新手入门:认识网络存储IP SAN与IB SAN

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连接起来的专用存储系统，未来的信息存储将以SAN存储方式为主。 

【正文】
 
　　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连接起来的专用存储系统，未来的信息存储将以SAN存储方式为主。SAN 主要采取数据块的方式进行数据和信息的存储，目前主要使用于以太网和光纤通道两类环境中。无限带宽技术（ Infiniband ）是一种高带宽、低延迟的互连技术，构成新的网络环境，实现 IB SAN 的存储系统。通过Internet协议（IP）或以太网的数据存储。IP存储使得性价比较好的SAN技术能应用到更广阔的市场中。它利用廉价，货源丰富的以太网交换机，集线器和线缆来实现低成本、低风险基于IP的SAN存储。本文主要是和大家一起探讨IP SAN和 IB SAN两种网络存储方式。

　　一、IP SAN网络存储

　　1、什么是IP SAN

　　IP SAN存储技术，顾名思义是在传统IP以太网上架构一个SAN存储网络把服务器与存储设备连接起来的存储技术。IP SAN其实在FC SAN的基础上再进一步，它把SCSI协议完全封装在IP协议之中。简单来说，IP SAN就是把FC SAN中光纤通道解决的问题通过更为成熟的以太网实现了，从逻辑上讲，它是彻底的SAN架构，即为服务器提供块级服务。

　　2、IP SAN的特性

　　IP SAN 技术有其独特的优点： 节约大量成本、加快实施速度、优化可靠性以及增强扩展能力等。 采用 iSCSI 技术组成的 IP SAN 可以提供和传统 FC SAN 相媲美的存储解决方案，而且普通服务器或 PC 机只需要具备网卡，即可共享和使用大容量的存储空间。与传统的分散式直连存储方式不同，它采用集中的存储方式，极大地提高了存储空间的利用率，方便了用户的维护管理。

　　iSCSI 是基于 IP 协议的，它能容纳所有 IP 协议网络中的部件。通过 iSCSI ，用户可以穿越标准的以太网线缆，在任何需要的地方创建实际的 SAN 网络，而不需要专门的光纤通道网络在服务器和存储设备之间传送数据。 iSCSI 可以实现异地间的数据交换，使远程镜像和备份成为可能。因为没有光纤通道对传输距离的限制， IP SAN 使用标准的 TCP/IP 协议，数据即可在以太网上进行传输。
2、IP SAN的特性

　　IP SAN 技术有其独特的优点： 节约大量成本、加快实施速度、优化可靠性以及增强扩展能力等。 采用 iSCSI 技术组成的 IP SAN 可以提供和传统 FC SAN 相媲美的存储解决方案，而且普通服务器或 PC 机只需要具备网卡，即可共享和使用大容量的存储空间。与传统的分散式直连存储方式不同，它采用集中的存储方式，极大地提高了存储空间的利用率，方便了用户的维护管理。

　　iSCSI 是基于 IP 协议的，它能容纳所有 IP 协议网络中的部件。通过 iSCSI ，用户可以穿越标准的以太网线缆，在任何需要的地方创建实际的 SAN 网络，而不需要专门的光纤通道网络在服务器和存储设备之间传送数据。 iSCSI 可以实现异地间的数据交换，使远程镜像和备份成为可能。因为没有光纤通道对传输距离的限制， IP SAN 使用标准的 TCP/IP 协议，数据即可在以太网上进行传输。

　　3、IP SAN和FC SAN的比较

　　SAN主要包含FC SAN和IP SAN两种，FC SAN的网络介质为光纤通道（Fibre Channel），而IP SAN使用标准的以太网。采用IP SAN可以将SAN为服务器提供的共享特性以及IP网络的易用性很好结合在一起，并且为用户提供了类似服务器本地存储的较高性能体验。 SAN是一种进行块级服务的存储架构，一直以来，光纤通道SAN发展相对迅速，因此，许多用户认为只能通过光纤通道来实现SAN，然而，通过传统的以太网仍然可以构建SAN，那就是IP SAN。

　　iSCSI是实现IP SAN最重要的技术。在iSCSI出现之前，IP网络与块模式（主要是光纤通道）是两种完全不兼容的技术。有意思的是，iSCSI是运行在TCP/IP之上的块模式协议，将两者的优势很好地结合起来。
4、IP SAN解决方案

　　IP SAN 存储解决方案有着广泛的行业适用性，在备份和恢复、高可用性、业务连续性、服务器和存储设备整合等方面，采用 iSCSI 技术组成的 IP SAN 存储可与 FC SAN 相媲美。 IP SAN 构建成本更低，而且可以连接更远的距离，对于电信、企业、教育、政府、专业设计公司、音/视频处理、新闻出版、 ISP/ICP 、科研院所、信息中心等行业用户都比较适用。下面介绍几种国产的 IP SAN解决方案：

　　Storlake IP SAN 是圣桥科技自主研发的、基于 Linux 的 IP SAN 网络存储产品。如下图所示，它通过千兆以太网和服务器组成 IP SAN，利用 iSCSI 协议，以块 I/O 方式向 Windows、Linux 和 Solaris 等服务器提供稳定、高效的存储服务。

　　Storlake IP SAN 适用于 Oracle 和 SQL Server 等大型数据库应用，以及其它不支持网络磁盘的应用场合；并为企业提供大容量数据库解决方案和量身定做系列增值服务。它具有 FC SAN 在整合、可扩展性以及管理上的优势，同时避免了 FC SAN 内部互连所带来的陌生感、复杂性和费用。

　　Intransa IP SAN 利用现有的网络设备创建 IP SAN 框架结构。这表示用户可使用低成本的网卡， iSCSI 驱动程序和千兆以太网交换机将其主机系统连接到 IP SAN 。这样也就不需要使用昂贵的光纤通道 HBA 和交换机。如需提升效能，也可以使用低成本的 iSCSI HBA 。

　　Intransa IP SAN 是一种没有单点故障的高可用性存储系统。 IntraStor 模块化体系结构使 IP SAN 不但扩展性好，还具有容错性。 IntraStor 体系结构通过将工作量重新分配到次级控制器模块，从而将单个控制器模块故障所产生的影响降到最低。此外，所有磁盘驱动器都是全局驱动器，因此 Intransa IP SAN 存储系统中的任一磁盘均可用于备份此存储系统中的任一其他磁盘。存储系统中的所有模块都具有冗余的热插拔电源和冗余冷却风扇，以确保所有组建都受到保护。

　　新禾存储 CTNS-G 网络存储系统是基于以太网的 IP SAN/NAS 海量存储设备，为用户提供企业级的存储，广泛应用于银行、图书馆、校园网、视频存储 / 编辑等行业。 CTNS-G 为企业提供经济的高性能网络存储方案，具有高性能、高可靠性、高可扩充性和集成性、最高的性价比。

　　CTNS-G 提供 2G bps 的传输带宽和高达 12TB 的存储空间；采用国际最先进的 iSCSI 技术，为用户提供完全共享、方便扩充的存储系统； CTNS-G 采用 RAID 技术、热拔插硬盘、双千兆以太网口，全冗余交换机及 2+1 热备电源，智能控制风扇，彻底保护了用户的数据安全； CTNS-G 直接在标准的以太网络上运行，完全与现有的以太网络基础设施和已有的网络管理软件兼容，不需要专有的网络设备，提供了一个极其经济的高性能网络存储解决方案。

　　新禾存储 CTNS-H/W 网络存储系统是基于万兆以太网的 IP SAN/NAS 海量存储设备，为用户提供了最高性能价格比的信息存储系统。

　　CTNS-H/W提供万兆的传输带宽和每秒 500,000 IO 的处理能力，可用于银行、电信、大型网站、电视台、公共图书馆等骨干网络的数据中心。 CTNS-H/W 直接在标准的以太网络上运行，和现有的以太网络基础设施和已有的网络管理软件兼容，不需要专有的网络设备，提供了一个全面的高性能网络存储解决方案。
二、Infiniband（IB）SAN 网络存储

　　1、什么是IB SAN

　　InfiniBand是一种交换结构I/O技术，其设计思路是通过一套中心机构（中心InfiniBand交换机）在远程存贮器、网络以及服务器等设备之间建立一个单一的连接链路，并由中心InfiniBand交换机来指挥流量，它的结构设计得非常紧密，大大提高了系统的性能、可靠性和有效性，能缓解各硬件设备之间的数据流量拥塞。而这是许多共享总线式技术没有解决好的问题，例如这是基于PCI的机器最头疼的问题，甚至最新的PCI-X也存在这个问题，因为在共享总线环境中，设备之间的连接都必须通过指定的端口建立单独的链路。

　　InfiniBand的设计主要是围绕着点对点以及交换结构I/O技术，这样，从简单廉价的I/O设备到复杂的主机设备都能被堆叠的交换设备连接起来。如果带宽、距离等条件适宜，InfiniBand主要支持两种环境：模块对模块的计算机系统（支持I/O 模块附加插槽）；在数据中心环境中的机箱对机箱的互连系统、外部存储系统和外部LAN/WAN访问设备。

　　InfiniBand支持的带宽比现在主流的I/O载体（如SCSI、Fibre Channel、Ethernet）还要高，此外，由于使用IPv6的报头，InfiniBand还支持与传统Internet/Intranet设施的有效连接。用InfiniBand技术替代总线结构所带来的最重要的变化就是建立了一个灵活、高效的数据中心，省去了服务器复杂的I/O部分。

　　InfiniBand SAN采用层次结构，将系统的构成与接入设备的功能定义分开，不同的主机可通过HCA（Host Channel Adapter）、RAID等网络存储设备利用TCA（Target Channel Adapter）接入InfiniBand SAN（RAID的InfiniBand接口RAID-TCA的主要功能如下图所示）。

　　InfiniBand应用于服务器群和存储区网络（SAN），在这种环境中性能问题至关重要。该种结构可以基于信道的串口替代共用总线，从而使I/O子系统和CPU/内存分离。所有系统和设备（一般称作节点）可通过信道适配器逻辑连接到该结构，它们可以是主机（服务器）适配器（HCA）或目标适配器（TCA）。该种结构（包括InfiniBand交换机和路由器）还可轻松实现扩展，从而满足不断增长的需求。InfiniBand协议可满足各种不同的需求，包括组播、分区、IP兼容性、流控制和速率控制等。
2、IB SAN特性

　　InfiniBand SAN主要具有如下特性：

　　（1）可伸缩的Switched Fabric互连结构；

　　（2）由硬件实现的传输层互连高效、可靠；

　　（3）支持多个虚信道（Virtual Lanes）；

　　（4）硬件实现自动的路径变换(path migration)；

　　（5）高带宽，总带宽随IB-Switch规模成倍增长；

　　（6）支持SCSI远程DMA协议（SRP）；

　　（7）具有较高的容错性和抗毁性，支持热拔插。

　　3、IB SAN应用与发展

　　在InfiniBand体系结构下，可以实现不同形式的存储系统，包括SAN和NAS。基于InfiniBand I/O路径的SAN存储系统有两种实现途径：其一是SAN存储设备内部通过InfiniBand I/O路径进行数据通信，InfiniBand I/O路径取代PCI或高速串性总线，但与服务器/主机系统的连接还是通过FC I/O路径；其二是SAN存储设备和主机系统利用InfiniBand I/O路径取代FC I/O路径，实现彻底地基于InfiniBand I/O路径的存储体系结构。

　　InfiniBand有可能成为未来网络存储的发展趋势，原因在于： （1）InfiniBand体系结构经过特别设计，支持安全的信息传递模式、多并行通道、智能I/O控制器、高速交换机以及高可靠性、可用性和可维护性。（2）InfiniBand体系结构具有性能可伸缩性，和较广泛的适用性。（3）InfiniBand由多家国际大公司共同发起，是一个影响广泛的业界活动。

　　InfiniBand应用于服务器群和存储区网络（SAN），但它的模块化、可扩展的结构以及灵活性使其能够广泛应用于各种高性能I/O的结构。目前InfiniBand将与其他标准兼容，如以太网和其他LAN及WAN。InfiniBand可作为一种“通用载体”技术进行应用，结合应用服务供应商和互联网服务供应商，这使得它具备了解决大型集成问题的潜力。这将促进应用服务供应商领域的创新和增长向服务供应商提供不断增多的应用来满足最终用户的需求。