基于存储域网络技术的网络存储的研究

摘要：本文介绍了存储域网络的基本概念以及各种类型存储域网络的技术特点，论述了基于存储域网络技术的网络存储的拓扑结构与这种存储结构的技术优势。

关键词：存储域网络；网络存储

中图分类号：TP333文献标识码：A文章编号：1007-9599 （2010） 14-0000-01

The Network Storage Study on Storage Area Network Technology

Tan Jia

(Shanghai University,Shanghai200010,China)

Abstract:This paper introduces the basic concepts of storage area network storage area networks,and various types of technical characteristics,discusses the technology-based storage area network topology and network storage structure of the technological advantages of this storage structure.

Keywords:Storage area network;Network storage

一、引言

随着社会的发展与进步，人们在工作、生活当中所需要存储的数据就其规模而言已经可以称之为海量数据，可以说，在当今社会，对于这些海量数据的快速、有效以及安全的存储已经成为制约社会发展并为理论界所广泛关注的重要问题。

二、存储域网络技术特点

存储域网络（Storage Area Network，简称SAN）是通过专用高速网将一个或多个网络存储设备和服务器相互连接的专用存储系统，是当前应用最为广泛的存储技术。可采用光纤通道（Fiber Channel，简称FC）、IP/Ethernet、InfiniBand互连技术分别组建FC-SAN、iSCSI-SAN和InfiniBand-SAN。

（一）FC-SAN

基于FC的SAN应用方案是当前使用最多，产品最为成熟的SAN技术。FC-SAN主要由磁盘阵列、FC-Switch交换机和主机光纤接口卡等组成。FC-SAN存储系统主要具有技术特点是通过高速光纤通道与使用可伸缩的FC-Switch网络拓扑结构为SAN内部任意节点之间提供多路可选择的数据交换，并且由高速交换机处理设备访问的网络拥塞，使得增加连接设备的数量不会对各个设备的访问速度产生影响。

虽然FC-SAN的性能很优越，而且其可扩展性也很好，但是由于受到现有的光纤传输方式价格昂贵的约束，其应用范围相对较小。因此，IT界又进一步研制、开发了基于普通IP协议和以太网的SAN存储技术，即IP存储（IPS）。这种技术是将SCSI协议映射到TCP/IP协议上，使得SCSI的命令、数据和状态可以在传统的IP网上传输。

（二）IP-SAN

由于IP-SAN存储技术采用潜在不可靠的IP网络传输数据，加之网络环境不安全，iSCSI存储要求采用多种安全措施以提高IP-SAN存储技术的可靠性以及数据访问和数据存储的安全性。通常采用的安全方法主要包括KRBs、SPKM、SPR（远程安全密码）以及CHAP（握手认证协议）等。

（三）InfiniBand-SAN

InfinBand是一种新型的I/O体系结构，这种技术将I/O系统与复杂的CPU/Mem分开，采用基于通道的高速串行链路和可扩展的光纤交换网络替代共享总线结构，提供了高带宽、低延迟、可扩展的I/O互连，克服了传统的共享I/O总线结构的种种弊端。InfinBand技术不仅可用于服务器内部、服务器之间以及集群系统的互连，还可用于存储系统的互连，组建基于InfinBand的SAN。

InfinBand-SAN的主要技术特点包括：可伸缩的Switched Fabric互连结构；由硬件实现的传输层互连高效、可靠；支持多个虚拟信道（Virtual Lanes）；硬件实现自动的路径变换（Path Migration）；总带宽可随IB-Switch规模成倍增长；支持SCSI远程DMA协议（SRP），实现高速、低延迟的远程DMA传输，一次传输量多达4K Blocks；具有较高的容错性、抗毁性以及较高的可靠性、可用性、可维护性（RAS），同时支持热插拔。

三、存储域网络技术存储

（一）存储域网络存储的拓扑结构

基于存储域网络的网络存储结构的组成部分包括主机总线适配器、网桥、路由器、光纤、集线器以及交换机等，各部件遵循连接协议进行通信。

主机是通过主机总线适配器与存储设备相连接，FC、SCSI和ESCON的设备通过网桥相连，而SCSI总线和FC端口之间的数据转换则是通过路由器完成的。集线器在存储域网络中所起的作用与其在传统网络中所起的作用是类似的，服务器可以通过一个或多个FC集线器对存储网络进行访问。需要注意的是，集线器端口较少，一般是7-12个，共享100Mbps的带宽，但在同一时刻内只允许两个节点可以相互通讯，因此集线器非常适合较小的应用场合。FC交换机是存储域网络拓扑结构逻辑上的中心。交换机可以和集线器配合使用，组成网络互连结构，并且能够满足各个端口之间以满足带宽相互访问的要求，从而进一步提高网络系统的性价比。

（二）存储域网络存储的技术特点

1.提升了主机系统的存储带宽。

存储域网络的环路带宽能够达到200MB/s，能够在很大程度上提升了主机系统的存储带宽。而且由于大量的数据存在于高速的存储域网络存储缓存当中，减轻了服务器与客户机之间的带宽压力。

2.通过存储域网络实现对大数据量的访问操作。

在存储域网络存储系统当中，只有少量的控制信息需要通过TCP/IP网络进行传输，而大量的数据是通过存储域网络进行访问的，因此极大地节省了TCP/IP网络带宽资源。

3.硬件设备采用冗余结构。

存储域网络架构支持Active/Active和Active/standby，所有硬件设备都可以采用冗余结构，提高了系统的存储速度与安全性，并且提高了数据访问速度。

四、结论

当代社会对于存储系统高可靠性、高可用性、高性能、动态可扩展性、易维护性和开放性等众多方面的需求，对现有的存储技术提出了挑战，存储器件和设备这一级无论做得多好，都难以满足网络和企业存储的多种需求，这就需要在存储系统结构解决问题。

参考文献：

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