第4章 智能存储技术文档格式.docx

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4.1.1什么是智能化存储

智能存储是由ADIC（美国先进数字信息公司）率先提出的。

要说到什么是智能化存储，目前真还没有一个准确的定义，不过大家都似乎认同“对应用系统和用户透明”就是智能化存储的理念。

在这种理念指导下，智能存储系统应具备智能功能，以解决互操作性、系统扩展、技术升级、设备可靠性、数据安全性等问题，最大限度地减轻主机处理数据存储的负担。

智能化存储最初引起业界争论，是因为其究竟更适用于服务器上还是交换机上，现在这点已经不再是问题，大多存储业内人士认识到智能化交换机远比智能化服务器更可行。

现在的一个问题是，智能化存储究竟应该存在于何处？

不同厂商有不同的观点。

下面看几个典型的存储和网络厂商对智能存储的理解。

智能存储理念的提出者ADIC对智能存储的定义是：

更加灵活、高效、可靠地保护、管理和访问日益增长的关键业务数据。

它认为存储智能化的实现光靠硬件是不行的，软件是实现智能化的关键。

它的智能化存储方案设计是：

ADIC网络存储磁带库+智能存储管理软件=智能存储全面解决方案。

首先它的Scalarl0K磁带库产品可瞬时按需提供容量，使用户方便地扩展系统，而且只需为实际使用的存储付费。

Scalarl0K是第一个实现了按需提供容量的磁带库，它将这种功能扩展到多个磁带库模块，可提供支持企业级数据整合所需的容量。

随后的Scalari2000磁带库具有独特的iPlatform体系结构的嵌入式智能，通过包含磁带库、磁带机驱动器和光纤连接的单一管理视图，增强了性能和可靠性。

数据通道就绪性检查、驱动器性能优化和连接故障切换功能一起，可使您的备份保持正常运行。

4.1.2智能存储的优势

智能存储方案表现最突出的是卓越的可用性、高可靠性和管理的智能化。

在可用性方面，智能存储方案可以监控到存储体系中的具体情况，比如读取数据量、写入数据量等等，让客户对磁带的使用率和空间的利用率都能够非常清楚地了解。

如ADIC最新的Scalari2000解决方案加入了很多智能的东西，可以对客户的读写历史进行记录，并且提供对磁带的可靠性进行监控的功能。

在此方面，当数据经过多次校验才能读出来时，i2000会判断磁带是否可靠，提前告知客户应当更换，把数据迁移到可靠的磁带当中。

这些都是智能带给用户的实实在在的好处。

再如用户都关注的热插拔问题。

一般来说，在磁带库应用方面，在磁带库正常使用的情况下，更换磁带机，不会影响磁带库的继续正常使用。

但若更换的磁带机对应用系统是不可用的，则在继续正常使用前需要磁带库重新识别新的磁带机。

而ADIC的i2000等系列的磁带库产品都具有自动识别功能，用户在部署后即可正常使用，从而有效保证了业务的连续性与无缝性。

又以智能化的虚拟存储而言，无论后端的物理存储设备是什么，服务器及其应用系统看到的都是物理设备的逻辑映像。

即使物理存储发生变化，这种逻辑映像也不会改变，系统管理员不必再关心后端存储。

在可靠性方面，数据写入的目的是为了读取，但磁带介质会随保存时间的日益久远而降低可使用性，对数据的安全性造成威胁。

智能存储针对这一问题也提供了相应的解决方案，如在ADIC的Scalari2000解决方案中，用户就可以对读写历史进行记录，并且可对磁带的可靠性进行监控。

除了带来良好的可用性和可靠性之外，智能存储还有一个非常的好处就是管理的智能化。

例如，采用智能存储中的虚拟存储技术后，无论后端的物理存储设备是什么，服务器及其应用系统看到的都是物理设备的逻辑映像。

因此，即使物理存储发生变化，这种逻辑映像也不会改变，系统管理员不必再关心后端存储，只需专注于管理存储空间。

所有的存储管理操作，例如系统升级、建立和分配虚拟磁盘、改变RAID级别和扩充存储空间等，都比以前容易得多，存储管理变得轻松简单，充分显现了智能化的优点。

目前各存储和网络厂商的新型智能存储产品和方案在相继涌现。

如ADIC最近推出的磁带与磁盘结合的备份解决方案PathlightVX。

这是第一种结合磁盘磁带性能，提供RAID可靠性的备份方案，将透明性上升到了进一步的集成高度。

从功能上来看，PathlightVX提供备份与恢复功能、内置的RAID可靠性，可以实现更低的总拥有成本，其设计可以保证透明地与客户现有的环境和流程集成。

在提供卓越的磁盘性能和RAID可靠性的同时，PathlightVX不要求客户对原有的数据存储、恢复和保护方式作出修改。

通过结合随机文件访问和消除介质负载，PathlightVX支持标准格式备份磁带的自动输出，同时保证长期的数据安全性、低成本的可扩展性以及传统磁带备份的移动性。

对于用户而言，PathlightVX能够使IT部门避免耗费磁带读写时间，消除数据扩展后备份窗口减少的问题。

在新的模式下，数据只需用普通的备份窗口就可快速写入PathlightVX的磁盘阵列。

然后，数据将会利用专用的连接迁移到后台的物理磁带中，从而避免降低应用服务器的速度，或者增加网络流量。

该集成系统的控制采用与磁带库一样的传统备份软件来实现，能提供更高的性能和容灾特性，不要求用户更换现有的备份流程或应用。

体现在用户层面，这些创新的特性就意味着卓越的性能、应用级集成以及基于策略的数据迁移，实现全面的智能化数据存储备份。

总体而言，智能化的存储就是在存储的每个细节方面，充分考虑到用户的实际需求，尽量减少他们在部署、应用与维护等方面的不便性，支持全面的功能实现，降低存储的成本。

同时，智能存储也必须由不同存储产品组合才能实现，包括智能化的存储设备、智能化的存储网络设施和智能化的存储管理软件等。

SAN环境下的智能存储管理软件，是为高效存储和管理大量大型数据文件而设计的产品，通过它才能真正将SAN环境中的磁盘阵列和智能磁带库统一管理起来，形成一个完整的、长期数据存储和保护系统。

如有了智能化的存储网络磁带库，只能满足设备级的智能连接、共享、安全控制和系统管理，降低设备的采购和管理成本等要求，但要将这些特点实现在应用、数据级的层面上，还必须具备新型的存储管理软件才能满足要求，才能真正实现透明的智能存储。

4.2智能存储产品

为了使大家对智能存储技术有一个实际认识，本节就向大家介绍几个著名存储和网络厂商的具体智能化存储产品和方案。

4.2.1ADIC智能存储方案

作为全球领先的智能化存储解决方案供应商，ADIC是第一个推出智能化存储产品的厂商，如它的划时代智能存储产品——Scalari2000方案和最新的Scalar10K智能存储方案。

下面分别予以介绍。

1．Scalari2000智能存储方案

Scalari2000智能存储方案中的核心产品就是Scalari2000磁带库，它是一种创新的存储备份产品，提供了充分的智能。

Scalari2000的智能化主要体现在以下几个方面。

首先，它采用了智能化的新一代存储网络磁带库。

其iPlatform体系结构集成了多种先进技术，使磁带库从传统上的存储设备上升为智能存储产品，满足用户在SAN环境中对存储设备更高的要求。

其次，这种新品是专门为SAN环境设计的磁带库，集成了SAN网络连接、容错、性能优化等功能，满足了用户存储系统整合的实际需求。

再次，Scalari2000是拥有众多高可靠性设计的磁带库，体现在真正的2N冗余热插拔电源设计，在线更换、升级磁带机而不用磁带库重新启动，故障部件隔离和自动报警等方面。

可满足用户系统长时间连续、可靠运行的要求。

最后，Scalari2000是可以灵活扩展的磁带库，它的创新的“按需扩展”模式保证用户最经济地利用投资——只为使用的存储空间付费。

它拥有可以迅速扩展磁带库的存储空间，大大减少了系统扩容所花费的时间。

而且高密度、标准的19英寸机架设计节约了用户的机房空间、降低了使用成本。

Scalari2000磁带库具有完美的混合介质支持（LTO、SDLT、AIT），业界领先的密度，机架兼容的形状及出色的RAS特性（包括双冗余电源，不间断的驱动器、电源和风扇更换及提供更快、更简便服务的组件级故障隔离），可满足当今数据中心的需要。

实质上，Scalari2000是一种真正的智能存储备份解决方案。

Scalari2000磁带集成的系统设计能在要求苛刻的SAN环境中提高备份的性能和可靠性，实现更快、更加可靠的备份。

具体表现为：

Scalari2000的统一备份管理提供了磁带机驱动器、磁带库和数据通道的单一视图；

通过SAN光纤主动检查数据通道（从所有主机到所有驱动器），可在备份开始前确保系统完全就绪；

命令排队和数据预先取出可减少延迟，在主机和驱动器之间保持稳定的数据流，从而加快备份过程；

驱动器聚合将交换机端口和缆线要求及成本减少了多达75％。

在总体特点方面，Scalari2000可以充分发挥SAN环境中数据备份、归档的性能潜力。

它所具有的性能优化技术可以提供SAN环境中极高的驱动器性能，独特的刀片式I/O控制器对磁带机驱动器进行了优化连接，使得磁带库对交换机端口和缆线的需要锐减。

通过统一管理、主动式数据通道就绪性检查和优化的驱动器性能，Scalari2000能大幅改进SAN环境的性能。

为了充分发挥总体的创新特点，在细节设计方面，Scalari2000拥有许多突出的细分优势。

它可以内置多台独立的SANI/O控制器，支持多种SAN网络连接方式和传输协议（如FC、iSCSI等），具备众多SAN网络连接、设备管理、安全防护和错误校验功能，包括具有1Gb/s或2Gb/s自适应光纤接口，支持多种连接方式，未来可以灵活升级到iSCSI、InfiniBand等连接方式；

具备双数据链路冗余功能，具备数据缓冲功能，可以主动发送SAN网络探测信号；

具备SAN网络设备防火墙功能，防止未授权SAN主机访问和控制磁带库机械臂、磁带机，提高设备和数据的安全性。

还有，具有固定磁带机设备的W-WN和ID号，使更换磁带机不影响SAN主机和网络设备中的定义，避免主机和网络设备因磁带机更换重新初始化，保证系统的连续运作能力。

内置的高性能的第三方拷贝功能，支持高性能的Serverless数据备份、恢复和迁移操作。

更值得一提的是，Scalari2000提供创新的SAN连接故障切换功能。

Scalari2000提供通向驱动器的双数据通道，可在单个SAN连接中断时保持备份操作的连续性和一致性。

在进行配置时，如果一个交换机端口、一个磁带库输入端口发生故障，或交换机与磁带库之间的缆线阻塞了主通道，数据流会自动迂回到故障切换路径。

在可靠性管理方面，Scalari2000可以主动发送SAN网络探测信号，测试在主机、磁盘和磁带库之间的SAN网络路径是否畅通。

如果有任何意外（如网络交换机重新配置、网线断开等），可以及时通知管理员解决问题，保证数据备份、归档操作的正常进行。

同时，Scalari2000内置的FCP-2SAN网络纠错协议，可更正在SAN网络传输中出错的数据，保证数据在SAN网络传输中端到端的一致性。

而且还具备SAN网络设备防火墙功能，防止未授权的SAN主机访问和控制磁带库机械臂、磁带机，提高设备和数据的安全性。

总体而言，Scalari2000提供跨整个存储网络的智能，将高效管理延伸到数据通道，提升备份作业的速度与质量，从而帮助企业实现经济高效的数据保护。

Scalari2000磁带集成的系统设计能在要求苛刻的SAN环境中提高备份的性能和可靠性。

其典型存储应用如图4-1所示，它是直接通过光纤交换机与主机连接的。

图4-1Scalari2000典型应用方案

2．Scalar10K智能存储方案

Scalar10K智能存储方案的核心产品就是Scalar10K磁带库。

它是第一个也是惟一的专为存储网络内的企业级数据整合而设计的磁带库。

Scalar10K通过其按需提供容量的功能、内置的存储网络管理服务及高可用性体系结构，可使您在备份整合中获得节省金钱和时间的好处。

这一智能化存储方案的主要特点主要体现在三个方面：

按需提供容量、高度的可用性和高可靠性，以及智能化的存储管理。

（1）按需提供容量

在按需提供容量方面，传统磁带库容量太小，无法支持整合迅速增长的数据。

一旦存储空间用尽，即便只需要几个磁带槽位或驱动器，也必须购买一个全新的磁带库，这是一个不经济高效的扩充存储容量的方式。

而Scalar10K可以一劳永逸地解决您的存储容量问题。

其独有的按需提供容量可扩充性的功能可瞬时增加存储空间，而且只需为实际使用的存储空间付费，从而更快、更加高效地扩展规模。

Scalar10K的按需提供容量的磁带库配置了1000多个额外磁带槽位的容量，当需要增加存储容量时，只需使用一个简单的软件密钥即可激活欲扩充容量。

可以根据需要以100个磁带槽位为单位启动更多的存储空间，因此只需为实际使用的存储空间付费。

如果存储空间即将用完，ADIC还可免费提供更多的模块。

Scalar10K的无障碍扩展模块体系结构提供一个无传递窗口（Pass-through）的单一机械臂高性能磁带库。

随着存储需求的增长，只要在需要时激活额外存储空间即可，而且只需为实际使用的存储空间付费，最高可达5000盘磁带。

按需提供容量是一种更加明智的容量扩充途径，可确保随着数据的增长获得所需的存储空间。

目前只有Scalar10K提供这种功能。

对于对容量要求更高的存档应用或混合介质操作，Scalar10K可提供传统的磁带库配置，支持接近16000盘磁带和648个驱动器。

用户可以混合LTO、AIT和SDLT等不同格式的技术，以支持多种应用或升级到新技术。

Scalar10K独立于驱动器的设计意味着它也支持下一代驱动器。

（2）高可用性和可靠性

Scalar10K提供业界最先进的高可用性体系结构，为所有磁带机驱动器、机械臂和磁带控制单元提供真正的2N电源输出、外部双路交流电源输入和热插拔磁带机驱动器等标准配置的。

同样，Scalar10K磁带库的磁带控制信息路径和数据传输路径在存储网络中都是双路配置，其设计结构还可以支持双机械臂。

通过自动校正、自我配置功能，Scalar10K磁带库可以保证系统最大连续运行时间。

基于磁带匣的磁带进、出库单元，一次可以加、卸载14.4TB的数据（非压缩）。

Scalar10K的管理工具具有远程管理、虚拟磁带误码分区、状态报告、SNMP/寻呼机/电子邮件报警功能。

（3）智能化存储管理

Scalar10K是第一个能节省时间和金钱并免除烦恼的磁带库，它内置了先进的连接和管理服务，可提供更好的存储环境备份。

总之，通过存储网络备份数据使备份作业更加轻松，得心应手。

Scalarl0K的智能化存储管理主要体现在以下几个方面。

●任意到任意连接性。

Scalar10K是惟一的同时支持多种存储网络协议（包括光纤、环路和SCSI）的磁带库，甚至能够同时支持两种异构光纤。

●提供设备级安全的内置防火墙。

Scalar10K可使用户利用一个简单的用户界面创建安全防火墙。

而且，更改交换机分区也不会超越这种设备级安全机制。

●远程管理和诊断服务。

用户可以通过一个简单的Web界面远程执行所有磁带库操作和诊断。

“运行状况检查”状态和SNMP告警可以自动传送到寻呼机或电子邮件，并能触发自动服务请求。

●与框架工具集成的资源管理器。

Scalar10K提供一个包含所有存储网络资源的单一控制台视图，使安装和疑难排解更加简便。

该视图将被向上传递到网络管理框架工具。

Scalar10K磁带库在存储区域网络中的典型应用如图4-2所示。

Scalar10K直接与交换式光纤SAN连接，可为无局域网（LAN）和无服务器的备份提供直接的集成化支持。

其多端口的任意到任意连接可同时支持不同的协议。

它能轻易地处理环路和光纤结构，并能支持不同供应商（例如Sun和Compaq）的异构光纤。

图4-2Scalar10K的典型应用

Scalar10K具有可扩充的容量，集成的管理服务和一个高可用性体系结构，是业界惟一的能够满足当今存储网络需求的磁带库。

除此之外，它还具有无与伦比的可升级性能。

Scalar10K的升级路径可确保系统不仅能够满足您目前的关键任务需求，而且能够随着存储需求和环境的发展满足未来的需求，能提供可扩充的存储容量，更加高效的存储管理以及更高水平的数据保护和可用性，如2GB标准很快就将扩展到整个存储行业。

Scalar10K可为用户提供多个2GB就绪的端口，从而提供业界最高的性能，支持异构SAN，并通过SAN提供关键数据冗余路径。

Scalar10K的任意到任意连接性将得到增强，从而为其现有的SCSI和光纤通道增加了千兆位以太网支持。

4.2.2思科多层智能存储交换机方案

自2002年开始，思科公司通过斥资12.5亿美元收购了当时的Andiamo公司，从而大举进军存储网络市场，并提出“智能存储”的存储理念。

思科公司前不久宣布推出综合的多层智能存储交换机CiscoMDS9000系列（如图4-3所示）。

图4-3CiscoMDS9000系列多层智能存储交换机产品

1．智能存储交换机简介

目前，支持存储的关键技术包括在块（block）级上整合存储的存储区域网络（SAN）、在文件级上提供整合和优化功能的网络附加存储（NAS），以及将块或文件资源抽象化，使它们看起来像一个单一的无处不在的资源池的虚拟化存储。

无论是SAN、NAS，还是虚拟化存储都可以帮助用户更容易地管理存储。

但是，当孤立地使用它们时，只会形成更大的仍需要独立管理的存储孤岛。

单一的集中式磁盘池可以提供和管理这些功能的整合，而这种磁盘池可以通过智能存储交换机实现。

智能存储交换机建立在不具有协议可知性的交叉交换光纤之上，这种交换光纤将支持不同接口和协议的其他智能模块组件连接在一起。

这样，交换光纤将智能性和管理功能由存储阵列和服务器转移到存储网络中心。

其理论依据是，一旦智能性处在网络的中心，则对服务器和磁盘阵列这类资源的访问可以集中地进行管理。

智能存储交换机提供了接入局域网、城域网和广域网的以太网接口以及文件级访问（NAS）或IP上的块存储（例如iSCSI）。

交换机的光纤通道端口提供对磁盘阵列或主机（或者利用光纤通道交换机连接起来的磁盘阵列和主机）的块级访问。

交换机管理协议和协议转换，提供实现虚拟化这类功能的处理能力。

智能存储交换机具有以下优点。

（1）模块化设计：

模块机架使用户可以搭配协议和速度，可以在新技术出现时升级到更新更快的技术。

（2）对多协议的支持：

高性能的块级SAN接入通常可以为数据库应用提供最好的服务，NAS最适合于提供文件服务功能，灾难恢复应用可能需要像iSCSI这类协议，无服务器备份需要像网络数据管理协议这类技术，而智能交换机将这些服务集成到一台设备中。

（3）内嵌虚拟化：

智能存储交换机可以将磁盘池集中在一台高性能设备中，然后根据需要提供块和文件实体。

（4）集成的负载平衡：

负载平衡功能可以尽可能靠近数据，来减少基于IP的负载平衡方案的复杂性。

（5）优化了的核心中的高速数据传输器：

数据移动基础设施上的核心交叉交换机增加了数据移动容量。

（6）实现高可用性的运营商级设计：

与基于服务器的设备不同，智能存储交换机在设计上具有最高的可用性。

（7）独立的磁盘阵列：

目前的存储架构迫使用户不得不按照厂商提出的价格购买磁盘。

利用智能存储交换机，可以为某些应用购买较高端的RAID阵列，而为另一些应用购买廉价的JBOD（只是一组磁盘）。

多家网络设备厂商都计划推出这样的智能存储交换机，如思科公司的CiscoMDS9000系列就是最为杰出的代表。

它不仅是智能存储交换机，而且是多层智能交换机系列，可全面满足各类用户对智能存储的需求。

2．思科多层智能存储交换机方案简介

CiscoMDS9000系列采用了许多联网创新技术，可促进存储局域网的整合，提高数据可用性，允许客户更高效地管理存储资源。

CiscoMDS9000系列的推出标志着思科将进军高速增长的大规模存储交换市场。

CiscoMDS9000SAN光纤家族产品引入了虚拟存储局域网（VSAN）技术，它在一个单一物理光纤系统构架内，提供了多种虚拟的光纤环境。

每个VSAN包含独立的（专有的）光纤服务，旨在存储资源域中提供增强的扩展性、可靠性和独立性。

这尤其在隔离被分派到不同VSAN的高可用资源领域之间的服务操作和错误切换事件方面十分有用。

每个VSAN包含硬件运行的区域（ZONE），专用的光纤服务和管理等组件，就好像VSAN被配置成一个独立的物理光纤环境一样。

所以VSAN是更有效、更灵活的SAN，SAN的资源可以在较多的用户中被分派和共享，同时，它支持对流量的安全隔离，并在VSAN的基础上维持对资源域的独立控制。

没有VSAN时，需要独立（分离）的SAN基础构架，如图4-4所示。

有了VSAN的概念，可以共用相同的SAN基础构架，构建独立的SAN环境，如图4-5所示。

VSAN和SAN的区域（ZONE）是不同层次的概念。

VSAN间可以共享相同的物理拓扑，ZONE是在一个VSAN中隔离物理端口流量的方法，在一个VSAN中的一个端口可以属于相同的ZONE，但不同VSAN中的端口是绝对不能互相通信的，如图4-6所示。

图4-4没有VSAN时的分离的SAN基础构架

图4-5有VSAN时的共用的SAN构架图4-6VSAN与ZONE的关系

VSAN具有下列特征。

（1）流量隔离：

流量被包含在VSAN边界里面，而且设备只存在于一个VSAN内，这保证了用户组之间的绝对隔离。

（2）扩展性：

VSAN覆盖在单一物理的SAN之上，能够建立一些逻辑的VSAN层的能力提高了SAN的扩展性。

（3）基于VSAN的光纤服务：

在每一个VSAN基础上的光纤服务的复制增大了扩展性和可用性。

（4）冗余性：

在相同的物理SAN上建立的VSAN确保了冗余性。

如果一个VSAN失败，配置在主机和交换机之间的备份路径将提供冗余的保护。

（5）简易的配置：

使用者可能在不变更SAN的物理结构的基础上，对VSAN进行增加、删除或改变。

对从一个VSAN移动一个设备到另一个VSAN只在端口水平进行配置，不需要在物理上修改。

（6）共享的拓扑图：

多个VSAN能共享同样的物理拓扑。

（7）相同