SAN技術(shù)白皮書

1、SAN技術(shù)白皮書1.SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)介紹41.2 目前的現(xiàn)狀及對(duì)SAN的需求41.2 SAN的特點(diǎn)51.3 SAN的幾種主要形式72. SAN設(shè)備互連112.1什么是光纖通道網(wǎng)（Fabric）112.2 Fabric和AL是如何連接的132.3 什么是Stealth模式?153. RAID磁盤陣列193.1 RAID級(jí)的意義193.2 磁盤陣列的術(shù)語243.3 磁盤陣列的分類294. SAN中的硬件設(shè)備和工具304.1 HBA (主機(jī)總線適配器)304.2 Hub（集線器）304.3 Switching Hub（交換集線器）314.4 Fabric Switch（網(wǎng)絡(luò)交換器）324.5 FC-

2、SCSI Bridge（FC-SCSI網(wǎng)橋）324.6 Connector連接器類型334.7 GBIC （千兆位接口轉(zhuǎn)換器）334.8 MIA(介質(zhì)接口適配器)354.9 Fiber和Copper354.10 RAID（磁盤陣列）364.11 Tape Library（帶庫）375. SAN中的管理軟件385.1 SAN中的管理軟件385.2 存儲(chǔ)資源管理軟件385.3 RAID管理軟件396. SAN的典型應(yīng)用407. 設(shè)計(jì)SAN時(shí)應(yīng)考慮的問題427.1 根據(jù)應(yīng)用需要來規(guī)劃SAN437.2 設(shè)備之間的距離確定采用的電纜類型437.3 SAN中設(shè)備數(shù)量及是否有SCSI設(shè)備457.4 預(yù)期達(dá)到

3、的目標(biāo)和最大流量467.5 網(wǎng)絡(luò)安全性和冗余（備份）467.6 SAN管理及災(zāi)難恢復(fù)487.7 性能價(jià)格比498. SAN設(shè)計(jì)案例508.1 SAN在數(shù)據(jù)庫各份中的應(yīng)用508.2 SAN用于集群系統(tǒng)共享存儲(chǔ)設(shè)備518.3 SAN提供跨平臺(tái)數(shù)據(jù)共享521.SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)介紹1.2 目前的現(xiàn)狀及對(duì)SAN的需求現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，基本都是以服務(wù)器為中心的處理模式，存儲(chǔ)設(shè)備（包括磁盤陣列，磁帶庫，光盤庫等）作為服務(wù)器的外設(shè)使用，例如我們經(jīng)常見到這樣的典型應(yīng)用：在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，有三個(gè)服務(wù)器，其中一個(gè)NT服務(wù)器（NT指的是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的核心），一個(gè)SUN Solaris（SolarisSol

4、aris 是Sun Microsystems研發(fā)的計(jì)算機(jī) 操作系統(tǒng)。它被認(rèn)為是UNIX操作系統(tǒng)的衍生版本之一。）服務(wù)器，一個(gè)HP UX服務(wù)器（HP-UX就是HP公司自己開發(fā)的適合自己的服務(wù)器產(chǎn)品的UNIX。），分別帶有各自的存儲(chǔ)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。SCSISCSISCSI圖1-1 以前的服務(wù)器/存儲(chǔ)器互連結(jié)構(gòu) 從圖中看到，NT服務(wù)器，SUN服務(wù)器，HP服務(wù)器各帶一個(gè)磁盤陣列，磁帶庫安裝在HP服務(wù)器上，當(dāng)服務(wù)器之間交換數(shù)據(jù)或向磁帶庫備份時(shí)，都是通過局域網(wǎng)（LAN）進(jìn)行，特別是當(dāng)NT服務(wù)器和SUN服務(wù)器向磁帶庫備份時(shí)，將占用大量的網(wǎng)絡(luò)開銷，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的性能。傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備一般都是SCSI

5、接口，其帶寬在40MB/s左右，傳輸較慢。這樣，針對(duì)目前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，下列的需求變得越來越迫切： 能夠共享的大容量、高速度存儲(chǔ)設(shè)備。 不占用LAN資源的大量數(shù)據(jù)傳輸和備份。 通過上面的分析，一個(gè)概念呼之欲出：網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。這種網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，它是將所有的存儲(chǔ)設(shè)備連接在一起構(gòu)成存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò). 目前技術(shù)的發(fā)展已為我們提供了可能,光纖通道（Fibre Channel）的存儲(chǔ)設(shè)備(千兆速度的存取),光纖通道的Switch等設(shè)備的出現(xiàn)將存儲(chǔ)領(lǐng)域推向了網(wǎng)絡(luò)化的新階段。誕生了存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)（Storage Area Network）。 SAN以光纖通道（FC）為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)設(shè)備的共享; 突破現(xiàn)有的距離

6、限制和容量限制;服務(wù)器通過存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)直接同存儲(chǔ)設(shè)備交換數(shù)據(jù),釋放了寶貴的LAN資源。1.2 SAN的特點(diǎn)（1）大容量存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)共享 在目前的計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，要求的存儲(chǔ)量越來越大。如數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)了大量的圖片文件，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中存儲(chǔ)了多個(gè)用戶的多種數(shù)據(jù)，視頻制作中有大量的聲音和圖像文件等等都需要數(shù)百個(gè)GB甚至幾個(gè)TB的磁盤存儲(chǔ)容量。SAN提供了大容量存儲(chǔ)設(shè)備共享的解決方案。（2）高速計(jì)算機(jī)要求高速存儲(chǔ)設(shè)備通道 計(jì)算機(jī)主頻每年都要翻一倍，內(nèi)存容量和存儲(chǔ)設(shè)備容量也在不斷提高。這就要求存儲(chǔ)設(shè)備的傳輸速度必須適應(yīng)計(jì)算機(jī)整體性能。光纖通道正是為了打破這一瓶頸提出來的。SAN采用光纖網(wǎng)，不但提供了主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備之間

7、Gigabit/s的高速互連，而且在設(shè)備數(shù)量（可達(dá)數(shù)十個(gè)）和傳輸距離上（可達(dá)10千米）有較大的提高。對(duì)于基于Client/Server或Internet/Intrannet結(jié)構(gòu)的大容量數(shù)據(jù)的頻繁訪問及快速處理，奠定了完備的物理基礎(chǔ)。（3）靈活的存儲(chǔ)設(shè)備配置要求 主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備的分離是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的一大趨勢。這主要是由于存儲(chǔ)容量的不斷擴(kuò)大，存儲(chǔ)設(shè)備已不再是某個(gè)計(jì)算機(jī)的外設(shè)，而是很多計(jì)算機(jī)的共享設(shè)備。采用SAN技術(shù)傳輸距離可達(dá)10千米。通過FC-AL的Hub（HUB是一個(gè)多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器,當(dāng)以HUB為中心設(shè)備時(shí),網(wǎng)絡(luò)中某條線路產(chǎn)生了故障,并不影響其它線路的工作。）和Switch SWITCH是交換

8、機(jī)，它的前身是網(wǎng)橋。交換機(jī)是使用硬件來完成以往網(wǎng)橋使用軟件來完成過濾、學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)過程的任務(wù)。SWITCH速度比HUB快，這是由于HUB不知道目標(biāo)地址在何處，發(fā)送數(shù)據(jù)到所有的端口。而SWITCH中有一張轉(zhuǎn)發(fā)表，如果知道目標(biāo)地址在何處，就把數(shù)據(jù)發(fā)送到指定地點(diǎn)，如果它不知道就發(fā)送到所有的端口。這樣過濾可以幫助降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量，提高效率。但然交換機(jī)的功能還不止如此，它可以把網(wǎng)絡(luò)拆解成網(wǎng)絡(luò)分支、分割網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，隔離分支中發(fā)生的故障，這樣就可以減少每個(gè)網(wǎng)絡(luò)分支的數(shù)據(jù)信息流量而使每個(gè)網(wǎng)絡(luò)更有效，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)效率。目前有使用SWITCH代替HUB的趨勢?？梢越⑿切瓦B接。在SAN上的設(shè)備、主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)

9、備和磁帶設(shè)備，不但在物理位置安排上十分靈活，而且可以將不同用途的設(shè)備劃分為不同的區(qū)，分別建立虛擬專用網(wǎng)。使得主機(jī)訪問SAN上的存儲(chǔ)設(shè)備十分方便。（4）快速數(shù)據(jù)備份 數(shù)據(jù)備份對(duì)于大型存儲(chǔ)設(shè)備是非常必要的，由于重要的數(shù)據(jù)都在存儲(chǔ)設(shè)備中，數(shù)據(jù)的丟失會(huì)造成不可估量的損失。所以在數(shù)據(jù)庫等的應(yīng)用中，進(jìn)行數(shù)據(jù)備份是必要的日常維護(hù)工作。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份有兩種方式，一種數(shù)據(jù)備份是通過數(shù)據(jù)鏡像的方法，將一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備通過LAN/WAN鏡像到另一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，在一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上的數(shù)據(jù)修改要及時(shí)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上。極大地增加了LAN的負(fù)擔(dān)。另一種數(shù)據(jù)備份是通過磁帶，備份時(shí)占用了大量的LAN資源，而且需要進(jìn)行多個(gè)小時(shí)才能完

10、成。存儲(chǔ)量越大備份的時(shí)間就越長。SAN提供了理想的快速備份工具，如果兩個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備（如一臺(tái)磁盤陣列，一臺(tái)磁帶庫）都在SAN上，進(jìn)行數(shù)據(jù)備份式鏡像十分理想，可以不占用LAN/WAN的帶寬，直接通過SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行備份。如果進(jìn)行磁帶備份，還可以將要備份的設(shè)備隔離開來，不受其它設(shè)備干擾。完全實(shí)現(xiàn)LAN free Backup。（5）兼容以前的存儲(chǔ)設(shè)備 新建立的SAN不但可以連接光纖通道設(shè)備，而且可以連接SCSI設(shè)備。有兩種類型的Bridge可以完成FC到SCSI的變換。主機(jī)模式的FC-SCSI Bridge可以將計(jì)算機(jī)通過SCSI接口連接到光纖通道SAN上。存儲(chǔ)模式的FC-SCSI Bridge可以

11、將SCSI存儲(chǔ)設(shè)備，如外接磁盤，磁盤陣列和磁帶機(jī)及帶庫連接到光纖通道SAN上。這樣保護(hù)了用戶以前的投資。（6）數(shù)據(jù)的高可靠性和安全性 數(shù)據(jù)的可靠性和安全性，在當(dāng)前的應(yīng)用中顯得十分重要。存儲(chǔ)設(shè)備中的單點(diǎn)故障可能引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在以前的SCSI設(shè)備中，SCSI的損壞可能引起多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備失效。在SAN中可以采用雙環(huán)的方式，建立存儲(chǔ)設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間的多條通路。提高了數(shù)據(jù)的可用性。建立虛擬專用網(wǎng)絡(luò)可以提高數(shù)據(jù)的可靠性和安全性；同時(shí)在SAN中也可以通過建立雙機(jī)容錯(cuò)，多機(jī)集群，實(shí)現(xiàn)RAID校驗(yàn)等方式進(jìn)一步保證數(shù)據(jù)的安全性和作業(yè)的連續(xù)性。1.3 SAN的幾種主要形式 SAN主要包括以下幾種連接方式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)

12、（Point to Point），仲裁環(huán)（Arbitrated Loop），和交換網(wǎng)（Switch Fabric）。（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的SAN 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的SAN是在兩個(gè)設(shè)備間的簡單的專用連接，一般用于一臺(tái)服務(wù)器和一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備。這種連接適用于極小的服務(wù)器/存儲(chǔ)設(shè)備的配置。一般情況下，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接不使用可以在設(shè)備間傳輸一組光纖通道（FC）協(xié)議的集線器（Hub），而是直接通過介質(zhì)（銅纜或是光纖）從一個(gè)設(shè)備連接到另一個(gè)設(shè)備。見圖1-2所示。圖4-2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的SAN點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接是SAN的一種特殊形式，也是一種最簡單的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸速度可達(dá)千兆，不需要額外的軟件支持。由于傳輸介質(zhì)是獨(dú)享的，甚至不需要專用的協(xié)議

13、來協(xié)調(diào)設(shè)備間的操作。可以保證最大的傳輸率和可靠性。 如果有多個(gè)設(shè)備需要連接在一起，如兩臺(tái)服務(wù)器，三個(gè)磁盤陣列，需要對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方案進(jìn)行擴(kuò)展。由于多個(gè)設(shè)備的引入，介質(zhì)不再是受兩個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備控制的獨(dú)享介質(zhì)，而是多個(gè)設(shè)備的共享介質(zhì)，所以必須使用某種協(xié)議來進(jìn)行協(xié)調(diào)。（2）仲裁環(huán)（FC-AL）-星形連接的SAN SAN的基本形式是光纖通道仲裁環(huán)FC_AL（Fibre Channel Arbitrated Loop），它是一個(gè)具有千兆位傳輸速率的可共享介質(zhì)，它可以連接多達(dá)127個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)也可以連接到交換網(wǎng)(switched fabric)上。 仲裁環(huán)(AL)類似于令牌環(huán)或FDDI，在該環(huán)(Loop)中

14、通信的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)只在數(shù)據(jù)交換的時(shí)候共享介質(zhì)，然后將控制權(quán)交給其它節(jié)點(diǎn)。仲裁環(huán)(AL)上的節(jié)點(diǎn)通過使用一組光纖通道(FC)命令子集來控制跟環(huán)(Loop)的對(duì)話，并且使用特殊的序列來給節(jié)點(diǎn)分配仲裁環(huán)口地址（AL_PA）。在節(jié)點(diǎn)之間，仲裁環(huán)(AL)很原始地將收發(fā)接口連接起來，這些節(jié)點(diǎn)組成了一個(gè)可擴(kuò)展的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，類似于早期的令牌環(huán)。但是，這種連接方式不可避免地要面對(duì)在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)LAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中所面對(duì)的同樣的問題。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈上的任意一點(diǎn)的損壞將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，并且在環(huán)形結(jié)構(gòu)中很難排除這種故障。由于對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，從另一個(gè)節(jié)點(diǎn)來的線，通過該節(jié)點(diǎn)到第三個(gè)節(jié)點(diǎn)，所以環(huán)形布線對(duì)于分布在不同位置的節(jié)點(diǎn)來說是比較麻煩

15、的。如同在LAN中的集線器（Hub）一樣，通過仲裁環(huán)集線器(Hub), 將仲裁環(huán)的網(wǎng)口集中起來,實(shí)現(xiàn)了仲裁環(huán)(Loop)的星型連接。 典型的仲裁環(huán)集線器提供7-12個(gè)網(wǎng)口，并可通過級(jí)聯(lián)建立大型仲裁環(huán)Loop。就像在以太網(wǎng)和令牌網(wǎng)中所使用的集線器一樣，仲裁環(huán)集線器(Hub)提供更大的靈活性,可管理性和可靠性。仲裁環(huán)集線器(Hub)在每個(gè)口上使用了旁路電路，以便隔離損壞的節(jié)點(diǎn)，避免了損壞的節(jié)點(diǎn)干擾整個(gè)仲裁環(huán)（Loop）的數(shù)據(jù)通信。 一些集線器(Hub)在每一個(gè)口上提供了狀態(tài)和診斷指示燈（LED），并且提供了復(fù)雜的環(huán)（Loop）的完整性及SNMP管理。仲裁環(huán)（AL Loop）在其節(jié)點(diǎn)之間共享千兆光纖

16、通道速率。為確保速度和可靠性，一般在一個(gè)環(huán)（Loop）上應(yīng)保持10個(gè)節(jié)點(diǎn)以下。圖4-3給出了一個(gè)用集線器連接起來的仲裁環(huán)。 圖1-3 星型連接的SAN（3）交換網(wǎng)（Switch Fabric）-網(wǎng)狀連接的SAN 一個(gè)復(fù)雜的SAN可以是由多個(gè)光纖通道交換器Switch，Hub和Bridge互連起來的網(wǎng)絡(luò)（Fabric）。Fabric switch是一個(gè)具有交換功能的，網(wǎng)口和網(wǎng)口之間并行進(jìn)行千兆傳輸?shù)目刂破?。它類似于LAN中使用的Switch。 一個(gè)典型的光纖通道交換器（FC switch）提供8-16個(gè)網(wǎng)口，并且每個(gè)網(wǎng)口是完全的千兆位速度。同以前用的以太網(wǎng)交換器（Ethernet switch）

17、建立的模式相仿，一個(gè)光纖通道交換器（FC switch）的網(wǎng)口可以支持一個(gè)單個(gè)節(jié)點(diǎn)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)的共享環(huán)。由于一個(gè)交換器（switch）為了正確地路由每一個(gè)口信息幀，因此需要更強(qiáng)的處理能力，內(nèi)存和微代碼。多個(gè)交換器連接起來形成了一個(gè)大交換網(wǎng)（fabric）。如圖1-4所示在127個(gè)仲裁環(huán)節(jié)點(diǎn)地址中，一個(gè)地址被保留用于連接仲裁環(huán)到光纖通道交換器（FC switch）上。所以一個(gè)仲裁環(huán)（Loop）可以加入到一個(gè)更大的網(wǎng)中或是由多個(gè)交換器（switch）和仲裁環(huán)（Loop）建立的網(wǎng)（fabric）上。仲裁環(huán)集線器和交換器的結(jié)合在分配帶寬和設(shè)計(jì)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)上提供很大靈活性。所謂存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，如同建立虛擬專

18、用網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)口的基礎(chǔ)上將一些網(wǎng)口和另一些網(wǎng)口分開，這樣以來可以用一個(gè)交換器（switch），使得一個(gè)服務(wù)器共享一些資源，而另一個(gè)服務(wù)器共享另一些資源。同時(shí)也可以使兩個(gè)服務(wù)器共享一些資源。而相互之間不受干擾。這一特點(diǎn)在大型存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)使用中有很高的實(shí)用價(jià)值。圖1-4 交換網(wǎng)（Switching Fabric）圖1-5 交換集線器(Switching Hub) 光纖通道交換集線器（switching Hub）是一種能夠提供仲裁環(huán)（AL）和網(wǎng)絡(luò)交換的優(yōu)點(diǎn)的變種技術(shù)。一個(gè)交換集線器通過管理一個(gè)或多個(gè)仲裁環(huán)分區(qū)（AL segment）的地址空間，來建立更大型的邏輯環(huán)（Loop）。這樣允許在物理上分立的環(huán)（L

19、oop）上節(jié)點(diǎn)可以透明地跟另一個(gè)節(jié)點(diǎn)通信，而保持了每一個(gè)環(huán)（Loop）上的高可用帶寬。交換集線器優(yōu)化和擴(kuò)充了仲裁環(huán)的性能，以及價(jià)格優(yōu)勢。它還給出一些網(wǎng)絡(luò)交換（switching）的優(yōu)點(diǎn)。交換集線器（Hub）在多個(gè)物理仲裁環(huán)（AL）上提供了并行的千兆存取。2. SAN設(shè)備互連存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)如同局域網(wǎng)（LAN）一樣，主機(jī)連接到LAN需要有網(wǎng)卡，主機(jī)連接到SAN上通過主機(jī)內(nèi)部的HBA；在LAN中網(wǎng)線可以是光纖或銅纜，在SAN中也可以用光纖或銅纜；在SAN中，設(shè)備可以用環(huán)形結(jié)構(gòu)連接起來，可以用Hub建立星型連接，也可以通過多個(gè)Switch建立網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的SAN。從邏輯上來看，SAN是由一個(gè)或多個(gè)仲裁環(huán)（Arb

20、itrated Loop）組成。仲裁環(huán)是共享介質(zhì)并且在多個(gè)設(shè)備之間共享1Gigabit/s的帶寬，是目前為止最普遍的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。幾乎所有的主機(jī)總線適配器（HBA）和光纖通道存儲(chǔ)設(shè)備都支持專用仲裁環(huán)（non-fabric AL）結(jié)構(gòu)，但支持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（fabric）互連在一定程度上將增加的設(shè)備復(fù)雜性。實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化，可能將多個(gè)交換器（switch） 和仲裁環(huán)互連在一起，要求交換器（switch）能適應(yīng)仲裁環(huán)設(shè)備，而并不要求仲裁環(huán)具有網(wǎng)絡(luò)（fabric）連接功能。理想狀態(tài)下，不但網(wǎng)絡(luò)（fabric）而且仲裁環(huán)設(shè)備應(yīng)能夠共享一個(gè)交換器（switch）,并享用它的每個(gè)交換器網(wǎng)口1Gigabit/s的帶

21、寬，還可以在邏輯上將網(wǎng)口組織在一起用于高速傳輸。通過Stealth交換模式, 交換器（switch）可以完成這一功能。2.1什么是光纖通道網(wǎng)（Fabric）在光纖通道術(shù)語中，網(wǎng)絡(luò)(fabric)是由交換器(switch)組成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每個(gè)Switch網(wǎng)口提供1 Gigabit Gigabit是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的單位，通常用符號(hào)Gbit或Gb表示。/s（2 Gigabit/s全雙工）的帶寬，所以從一個(gè)網(wǎng)口到另一個(gè)，或從一個(gè)switch到另一個(gè)switch的數(shù)據(jù)交換都具有1Gigabit/s的吞吐量。并且由于在每一個(gè)switch的網(wǎng)口之間可以同時(shí)傳輸，總傳輸能力可以達(dá)到數(shù)千兆位/秒。SAN正是在這種

22、光纖通道網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立起來的。通過光纖通道網(wǎng)，將多個(gè)主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備互連在一起。雖然激烈的競爭，精心的設(shè)計(jì)和先進(jìn)的制造技術(shù)正在使每個(gè)switch網(wǎng)口的造價(jià)下降，但是相對(duì)于其它的光纖通道(FC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，F(xiàn)abric還是比較昂貴的。是否將fabric網(wǎng)口用到單個(gè)結(jié)點(diǎn)是由應(yīng)用來決定的。音頻/視頻后期制作，數(shù)據(jù)采集，災(zāi)難恢復(fù)和磁帶備份等應(yīng)用,要求專用的高速連接來傳輸關(guān)鍵（mission-critical）數(shù)據(jù), 而不受外來打擾。非數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用最好通過仲裁環(huán)集線器(AL hubs)將設(shè)備連接到主干網(wǎng)的switch網(wǎng)口上來實(shí)現(xiàn)。為了適應(yīng)高帶寬的應(yīng)用，可以連接單個(gè)結(jié)點(diǎn)的switch網(wǎng)口被稱做F_Por

23、t（Fabric Port）。F_Port提供合理使用switch的交換并優(yōu)化吞吐量的特殊服務(wù)。一個(gè)連接到fabric的結(jié)點(diǎn)或稱F_Node將進(jìn)行一個(gè)到switch的登錄,這是為了登記它在某個(gè)特定口上的存在。它的標(biāo)識(shí)是一個(gè)24位地址，該地址和該結(jié)點(diǎn)唯一的64位WWN(World Wide Name)相關(guān),并且成為該switch路由表的一部分。Switch也可以提供一個(gè)SNS(Simple Name Service)，該服務(wù)和提供服務(wù)的節(jié)點(diǎn)的硬件地址相關(guān)，例如:標(biāo)識(shí)一個(gè)結(jié)點(diǎn)為RAID設(shè)備。如果不用SNS，為了找到在網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)設(shè)備，主機(jī)必須在24位地址范圍（16百萬地址）內(nèi)進(jìn)行查詢。在fabri

24、c中的switch提供SNS服務(wù),要求端節(jié)點(diǎn)(HBA和磁盤陣列控制器)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序能夠進(jìn)行fabric登錄。由于主機(jī)總線適配器(HBA)和磁盤被設(shè)計(jì)為適應(yīng)專用仲裁環(huán)(AL),而不是公共網(wǎng)絡(luò)fabric連接,在存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中，Switch一般提供了支持專用仲裁環(huán)(AL)連接的接口。圖2-1示出了一個(gè)典型的SAN結(jié)構(gòu)。圖2-1 典型的光纖通道存儲(chǔ)網(wǎng)（SAN）2.2 Fabric和AL是如何連接的一個(gè)支持仲裁環(huán)(AL)設(shè)備的交換器(switch)網(wǎng)口被稱為一個(gè)FL_Port (Fabre Channel Arbitrated Loop Port)。對(duì)于仲裁環(huán)(AL)設(shè)備的識(shí)別符不同于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(fabr

25、ic)設(shè)備。其中24位的高位兩個(gè)字節(jié)標(biāo)識(shí)公共環(huán)(loop)地址，低字節(jié)表示設(shè)備的仲裁環(huán)(AL)口地址（AL_PA）。對(duì)于仲裁環(huán)(AL)設(shè)備，如果高位兩個(gè)字節(jié)為非零，這個(gè)環(huán)(loop)設(shè)備是連接到網(wǎng)絡(luò)(fabric)上的公共環(huán)(loop)節(jié)點(diǎn)。如果頭兩個(gè)字節(jié)為零，這個(gè)環(huán)(loop)設(shè)備是專用環(huán)(loop)節(jié)點(diǎn)并且正常情況下不能同switch的其他設(shè)備通信。Stealth模式允許專用環(huán)(loop)設(shè)備加入到有switch的設(shè)備中。16位環(huán)標(biāo)識(shí)符 AL_PA23 8 7 0 圖2-2 24位地址標(biāo)識(shí)符 當(dāng)仲裁環(huán)(AL)設(shè)備連接到一個(gè)switch口時(shí)，為了同網(wǎng)絡(luò)(Fabric)中的其它資源通信，它要進(jìn)

26、行網(wǎng)絡(luò)(fabric)登錄。如果進(jìn)行了登記，這個(gè)環(huán)(loop)是一個(gè)公共環(huán)(loop)，并且頭兩個(gè)字節(jié)被賦值為一個(gè)唯一的地址。Switch和網(wǎng)絡(luò)(Fabric)中的其它節(jié)點(diǎn)靠它來識(shí)別這個(gè)環(huán)(loop)。如果沒有登錄，頭兩個(gè)字節(jié)為零，那么這個(gè)環(huán)(loop)是專用環(huán)。如果沒有Stealth模式，專用環(huán)(loop)設(shè)備不能進(jìn)行同網(wǎng)絡(luò)(fabric)中的其它部分通信。連接FL_Port的主要優(yōu)點(diǎn)是將單獨(dú)的，高性能的節(jié)點(diǎn)（主要是主機(jī)和RAID）和共享loop段混合在同一個(gè)結(jié)構(gòu)中。需要專用帶寬的設(shè)備能夠同在共享1Gigabit/s段上的資源進(jìn)行通信。將設(shè)備分配給專用或共享的網(wǎng)口,提供了靈活地?cái)U(kuò)展存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)化

27、設(shè)計(jì)的選擇，而且資源可以根據(jù)應(yīng)用的要求變化來分布。在一些switch中，要求FL_Port具有不同的硬件和軟件安裝特性。由于單個(gè)switch網(wǎng)口在硬件上被限制為或是連接節(jié)點(diǎn),或是連接環(huán)（loop），這樣就可能限制設(shè)備的分布和帶寬。目前已經(jīng)有一些交換器（switch）產(chǎn)品可以隨意連接仲裁環(huán)（AL）或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)（fabric）設(shè)備。2.3 什么是Stealth模式?由于支持專用仲裁環(huán)(AL)在今天存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)(fabric)中是至關(guān)重要的,Stealth模式已經(jīng)在一些switch產(chǎn)品中得到了應(yīng)用。Stealth 模式的交換器(switch)允許專用，非fabric仲裁環(huán)(AL)設(shè)備連接到任意一個(gè)swit

28、ch口上,并且可以同在這 個(gè)switch上的其他設(shè)備進(jìn)行全速通信。為了同switch上的其他設(shè)備進(jìn)行通信，仲裁環(huán)設(shè)備不需要進(jìn)行fabric登錄，所以能夠適應(yīng)非fabric的主機(jī)總線適配器（HBA）和磁盤陣列。這樣不需要升級(jí)和替換現(xiàn)有的適配器或控制器就可將仲裁環(huán)（AL）產(chǎn)品引入到當(dāng)今的fabric中。在Stealth模式中，switch對(duì)待所有的連接設(shè)備，無論它是單獨(dú)占一個(gè)switch網(wǎng)口還是做為連接到仲裁環(huán)集線器（AL hub）上的一部分，好像它們是在一個(gè)大的邏輯AL上的一部分。不但直接連接的設(shè)備,而且專用仲裁環(huán)（AL）設(shè)備，在這個(gè)虛擬環(huán)（loop）配置中都得到了支持。 Stealth模式交換

29、具有下列優(yōu)點(diǎn)： 支持直接連接和loop設(shè)備連接 在一個(gè)fabric拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，支持專用仲裁環(huán)（AL）主機(jī)和目標(biāo)設(shè)備（盤，帶） 多個(gè)1Gigabit/s段的帶寬分配 可以連接大量的AL設(shè)備 限制loop初始化廣播的策略 將引起初始化的設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行隔離，因而簡化了設(shè)備分布與連接采用Stealth模式的優(yōu)點(diǎn)是，由于連接的專用環(huán)（loop）設(shè)備不知道它們連接到了網(wǎng)絡(luò)（fabric）上，所以它們可以利用已證明的，穩(wěn)定的仲裁環(huán)（AL）協(xié)議在switch上進(jìn)行初始化數(shù)據(jù)交換。對(duì)于環(huán)初始化（Loop Initialization Primitive 簡稱LIP），仲裁和幀傳輸，好像所有設(shè)備是共享1Gig

30、abit/s傳輸?shù)囊徊糠?。在?shí)際中，Stealth模式交換處理是在口對(duì)口的基礎(chǔ)上干涉環(huán)（loop）的處理，并且在多個(gè)1Gigabit/s段上交換數(shù)據(jù)。 圖2-3 Stealth模式的switch 配置。 每個(gè)連到switch中主機(jī)和RAID具有1Gigabit/s的連接。對(duì)于典型的存儲(chǔ)設(shè)備讀寫數(shù)據(jù)操作，一個(gè)8口交換器（switch）以Stealth模式進(jìn)行操作能支持4個(gè)并行的仲裁環(huán)（AL）交換或是一個(gè)累計(jì)4Gigabit/s的吞吐量。更多的系統(tǒng)帶寬和可擴(kuò)展性靠級(jí)聯(lián)switch來實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)帶寬上，允許網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者可以按應(yīng)用的要求來分布仲裁環(huán)（AL）設(shè)備，而不存在共享介質(zhì)仲裁環(huán)（AL）共享1Gig

31、abit/s帶寬所蘊(yùn)含的限制。stealth模式交換使得專用高帶寬的磁帶設(shè)備成為可能，而在仲裁環(huán)（AL）中是不可能的。由于邏輯仲裁環(huán)（AL）實(shí)際上是由一些1Gigabit/s段所組成，Stealth模式支持了大型存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)配置。單個(gè)仲裁環(huán)（AL）的地址空間適合126個(gè)節(jié)點(diǎn)，建立大型的物理環(huán)（loop）是不合理的。1Gigabit/s的總帶寬由126個(gè)活動(dòng)節(jié)點(diǎn)平分，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生不到1兆的吞吐量并且嚴(yán)重打擊了實(shí)現(xiàn)仲裁環(huán)（AL）的目的。典型的仲裁環(huán)（AL）配有5-30個(gè)設(shè)備。使用Stealth模式的switch進(jìn)行存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)配置，在多個(gè)段上支持100多個(gè)節(jié)點(diǎn)是合理的并且克服了仲裁環(huán)的局限，不使性能下

32、降。在一般的仲裁環(huán)（AL）環(huán)境中，設(shè)備通過環(huán)初始化序列或LIP來獲取它們的仲裁環(huán)口地址（Arbitrated Loop Port Address簡稱AL_PA）,每當(dāng)一個(gè)設(shè)備加入到一個(gè)環(huán)（loop）中時(shí),它發(fā)出一個(gè)LIP。這樣引起所有的設(shè)備掛起當(dāng)前的工作，并獲得一個(gè)新的或以前的口地址。一旦環(huán)（loop）分配了地址，高級(jí)協(xié)議查詢允許主機(jī)識(shí)別它們的目標(biāo)陣列。雖然這一過程很快，但它對(duì)環(huán)loop活動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生混亂。在Stealth模式中，AL_PA的分配是由switch來控制的。Stealth stealth【音標(biāo)】：stel模式的交換器（switch）可以配置成限制LIP環(huán)初始化序列的傳播。以便一個(gè)節(jié)

33、點(diǎn)的引入或刪除不會(huì)影響所有的設(shè)備。例如：如果有一個(gè)新設(shè)備，它已經(jīng)連接到了hub上，并該hub連接到了switch的網(wǎng)口上，當(dāng)該設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，環(huán)初始化序列（LIP）可以被限制在該口的設(shè)備上。在其它網(wǎng)口上的主機(jī)和磁盤陣列可以繼續(xù)交換數(shù)據(jù)而不受打擾。支持非打擾存取，對(duì)于磁帶備份，視頻和數(shù)字記錄等應(yīng)用是很關(guān)鍵的。通過限制環(huán)初始化，Stealth模式提供非中斷高速連接來保證應(yīng)用的完整性。環(huán)初始化的廣播是可以配置的參數(shù)，它可以在switch網(wǎng)口一級(jí)進(jìn)行開啟和關(guān)閉。 采用圖形化配置工具可以很方便地以Stealth模式定義每個(gè)口的設(shè)備類型。一個(gè)口可以支持對(duì)于stealth操作的單個(gè)或多個(gè)設(shè)備，主機(jī)和目標(biāo)設(shè)備可以

34、在網(wǎng)口一級(jí)被隔離來取得最大的吞吐量。Stealth模式也可以簡化設(shè)備的物理分布，一個(gè)數(shù)據(jù)中心可能希望集群服務(wù)器，磁盤陣列和磁帶子系統(tǒng)在物理上分別放置在不同的地方。如果這些設(shè)備連接到一個(gè)仲裁環(huán)集線器（AL hub）上，獨(dú)占的電纜必須連接到各個(gè)地方的設(shè)備上來建立一個(gè)擴(kuò)展的星型互連。采用stealth模式的交換器（switch），主機(jī)和磁盤陣列可以分配到集線器（hub）的不同段上，有效地降低了電纜的復(fù)雜性并提高了吞吐量。 圖2-4 由于stealth模式交換允許在fabric中并行交換， 交換器（switch）能夠級(jí)聯(lián)起來建立大型的虛擬環(huán)（loop）。 對(duì)于磁帶備份和帶庫應(yīng)用是理想的解決方案。 JB

35、OD(Just Bundle Of Disks)譯成中文可以是簡單磁盤捆綁或者“磁盤簇”，通常又稱為Span。以三個(gè)硬盤組成的Span為例，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖所示：Span是在邏輯上把幾個(gè)物理磁盤一個(gè)接一個(gè)串聯(lián)到一起，從而提供一個(gè)大的邏輯磁盤。Span上的數(shù)據(jù)簡單的從第一個(gè)磁盤開始存儲(chǔ)， 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)磁盤的存儲(chǔ)空間用完后， 再依次從后面的磁盤開始存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。Span存取性能完全等同于對(duì)單一磁盤的存取操作。Span也不提供數(shù)據(jù)安全保障。它只是簡單的提供一種利用磁盤空間的方法，Span的存儲(chǔ)容量等于組成Span的所有磁盤的容量的總和。結(jié)論：Stealth模式的交換器（switch）解決了在同時(shí)支持fab

36、ric和AL設(shè)備時(shí)出現(xiàn)的主要矛盾：Switch要求fabric登錄同大部分HBA和存儲(chǔ)陣列不能進(jìn)行fabric登錄的矛盾。這樣的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品在支持真正fabric的同時(shí)，還要適應(yīng)非fabric的設(shè)備的要求。Stealth模式是將光纖通道主機(jī)適配器（FC HBA），磁盤陣列，F(xiàn)C-SCSI橋接器（bridge）和仲裁環(huán)集線器（AL hub）集成在一起的唯一可行的解決方案。光纖通道交換器（FC switch）通過分區(qū)還支持虛擬專用存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，并且是可完全在SNMP SNMP(Simple Network Management Protocol,簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)的前身是簡單網(wǎng)關(guān)監(jiān)控協(xié)議(SGMP)，

37、用來對(duì)通信線路進(jìn)行管理。SNMP的目標(biāo)是管理互聯(lián)網(wǎng)Internet上眾多廠家生產(chǎn)的軟硬件平臺(tái)，因此SNMP受Internet標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)管理框架的影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行管理。 在選擇SAN設(shè)備時(shí)，必需明確HBA和存儲(chǔ)設(shè)備控制器是適應(yīng)AL的還是適應(yīng)Fabric的。Switch的網(wǎng)口是F_Port還是FL_Port, 還是兩者都支持。明確了這些才能將設(shè)備正確地接入到SAN網(wǎng)絡(luò)中。3. RAID磁盤陣列 RAID是Redundant Array of Inexpensive Disks的縮寫, 可直譯為“廉價(jià)冗余磁盤矩陣”。磁盤陣列是由許多硬盤按一定的規(guī)則，如分條（Striping）、分塊（Decluster

38、ing）、交叉存取（Interleaving）等組成的一個(gè)快速、高可靠、超大容量以及超強(qiáng)I/O吞吐能力的智能存儲(chǔ)子系統(tǒng)。它在陣列控制器的管理和控制下，實(shí)現(xiàn)快速、并行或交叉存取，并有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。從用戶的觀點(diǎn)看，磁盤陣列雖然是由幾個(gè)甚至是上百個(gè)盤組成，但仍可以認(rèn)為是一個(gè)單一的磁盤，其容量可以高達(dá)幾十TB。使用RAID存儲(chǔ)子系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 可以將許多磁盤用一個(gè)邏輯卷來表示；(2) 可以將數(shù)據(jù)分割成許多條帶（strips）存儲(chǔ)在多個(gè)盤上，這樣并行讀寫這些盤上的數(shù)據(jù)提高了磁盤的訪問速度。采用RAID技術(shù)，隨著磁盤的增加，可以增加訪問速度。(3) 可以通過數(shù)據(jù)鏡像或校驗(yàn)碼來提供容錯(cuò)技術(shù)。3.

39、1 RAID級(jí)的意義 RAID技術(shù)是高效磁盤讀寫算法，標(biāo)準(zhǔn)的RAID寫操作，包括如：RAID4或RAID5中所必需的校驗(yàn)計(jì)算，需包括以下幾個(gè)步驟： 從校驗(yàn)盤中讀取數(shù)據(jù) 從目標(biāo)數(shù)據(jù)盤中讀取數(shù)據(jù) 以舊校驗(yàn)數(shù)據(jù)，新數(shù)據(jù)及已存在數(shù)據(jù)，生成新的校驗(yàn)數(shù)據(jù) 將新校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫入校驗(yàn)盤 將新數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)數(shù)據(jù)盤 磁盤陣列使用了將RAID寫操作過程流水線化技術(shù)，極大提高了讀寫性能，這些技術(shù)都使用到了磁盤陣列控制器上的緩存，其容量可已高達(dá)128MB，甚至更高。 當(dāng)主機(jī)將一個(gè)待寫入陣列RAID組中的數(shù)據(jù)發(fā)送到陣列時(shí)，陣列控制器將該數(shù)據(jù)保存在緩存中并立即報(bào)告主機(jī)該數(shù)據(jù)的寫入工作已完成。該數(shù)據(jù)寫入到陣列硬盤的工作由陣列控制器

40、完成，該數(shù)據(jù)可繼續(xù)存放在Cache中直到Cache滿，而且要為新數(shù)據(jù)騰出空間而必須刷新時(shí)或陣列需停機(jī)時(shí)，控制器會(huì)及時(shí)將該數(shù)據(jù)從Cache寫入陣列硬盤中。 這種緩存回寫技術(shù)使得主機(jī)不必等待RAID校驗(yàn)計(jì)算過程的完成，即可處理下一個(gè)讀寫任務(wù)，這樣，主機(jī)的讀寫效率大為增加。當(dāng)主機(jī)命令將一個(gè)數(shù)據(jù)寫入硬盤，則陣列控制器將該數(shù)據(jù)寫入緩存最上面的位置，只有新數(shù)據(jù)才會(huì)被控制器按緩存的方式最后寫入硬盤。下面將分別介紹各個(gè)級(jí)別的RAID校驗(yàn)技術(shù)。 (1) JBOD單個(gè)磁盤控制 JBOD表示一束磁盤。控制器將每個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器視為一個(gè)獨(dú)立的磁盤來操作，所以每一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)獨(dú)立的邏輯盤，JBOD不提供數(shù)據(jù)冗余。 (

41、2)RAID0磁盤條帶化這種技術(shù)稱為“Stripping”，即將數(shù)據(jù)條帶化，又稱數(shù)據(jù)分塊，即把數(shù)據(jù)分成若干相等大小的小塊，并把它們寫到陣列上不同的硬盤上，這種把數(shù)據(jù)分布在多個(gè)盤上，在讀寫時(shí)是以并行的方式對(duì)各硬盤同時(shí)進(jìn)行操作。從理論上講，其容量和數(shù)據(jù)傳輸率是單個(gè)硬盤的N倍。N為構(gòu)成RAID0的硬盤總數(shù)。當(dāng)然，若陣列控制器有多個(gè)硬盤通道時(shí)，對(duì)多個(gè)通道上的硬盤進(jìn)行RAID0操作，I/O性能會(huì)更高。因此常用于圖象，視頻等領(lǐng)域，RAID0 I/O傳輸率較高，提供了高性能的數(shù)據(jù)訪問，但是沒有提供數(shù)據(jù)冗余。Block8Block7Block6Block5Block4Block3Block2Block1Blo

42、ck8Block7Block6Block5Block4Block3Block2Block1邏輯盤物理硬盤物理硬盤條帶化圖 3-1 RAID0 (3)RAID1磁盤鏡像 即每個(gè)工作盤都有一個(gè)鏡像盤，所以采用RAID1在磁盤陣列中必須有偶數(shù)個(gè)盤。每次寫數(shù)據(jù)時(shí)必須同時(shí)寫入鏡像盤，讀數(shù)據(jù)時(shí)只從工作盤讀出，一旦工作盤發(fā)生故障立即轉(zhuǎn)入鏡像盤，從鏡像盤中讀出數(shù)據(jù)。當(dāng)更換故障盤后，數(shù)據(jù)可以重構(gòu)，恢復(fù)工作盤正確數(shù)據(jù)，這種陣列可靠性很高，但其有效容量減小到總?cè)萘恳话胍韵?，因此RAID1常用于對(duì)容錯(cuò)要求極嚴(yán)的應(yīng)用場合，如財(cái)政、金融等領(lǐng)域。Block8Block7鏡像4Block4鏡像3Block3鏡像2Block2

43、鏡像1Block1邏輯盤物理硬盤物理硬盤鏡像Block67Block5Block4Block3Block2Block1圖 3-2 RAID1 (4)RAID(0+1)磁盤條帶化和鏡像Block8Block7Block6Block5Block4Block3Block2Block1Block8Block7Block6Block5Block4Block3Block2Block1邏輯盤物理硬盤物理硬盤條帶化鏡像8鏡像7鏡像6鏡像5鏡像4鏡像3鏡像2鏡像1條帶化鏡像 RAID(0+1)將RAID0和RAID1結(jié)合起來，同時(shí)具有條帶化和數(shù)據(jù)鏡像。由于RAID(0+1)采用了硬盤的全冗余，它允許多個(gè)硬盤故障

44、，并且提高了數(shù)據(jù)的訪問速度。圖 3-3 RAID(0+1)注意：在LEC磁盤陣列中，如果多于2塊磁盤被分配用于RAID1，那么控制器將自動(dòng)采用RAID(0+1)，而顯示的是RAID1。 (5)RAID3磁盤條帶化并具有專用校驗(yàn)盤 RAID3采用了條帶化技術(shù)并且具有專用的校驗(yàn)盤，一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器被專門用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。為單盤容錯(cuò)并行傳輸。即采用Stripping技術(shù)將數(shù)據(jù)分塊，對(duì)這些塊進(jìn)行異或校驗(yàn)，校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫到最后一塊硬盤上。它的特點(diǎn)是有一個(gè)盤為校驗(yàn)盤，數(shù)據(jù)以位或字節(jié)的方式存于各盤（分散記錄在組內(nèi)相同扇區(qū)的各個(gè)硬盤上）。當(dāng)一個(gè)硬盤發(fā)生故障，除故障盤外，寫操作將繼續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)盤和校驗(yàn)盤進(jìn)行操作。而讀操

45、作是通過對(duì)剩余數(shù)據(jù)盤和校驗(yàn)盤的異或計(jì)算重構(gòu)故障盤上應(yīng)有的數(shù)據(jù)來進(jìn)行的。RAID3的優(yōu)點(diǎn)是并行I/O傳輸和單盤容錯(cuò)，當(dāng)一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障時(shí)，控制器可以從專用校驗(yàn)硬盤驅(qū)動(dòng)器上恢復(fù)/重新生成故障硬盤丟失的數(shù)據(jù)，具有很高可靠性。Block8Block7Block6Block5Block4Block3Block2Block1Block8Block7Block6Block5Block4Block3Block2Block1邏輯盤物理硬盤物理硬盤條帶化校驗(yàn)7,8校驗(yàn)5,6校驗(yàn)3,4校驗(yàn)1,2專用校驗(yàn)盤圖 3-4 RAID3 (6)RAID5磁盤條帶化并具有分布式校驗(yàn) RAID5同RAID3類似，但是校驗(yàn)數(shù)

46、據(jù)不是放在一個(gè)專用的校驗(yàn)硬盤上，而校驗(yàn)信息是分散在不同的硬盤驅(qū)動(dòng)器上。是一種旋轉(zhuǎn)奇偶校驗(yàn)獨(dú)立存取的陣列方式，按某種規(guī)則把奇偶校驗(yàn)信息均勻地分布在陣列所屬的硬盤上，所以在每塊硬盤上，既有數(shù)據(jù)信息也有校驗(yàn)信息。這一改變解決了爭用校驗(yàn)盤的問題，使得在同一組內(nèi)并發(fā)進(jìn)行多個(gè)寫操作。所以RAID5即適用于大數(shù)據(jù)量的操作，也適用于各種事務(wù)處理，它是一種快速、大容量和容錯(cuò)分布合理的磁盤陣列。當(dāng)有N塊陣列盤時(shí)，用戶空間為N-1塊盤容量。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，控制器可以從其他硬盤中恢復(fù)/重新生成故障硬盤的丟失數(shù)據(jù)。Block8Block7Block6Block5Block4Block3Block2Block1Block8

47、Block7校驗(yàn)5,6Block5Block3校驗(yàn)3,4Block2Block1邏輯盤物理硬盤物理硬盤條帶化和分布式校驗(yàn)校驗(yàn)7,8Block6Block4校驗(yàn)1,2物理硬盤圖 3-5 RAID5另外還有其他一些RAID級(jí)，由于不常使用或以被淘汰，這里不再贅述。3.2 磁盤陣列的術(shù)語 (1)物理驅(qū)動(dòng)器 Physical Drives 物理驅(qū)動(dòng)器就是指在磁盤陣列中的物理硬盤，它連接到磁盤陣列的內(nèi)部SCSI或FC-AL上。物理硬盤圖 3-6 物理驅(qū)動(dòng)器 (2) 邏輯驅(qū)動(dòng)器 Logical Drives 在磁盤陣列中，將一些物理硬盤組合為一個(gè)邏輯驅(qū)動(dòng)器或稱為邏輯盤。邏輯盤對(duì)計(jì)算機(jī)來說就像一個(gè)本地的大硬

48、盤。RAID級(jí)是在邏輯盤的基礎(chǔ)上來設(shè)定的。邏輯盤物理硬盤 圖 3-7 邏輯盤 (3) 邏輯卷 Logical Volume 邏輯卷的概念類似于邏輯盤。一個(gè)邏輯卷是由一個(gè)或多個(gè)邏輯盤組成，這些邏輯盤可以是相同的RAID級(jí)或不同的RAID級(jí)。邏輯卷可以最多被分為8個(gè)分區(qū)Partitions。對(duì)計(jì)算機(jī)來講，它看到的是一個(gè)未分區(qū)的邏輯卷或是一個(gè)分區(qū)的邏輯卷的一個(gè)分區(qū)來作為一個(gè)物理硬盤。物理硬盤邏輯盤邏輯盤邏輯盤物理硬盤物理硬盤邏輯卷圖 3-8 邏輯卷 (4)備用驅(qū)動(dòng)器 Spare Drives 局部備用驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)分配給一個(gè)特定邏輯盤的空閑硬盤。當(dāng)所分配的邏輯盤中的一個(gè)硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，本地備用硬盤將成

49、為該邏輯盤的成員，并且自動(dòng)啟動(dòng)重建工作，恢復(fù)損壞的數(shù)據(jù)。邏輯盤物理硬盤局部備用盤LS圖3-9 局部備用盤 全局備用驅(qū)動(dòng)器或硬盤不是服務(wù)于一個(gè)特定的邏輯盤。當(dāng)任何一個(gè)邏輯盤的成員出現(xiàn)故障時(shí)，全局備用硬盤將加入到那個(gè)邏輯盤中并且自動(dòng)啟動(dòng)重建工作。邏輯盤1邏輯盤2邏輯盤3全局備份盤GS替換任意邏輯盤中的故障盤GS1GS2圖3-10 全局備用盤一般的磁盤陣列都提供這兩種備用磁盤的方法。 (5) SCSI接口 SCSI是Small Computer Systems Interface的縮寫，是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的總線接口。它是計(jì)算機(jī)和磁盤陣列的主要接口之一。SCSI接口分為以下幾種： NARROW SCSI：

50、窄口SCSI，50芯電纜和插頭，可串接7個(gè)SCSI設(shè)備。 WIDE SCSI：寬口SCSI，68芯電纜和插頭，可串接15臺(tái)。SCSI接口電平方式劃分為單端和插分： 單端SCSI電纜不超過6米，F(xiàn)ast SCSI不超過3米。 插分SCSI電纜不超過25M。SCSI有不同的版本： SCSI-1: 8位數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率 5MB/秒，支持同步/異步設(shè)備。 SCSI-2: Fast SCSI，8位數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率10MB/秒 . Wide SCSI，16位數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率20MB/秒。 SCSI-3: Ultra SCSI，8位數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率20MB/秒。 Ultra Wide，16位數(shù)據(jù)傳輸

51、，傳輸速率40MB/秒。 支持光纖通道 LVD Ultra2 Wide SCSI，16位數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率80MB/秒 (6) SCSI Terminator(終結(jié)器) SCSI bus兩端需要終結(jié)器（Terminator）來終結(jié)。硬盤上一般有終結(jié)器使能跳線，標(biāo)記為TE。 (7) SCSI ID 每一臺(tái)SCSI外圍設(shè)備都需要分配不同的SCSI ID，以便主機(jī)可以訪問這些外圍設(shè)備，如：磁盤陣列中要為每一條SCSI總線上的硬盤分配不同的ID，以便形成邏輯盤，每個(gè)邏輯盤也要分配不同的ID，以便主機(jī)識(shí)別。硬盤上一般都有ID跳線，見硬盤上部說明或指示。(8) LUN 邏輯單元號(hào)（Logical Unit

52、 Number）邏輯盤可以象普通磁盤一樣進(jìn)行分區(qū)，每一個(gè)分區(qū)可以定義一個(gè)LUN。LUN一般從0開始。UNIX下生成設(shè)備特殊文件時(shí)，有可能需要該LUN號(hào)，請(qǐng)同系統(tǒng)管理員聯(lián)系識(shí)別磁盤的方法。 (9) 光纖通道光纖磁盤陣列采用光纖接口,光纖接口一般支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接和仲裁環(huán)連接甚至可以連接到光纖網(wǎng)Fabric中.每一個(gè)光纖仲裁環(huán)可以連接127個(gè)光纖設(shè)備.一般光纖接口采用SC連接器.光纖通道的傳輸速率為1000Mb/s,并采用SCSI-3通信協(xié)議進(jìn)行通信。（10）各類磁盤設(shè)備接口比較各類SCSI總線帶寬速率比較SCSI BusBus WidthSCSI Bus Sync. FrequencyMax. Bu

53、s ThroughputSCSI-18-bitAsynchronous5MB/Sec(Fast)SCSI-28-bit10MHz10MB/Sec(Fast)Wide SCSI-216-bit10MHz20MB/SecUltra SCSI-28-bit20MHz20MB/SecUltra Wide SCSI-216-bit20MHz40MB/SecUltra2 Wide SCSI 16-bit40MHz80MB/SecFibre1-Bit1GHz100-200MB/Sec各類SCSI總線接口性能比較SCSI BusSingle-EndedDifferentialLVDFibre*Maximum

54、DevicesSCSI-16m25m-8SCSI-23m25m-8Wide SCSI-23m25m-16Ultra SCSI-21.5m25m-8Ultra SCSI-23m-4Ultra Wide SCSI-2-25-16Ultra-Wide SCSI-21.5-8Ultra-Wide SCSI-23m-4Ultra2-Wide SCSI-12m-16Fibre(Copper cable)-30m126Fibre(Fiber-Optic Cable-10km1263.3 磁盤陣列的分類 按采用的通道方式劃分磁盤陣列可分為: SCSI接口磁盤陣列，通過SCSI通道同主機(jī)進(jìn)行連接。 光纖接口磁盤陣列，通過光纖仲裁環(huán)連接到計(jì)算機(jī)的HBA上。 每種接口細(xì)分，又可分為若干種。請(qǐng)參閱有關(guān)手冊的詳細(xì)說明。一般選用什么樣的接口要根據(jù)要求的傳輸距離、速度和設(shè)備的數(shù)量來定。 按機(jī)箱的樣式劃分可分為： 塔式磁盤陣列。 19”機(jī)架式磁盤陣列。 塔式磁盤陣列一般用于容量要求比較小的場合。而19”機(jī)架式磁盤陣列用于大型數(shù)據(jù)處理。圖 3-11 塔式和機(jī)架式磁盤陣列