SAN网络设计在数字化图书馆中的应用

图书馆数字化已经成为不可逆转的潮流推动着图书馆的进步，各种新型的应用也如雨后春笋般冒出来，为图书馆的数字化起到了推波助澜的作用。我们可以仅仅从数字化图书馆的核心－视听阅览室的发展了概览图书馆数字化的进程。
数字化图书馆的三个阶段


一般来说，阅览室的发展经过了上述三个阶段，也是数字化图书馆发展的一个缩影。从上面的过程中，随着图书馆数字化的深入，数字化的信息量将会与日俱增，这为我们安全、可靠、高效、方便地存储这些数字化的图书信息带来了巨大的挑战。随着这些年存储技术的进步和发展，基于光纤协议的SAN存储已经成为各个图书馆数字化的重要基础。而随着图书信息的爆炸增长和不断拓展的图书馆新应用，如何优化和完善SAN网络成为了一个重要的课题，这也是本文的讨论要点。

随着数字化图书馆的不断发展，她对SAN存储网络提出了一系列新的要求，目前比较迫切的需求集中在三个方面，我们下面分别予以探讨。

灵活的扩展能力
由于信息的急剧膨胀和新的多媒体应用的不断深入，数字化图书馆的容量需求激增，因此，数字化图书馆的SAN存储网络设计的首要考虑就是扩展能力。扩展能力设计的缺陷对数字化图书馆的发展将是致命打击，因此，我们建议图书馆采用目前大家广泛认可的核心－边缘的SAN网络架构。下面是典型的核心－边缘的SAN网络架构图。




核心－边缘的SAN结构包含三个层次：核心层、主机连接层、存储连接层（磁盘/磁带连接层），这是典型核心－边缘SAN结构的主要组成。一般来说，核心交换机都采用高端口容量、高性能、高可靠性的导向器级产品来支撑，如：Brocade SilkWorm 48000就是目前业界第一款4Gbps的导向器产品，独领导向器产品的风骚，是数字化图书馆核心交换层的首选产品。

将SAN交换网络进行分层，极大地方便了SAN网络的扩展，可以满足从小型SAN起步，从而最终扩展到成千上万个设备的轻松互连，该结构在扩展的时候，不需要更改整个网络的配置，只要根据实际需要扩展主机层或存储层的交换机就可以轻松实现。另外，上述的结构采用了双核心的结构，确保了整个网络在扩展时仍然安全和可靠。

卓越的性能
随着数字化图书馆的蓬勃发展，性能也是至关重要的一个考察项目。没有高性能的网络支持，多媒体应用的扩展性就会受到极大地制约，用户的便利性就会流失。而存储网络是整个数字化图书馆的心脏部分，保证心脏部分的畅通是整个数字化图书馆性能的重要保证。因此，建议数字化图书馆在核心的后台从如下几个方便考虑系统的性能。

1）交换机性能

交换机本身的设计有很多考虑的因素，为了确保很好的性能，在大型的SAN交换机设计上都要评估其超载比。所谓超载比，就是每个交换机的对外部端口和对内端口的比值。当然，为了确保性能，最好是具有1:1的超载比，才能确保性能充分发挥。但是，某些产品设计时为了降低成本，往往采用2:1到4:1的超载比，从而在复杂的环境下造成不可预知的性能瓶径。Brocade的SilkWorm 48000、SilkWorm 4100、SilkWorm 200E等交换机都采用了1:1的超载比设计，没有任何的性能阻塞。同时这些交换机系列都是完全的4Gbps的性能，从而确保了系统的性能最优化。

2）SAN网络设计本地化考虑

为了最大限度的确保性能，在SAN网络设计中还有一个很重要的原则—本地化设计。所谓本地化，就是主机要访问的存储和主机尽可能连接到同一个交换机上，从而实现本地交换机内部交换。在简单网络环境中，本地化设计比较容易实现；但随着网络复杂性的提升，本地化基本上不可能实现。在SAN网络设计中，一般遵循的原则是：尽可能确保主机到存储的访问路径具有一致的跳跃数。

下面是典型的100%的本地化设计，但在大型的SAN网络中基本上难以实现的。




3）ISL干线合并

对于大型的SAN网络设计来说，交换机之间的连接也是需要重点考虑的对象。Brocade 2、4Gbps的交换机都提供基于Frame一级的ISL干线合并(Trunking)，最大限度的发挥ISL的带宽，提高了效率的同时，又不对延迟造成任何影响，是理想的ISL连接方式。不过，要注意该功能需要购买相应的License，否则没法使用。下面的图示是ISL干线合并的具体实现方式。




良好的管理能力
对于数字化图书馆的SAN网络设计来说，管理能力也必须认真考虑。结合数字化图书馆的实际情况，可以从以下几个方面进行考虑。

1）管理配置的方便性

Brocade SilkWorm系列交换机都具有十分方便的管理界面，包括Web的管理界面、命令行的管理界面和单独的管理软件（包括Fabric Manager）来进行管理。配置十分方便、灵活。下面是SilkWorm 24000一个管理界面。



2）健康监控和预警能力

对于大型的SAN网络来说，健康监控也是十分重要的，Brocade在SilkWorm系列交换机上都提供Fabric Watch，来进行健康状况的实时监控和预警配置，确保了系统的健康状况能够让管理员及时获得。Fabric Watch的监控界面如下所示。




3）性能监控能力

性能监控在大型企业级SAN网络中也相当重要，SilkWorm系列交换机都提供高级性能监控的能力，我们称之为Advanced Performance Monitor（需要独立购买License才能使用）。目前业界的交换机大都能进行性能监控，但基本都是基于交换机端口的监控，对我们分析应用的性能和主机的性能来说用处不大。为了准确表达性能，Brocade在系列交换机上都提供该高级性能监控模块，可以实现端到端的性能监控能力，从而为客户性能规划和监控进行很好的服务能力。下面是高级性能监控的图表。




面向数字化图书馆的SAN网络设计


结合图书馆数字化的实际要求，图书馆的SAN网络设计除了从性能、扩展性和管理性方面考虑外，也要不断拓展新的技术应用，来打造面向未来的数字化图书馆。比如：当今被业界追捧的iSCSI技术也逐渐成熟，也可以通过如下的方式应用在数据化的图书馆SAN网络设计中，下面就是一个示例。该例子采用了Brocade公司的先进的iSCSI网关，可以方便的实现SAN和iSCSI的整合，降低了总体成本，提高了SAN存储的利用效率，方便了系统的实施。




通过iSCSI技术的引入，对于前台用于阅览的终端来说，可以更为方便的进入后台的存储领域，更为方便的调入需要的数据。同时，由于这些前台的服务器只需要安装iSCSI的驱动，不需要额外的更多硬件成本，成为低成本数字化图书馆的有益尝试。


总之，数字化图书馆为我们的生活带来了极大地便利，但是如何确保数字化图书馆服务的质量和将来的扩展，基于4Gbps的核心－边缘SAN设计，结合iSCSI网关配置，已经逐渐成为数字化图书馆后台SAN结构的理想选择。

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