有3种：DAS(直接存储)、NAS(网络附加存储)、SAN。DAS在PC机及早期的服务器中应用较多。在该方式中，数据共享及存储扩展受到严重限制，因此这种存储方式在目前来说已不再是主流。NAS采用独立于服务器，单独为网络数据存储而开发的一种文件服务器来存储设备，自形成一个网络。为了更好地满足应用在容量、性能、数据安全、数据共享等方面对存储提出的要求，必须采用网络化的存储体系。SAN不同于NAS，它不是把所有的存储设备集中安装在一个专门的NAS服务器中，而是将这些设备单独通过光纤交换机连接起来，形成一个光纤通道的存储子网，然后再与局域网相连。
2 SAN存储网络
SAN是通过一个单独的，通常是基于光纤通道的SAN网络把存储设备以及服务器相连，如此，当有海量数据的存取需求时，数据完全可以通过SAN网络在相关服务器和后台的存储设备之间高速传输，对于LAN的带宽占用几乎为零，而且服务器可以访问SAN上的任何一个存储设备，提高了数据的可用性。在对性能和可靠性要求较高的场合，采用先进的SAN数据存储网络，可以使数据的存储、备份等活动独立于原先的局域网之外，从而将减轻LAN的负载，保证原有网络应用的顺畅进行；同时SAN网采用光纤传输通道，可以得到高速的数据传输率。SAN存储网络系统结构框图如图1所示。
3 光纤通道
图1 SAN存储网络系统框图
SAN的关键技术是光纤通道Fiber Channel(FC)技术。它是ANSI(美国国家标准学会)为网络和通道I／O所建立的标准集成。它最大的特性是将网络和设备的通信协议与传输物理介质隔离开，这样多种协议可在同一物理连接上传输，使得系统建设的成本和复杂度大大降低。
FC技术规范有5层，从FC—O至UFC一4，如图2所示。FC的这种结构定义了多层功能级，但是所分的层不能直接映射至IJOSI参考模型的层E。FC的5层被分别定义为：物理媒介和传输速率、编码方式、帧协议和流控制、通用服务以及上级协议(ULP)接口。
图2光纤通道体系结构模式
4 磁盘阵列
磁盘阵列简称RAID(Redundant Arrays of IndependentDisks)。其原理是利用数组方式来作磁盘组，配合数据分散排列的设计，提升数据的安全性。磁盘阵列主要针对硬盘，在容量及速度上，无法跟上CPU及内存的发展，提出改善方法。磁盘阵列是由很多便宜、容量较小、稳定性较高、速度较慢的磁盘，组合成一个大型的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生的加成效果来提升整个磁盘系统的效能。同时，在储存数据时，利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。
RAID技术主要包含RAID 0～RAID 7等数个规范，它们的侧重点各不相同。最常用的规范是RAID 0、RAID I、RAID 3、RAID 5。本次组建的FC SAN存储网络主要选取RAID 5级别。
RAID 5被称为“带分布式奇偶位的条带”，是目前一种应用最广的磁盘阵列形式。RAID 5把奇偶位信息随机地分布在所有的磁盘上。RAID 5的存储原理见图3所示。
图3 PAID 5存储原理示意图
在RAID 5上，读／写指针可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。RAID 5更适合于小数据块和随机读写的数据。在RAID 5中有“写损失”，即每一次写操作将产生四个实际的读／写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。RAID 5级别尽管在容量上有一定的损失，但却能提供较为完美的整体性能，既能有相当程度的磁盘读写性能和容量提高，又提供了一定程度上的数据安全冗余。
5 组建FC SAN
本次组建的FC SAN主要针对小型公司，准备用于存放公司内部文件、SOL Server数据库文件、Web网站文件和内部邮件数据等。其中用于存放公司内部文件的FTPJ]艮务器需要2个逻辑磁盘(即ILUN)，容量约为1TB左右；SQLServer数据库服务器需要4个LUN，容量约为2TB左右；邮件和网站各需要1个LUN，容量均为500GB左右。整体拓扑结构如图4所示。
图4某公司IT系统后端拓扑图
5．1软硬件选择
磁盘阵列我们选用的是IBM DS3400存储，使用15KRPM的SAS硬盘，17块磁盘裸容量为5．1TB。配置1个热备驱动器，16块磁盘做一个RAID 5，可用容量约3．99TB(266GB×15)。DS3400支持48块硬盘，标准配置512MB电池供电缓存，可以满足当前应用的需要，并有一定的扩充空间。SAN交换机选用Brocade的光纤交换机。
所有的服务器操作系统均为Windows 2003 Server，每台服务器E均需安装2块光纤网卡，且安装有多路径软件。
5．1硬件连接
SAN存储网络主要由光纤实现其物理连接。我们取出光纤交换机、光纤磁盘阵列和服务器，在光纤接头上安装好SFP模块，将光纤跳线的两端分别接上服务器、磁盘阵列与光纤交换机，构成一个小型的SAN，完成硬件安装工作。
5．2软件配置
Storage Manager软件是IBM公司开发的专门针对其系列盘阵的配置工具，这个工具可以运行在Windows操作系统上，通过以太网与磁盘阵列通信，从而实现其配置。我们在一台普通PC上安装盘阵随机带的StorageManager软件，然后将这台PC机与盘阵的以太网口互联，将PC机的IP地址配置成与盘阵初始IP地址相同的网段。之后，通过软件的乇界面添加盘阵的IP地址，这样软件就可以通过TCP／IP协议与盘阵进行通信了。
通过配置软件，我们需为各个类型的服务器创建逻辑磁盘(即LUN)。首先创建RAID Array，然后根据该盘阵的具体使用情况选择相应的RAID级别，系统会根据我们的选择计算出各种容量、磁盘数量的组合。在这个建好的磁盘组合中，我们划分LUN，并可自行对LUN的参数进行配置。配置完成后，我们可以继续选择配置另外的LUN。所有的磁盘阵列划分好后，我们同时还设置了1个全局热备磁盘。一旦某块磁盘损坏，热备磁盘立即顶替，以免数据丢失，最大程度地降低损失。
在配置好LUN后，我们将各个LUN映射至相应的服务器。为各个LUN添加好服务器名称后，还需添HostPort，即必须让盘阵知道服务器使用哪些FC接口来访问盘阵，将服务器的2块光纤网卡上的WWN地址对应至相应接口。
所有设置完成后，对各个LUN进行初始化。初始化完毕后，盘阵即可供服务器使用了。开启服务器上的逻辑磁盘管理员程序，重新扫描后即会产生新的磁盘区，这个磁盘区是由磁盘阵列共享出来的空间，用户可定义磁盘代号，系统即会视为本地硬盘。
6 结束语
FC SAN作为新兴的存储解决方案，它具有如下优点：加快了数据传输的速度；提供了更大的灵活性；减少了网络的复杂性，缓解了传输瓶颈对系统的影响。此外，采用这种结构，也大大提高了远端灾难备份的效率。FCSAN网络存储系统的搭建，较好地解决了企业数据存储的问题，使用效果良好。
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本文标题：FC SAN网络存储系统研究与搭建
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