SAN技术及应用

DAS技术是最早被采用的存储技术，如同PC机的结构，是把外部的数据存储设备都直接挂在服务器内部的总线上，数据存储设备是服务器结构一部分，但由于这种存储技术是把设备直接挂在服务器上，随着需求的不断增大，越来越多的设备添加到网络环境中，导致服务器和存储独立数量较多，资源利用率低下，使得数据共享受到严重的限制。因此适用在一些小型网络应用中。

DAS存储更多的依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存储维护管理，数据备份和恢复要求占用服务器主机资源（包括CPU、系统IO等），数据流需要回流主机再到服务器连接着的磁带机（库），数据备份通常占用服务器主机资源20-30%，因此许多企业用户的日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行，以免影响正常业务系统的运行。直连式存储的数据量越大，备份和恢复的时间就越长，对服务器硬件的依赖性和影响就越大。

直连式存储与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接，随着服务器CPU的处理能力越来越强，存储硬盘空间越来越大，阵列的硬盘数量越来越多，SCSI通道将会成为IO瓶颈；服务器主机SCSI ID资源有限，能够建立的SCSI通道连接有限。

　无论直连式存储还是服务器主机的扩展，从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集(Cluster)，或存储阵列容量的扩展，都会造成业务系统的停机，从而给企业带来经济损失，对于银行、电信、传媒等行业7×24小时服务的关键业务系统，这是不可接受的。并且直连式存储或服务器主机的升级扩展，只能由原设备厂商提供，往往受原设备厂商限制。

开放系统的直连式存储(Direct-Attached Storage，简称DAS)

DAS的优点：

1、部署简单 2、成本低 3、适合本地数据存储

DAS存储缺点

DAS采用的连接协议：

SAN：存储区域网络（Storage Area Networks）是通过专用高速网将一个或多个网络存储设备和服务器连接起来的专用存储系统。

如上图，SAN有三种组网方式，分别为：

FC是由美国标准化委员会（ANSI）的X3T11小组于1988年提出的高速串行传输总线，解决了并行总线SCSI遇到的技术瓶颈，并在同一大的协议平台框架下可以映射更多FC-4上层协议，最早是用来提高硬盘协议的传输带宽，侧重于数据的快速、高效、可靠传输。 FC协议其实并不能翻译成光纤协议，只是FC协议普遍采用光纤作为传输线缆而不是铜缆，因此很多人把FC称为光纤通道协议。在逻辑上，我们可以将FC看作是一种用于构造高性能信息传输的、双向的、点对点的串行数据通道。在物理上，FC是一到多对应的点对点的互连链路，每条链路终结于一个端口或转发器。FC的链路介质可以是光纤、双绞线或同轴电缆。

各种拓扑的对比:

FC光纤通道拥有自己的协议层，它们是：

光纤通道的主要部分实际上是FC-2。其中从FC-0到FC-2被称为FC-PH，也就是“物理层”。光纤通道主要通过FC-2来进行传输，因此，光纤通道也常被成为“二层协议”或者“类以太网协议”。

存储设备上的FC接口模块提供了应用服务器与存储系统的业务接口，用于接收应用服务器发出的数据交换命令。

光纤通道交换机在逻辑上是SAN的核心，它连接着主机和存储设备。

光纤交换机的主要功能如下：

自配置端口、环路设备支持、交换机级联、自适应速度检测、可配置的缓冲、分区（基于物理端口和基于WWN的分区）、IP over Fiber Channel（IPFC）广播、远程登录、Web管理、简单网络管理协议（SNMP）以及SCSI接口独立设备服务（SES）等。

Zone概念：

HBA（Host Bus Adapter）：

主机总线适配器，就是连接主机I/O总线和计算机内存系统的I/O适配器。

分类：

FC HBA、SCSI HBA、SAS HBA、iSCSI HBA等。

用途：

用于服务器、海量存储子网络、外设间通过集线器、交换机和点对点连接进行双向、串行数据通讯

WWNN（World Wide Node Name）全球唯一节点名字

WWPN（World Wide Port Name）全球惟一端口名字

什么是IP-SAN：

以TCP/IP协议为底层传输协议，采用以太网作为承载介质构建起来的存储区域网络架构。

实现IP-SAN的典型协议是iSCSI，它定义了SCSI指令集在IP中传输的封装方式。

接入标准化

不需要专用的HBA卡和光纤交换机，普通的以太网卡和以太网交换机就可以存储和服务器的连接。

传输距离远

理论上IP网络可达的地方就可以使用IP SAN，而IP网络是目前地球上应用最为广泛的网络。

可维护性好

广大的具备IP网络技术的维护人员和强大的IP网络维护工具支撑。

带宽扩展方便

随着10Gb以太网的迅速发展，IP SAN单端口带宽扩展到10Gb已经是发展的必然。

数据安全性

数据在传输过程的安全性和在存储设备中的安全性是IP SAN存储面临的严峻问题。

TCP负载

TCP为了完成数据的排序工作需要占用较多的主机CPU资源导致用户业务处理延迟的增加

块数据传输。

IP协议比较适合传输大量的小块消息，对大块数据的传输的效率还有待提高。

IP-SAN根据主机与存储的连接方式不同，可以分为三种：

以太网卡+Initiator软件实现方式

TOE网卡+Initiator软件实现方式

iSCSI HBA卡连接方式

iSCSI（Internet SCSI）把SCSI命令和块状数据封装在TCP中在IP网络中传输，基本出发点是利用成熟的IP网络技术来实现和延伸SAN。

iSCSI节点将SCSI指令和数据封装成iSCSI包，然后该数据封装被传送给TCP/IP层，再由TCP/IP协议将iSCSI包封装成IP协议数据以适合在网络中传输。

发起端（Initiator）

SCSI层负责生成CDB（命令描述符块），将CDB传给iSCSI

iSCSI层负责生成iSCSI PDU（协议数据单元），并通过IP网络将PDU发给target

目标器（Target）

iSCSI层收到PDU，将CDB传给SCSI层

SCSI层负责解释CDB的意义，必要时发送响应

所有的SCSI命令都被封装成iSCSI协议数据单元，iSCSI利用TCP/IP协议栈中传输层的TCP协议为连接提供可靠的传输机制。

目前FC与TCP/IP协议的真正融合主要有两种趋势：

TCP/IP网络承载FC信道

FCIP

iFCP

FCOE

以FC信道承载TCP/IP数据

IPFC

从现有的情况来看，以太网技术和FC技术都在飞速发展IP-SAN和FC-SAN会在很长的一段时间内都将是并存且互为补充的。

FCoE是把FC-2层以上的内容封装到以太网报文中进行承载。

基于优先级的流量控制（PFC）+ 增强的传输选择（ETS） + 拥塞报告