网络存储解决方案：存储区域网（SAN）

存储区域网的概念

SAN（Storage Area Network）存储区域网络是 一个高速的子网，这个子网中的设备可以从你的主网卸载流量。通常SAN由磁盘阵列（RAID）连接光纤通道（Fibre Channel）组成。SAN和服务器和客户机的数据通信通过SCSI命令而非TCP/IP，数据处理是“块级”（block level）。SAN也可以定义为是以数据存储为中心，它采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的光通道的直接连接方式，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。SAN最终将实现在多种操作系统下，最大限度的数据共享和数据优化管理，以及系统的无缝扩充。

SAN的组成

在SAN中，有一些专用的硬件和软件。硬件包括FC卡、FC HUB、FC交换机、存储系统等，软件主要是FC控制卡针对各种操作系统的驱动程序和存储管理软件。下面简单介绍这些设备：

FC卡：主要用于主机与FC设备之间的连接。
FC HUB：内部运行仲裁环拓扑，连接到HUB的节点共享100MB/S带宽（或更高）。
FC交换机：内部运行Fabric拓扑，每端口独占100MB/S带宽（或更高）。
FC存储设备：采用FC连接方式，光纤接口可以有一到多个。FC存储设备通常采用光纤的硬盘，也有Fibre to SCSI（Fibre to ATA）的解决方案，使用SCSI（或ATA）的硬盘，在整个配置上较便宜。
存储网络管理软件：存储管理软件主要的功能是自动发现网络拓扑及映射，当在存储网络中增加或减少时自动发现及组态。
要正确理解SAN，我们最好还是从物理架构来定义它。从图我们可以看出，高性能的光纤通道交换机和光纤通道网络协议是SAN的关键。我们把以光纤通道交换机为骨干的网络拓扑结构称为“SAN Fabric”。而光纤通道协议是SAN的另一个本质特征。SAN正是利用光纤通道协议上加载SCSI协议来达到可靠的块级数据传输。

SAN的应用场合

由于SAN是为在服务器和存储设备之间传输大块数据而进行优化的，因此对于以下应用来说是理想的选择:

1、关键任务数据库应用，其中可预计的响应时间、可用性和可扩展性是基本要素。
2、集中的存储备份，其中性能、数据一致性和可靠性可以确保企业关键数据的安全。
3、高可用性和故障切换环境可以确保更低的成本、更高的应用水平。
4、可扩展的存储虚拟化，可使存储与直接主机连接相分离，并确保动态存储分区。
5、改进的灾难容错特性，在主机服务器及其连接设备之间提供光纤通道高性能和扩展的距离。
SAN的主要长处

面对迅速增长的数据存储需求，大型企业和服务提供商渐渐开始选择SAN作为网络基础设施，因为SAN具有出色的可扩展性。事实上，SAN比传统的存储架构具有更多显著的优势。例如，传统的服务器连接存储通常难于更新或集中管理。每台服务器必须关闭才能增加和配置新的存储。相比较而言，SAN不必宕机和中断与服务器的连接即可增加存储。SAN还可以集中管理数据，从而降低了总体拥有成本。

利用光纤通道技术，SAN可以有效地传输数据块。通过支持在存储和服务器之间传输海量数据块，SAN提供了数据备份的有效方式。因此，传统上用于数据备份的网络带宽可以节约下来用于其他应用。

开放的、业界标准的光纤通道技术还使得SAN非常灵活。SAN克服了传统上与SCSI相连的线缆限制，极大地拓展了服务器和存储之间的距离，从而增加了更多连接的可能性。改进的扩展性还简化了服务器的部署和升级，保护了原有硬件设备的投资。

此外，SAN可以更好地控制存储网络环境，适合那些基于交易的系统在性能和可用性方面的需求。SAN利用高可靠和高性能的光纤通道协议来满足这种需要。

SAN的另一个长处是传送数据块到企业级数据密集型应用的能力。在数据传送过程中，SAN在通信结点（尤其是服务器）上的处理费用开销更少，因为数据在传送时被分成更小的数据块。因此，光纤通道SAN在传送大数据块时非常有效，这使得光纤通道协议非常适用于存储密集型环境。

选择SAN的理由

1、增加容量。若所有的设备都与SAN相连，那么为一个或多个服务器增加存储容量就变得非常简单。根据SAN 配置和服务器操作系统的不同，能做到服务器不用停机或重新启动就可以增加或移走存储设备。
2、服务器群集。由于异构服务器的群集可以把数据当作是一个单一的系统映像来观看，所以SAN结构实际上是以一种全共享的方式提供给可扩展的群集。虽然现在使用多路径的SCSI使这种想法成为可能，但可扩展性仍然是存在的一个问题，因为SCSI的距离受到限制。一般的SCSI允许传送距离为25米，同时SCSI连接器的性能也限制了连接到服务器或子系统上的设备数量。
3、数据移动解决方案。数据移动解决方案可以将数据在类似或不同的存储设备间来回移动。目前，数据的移动或复制靠服务器或多个服务器来完成，服务器从源设备中读取数据，然后通过LAN或WAN传送给其它的服务器，最后数据写入目标设备
4、备份和恢复解决方案。目前，对多个网络连接服务器的数据保护采用以下两种备份和恢复方法：本地备份和恢复、网络备份和恢复。SAN将上述两种方法的优点结合到一起，它的做法是：对备份和恢复进行集中式管理，将一到多台磁带设备分配给每个服务器，使用FC协议将数据直接从磁盘设备传递给磁带设备。

SAN存在的问题

近两年来，SAN逐渐地被人们所了解、认识、使用，SAN取代了基于服务器的存储模式，形成了以数据为中心的存储模式，SAN具有很好的性能、管理更为集中、具有很好的扩展能力。然而，时至今日，互操作性仍是实施过程中存在的主要问题。

SAN本身缺乏标准，尤其是在管理上更是如此。虽然光纤通道技术标准的确存在，但各家厂商却有不同的解释，于是，互操作性问题就像沙尘暴一样迎面扑来，让人猝不及防。由于光纤通道技术的一些原因，SAN发展相对较为缓慢。这些原因包括：光纤通道设备的互操作性差；采用光纤通道技术的系统造价非常昂贵；管理基于光纤通道技术的SAN非常昂贵等。

一些SAN厂商通过SNIA等组织来制定标准。还有一些厂商则着手大力投资兴建互操作性实验室，在推出SAN之前进行测试。另一种途径便是外包SAN。尽管SAN厂商在解决互操作性问题上取得了进步，不过，专家仍建议用户采用外包方式，不要自己建设SAN。