SAN讲义4-SAN拓扑+光纤通道.ppt

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作为存储和文件组织应用的作为存储和文件组织应用的SAN和和NASq连接、存储和文件组织层的结构连接、存储和文件组织层的结构q存储网络中的连接、存储和文件组织层的集成存储网络中的连接、存储和文件组织层的集成q排列存储网络的构件排列存储网络的构件2022/11/41存储网络是一种应用存储网络是一种应用q就象运行于各种网络的客户端就象运行于各种网络的客户端/服务端应用和分布式应服务端应用和分布式应用，存储是一种基于多种网络技术的独特的应用。

用，存储是一种基于多种网络技术的独特的应用。

2022/11/42连接层连接层q存储网络连接的优点存储网络连接的优点最小的错误率最小的错误率成功的缓冲：

流量控制成功的缓冲：

流量控制全双工传输全双工传输低延迟低延迟顺序提交数据顺序提交数据q独立于存储和文件组织层的连接层独立于存储和文件组织层的连接层q多路通信和复合协议多路通信和复合协议2022/11/43文件组织层文件组织层q文件组织层的功能有两个作用：

向用户端和应用表示文件组织层的功能有两个作用：

向用户端和应用表示抽象对象，以及在真实或虚拟的存储设备上组织数据抽象对象，以及在真实或虚拟的存储设备上组织数据层，它被称为表示层和数据结构层。

文件系统和数据层，它被称为表示层和数据结构层。

文件系统和数据库提供存储网络文件组织层的主要功能。

库提供存储网络文件组织层的主要功能。

表示层数据结构层文件组织层2022/11/44一个简单的关于一个简单的关于SAN/NAS的悖论的悖论qSAN企业存储（企业存储（EnterpriseStorage）的概念提出了存的概念提出了存储子系统的自适应问题，如果存储子系统要管理数据储子系统的自适应问题，如果存储子系统要管理数据对象（如文件、数据库表、元数据等），它就必须决对象（如文件、数据库表、元数据等），它就必须决定哪些数据块对应于这些数据对象。

因此，我们需要定哪些数据块对应于这些数据对象。

因此，我们需要的似乎是一些能将数据对象与存储位置夏天关联的风的似乎是一些能将数据对象与存储位置夏天关联的风嵌文件组织功能。

嵌文件组织功能。

q这样，具有该功能的存储子系统通常被认为是这样，具有该功能的存储子系统通常被认为是NAS产产品。

品。

SAN和和NAS不是明显独立的单元，不是明显独立的单元，连接、存储和连接、存储和文件组织层才是可以分开说明的部分。

文件组织层才是可以分开说明的部分。

2022/11/45存储网络中的连接、存储和文件组织层的存储网络中的连接、存储和文件组织层的集成集成q存储层和文件层之间的层次联系存储层和文件层之间的层次联系q独立于存储层独立于存储层/文件组织层结构的连接层文件组织层结构的连接层qNAS作为文件组织层的应用作为文件组织层的应用qSAN作为存储层的应用作为存储层的应用2022/11/46存储层和文件层之间的层次联系存储层和文件层之间的层次联系文件组织层文件组织层存储层存储层连接层连接层应用层应用层商业和桌面应用商业和桌面应用表示层表示层用户的数据和应用、文件、用户的数据和应用、文件、（文件组织层）目录、文件夹的逻辑视图（文件组织层）目录、文件夹的逻辑视图数据结构数据结构设备和子系统中存储和保留的数据设备和子系统中存储和保留的数据（文件组织层）的结构和逻辑（文件组织层）的结构和逻辑块块存储指令、数据传输、存储位置传输存储指令、数据传输、存储位置传输（存储层）（存储层）和设备虚拟化和设备虚拟化总线总线/网络层网络层寻址和命名服务、路由、桥、虚拟网寻址和命名服务、路由、桥、虚拟网（连接层）（连接层）络和分区络和分区介质访问层介质访问层仲裁、会话协议、流量控制仲裁、会话协议、流量控制（连接层）（连接层）物理层物理层线缆连接、网络端口、连接驱动器线缆连接、网络端口、连接驱动器（连接层）（连接层）2022/11/47独立于存储层独立于存储层/文件组织层结构的连接层文件组织层结构的连接层存储层存储层文件组织层文件组织层连接层连接层2022/11/48NAS作为文件组织层的应用作为文件组织层的应用NAS服务器服务器文件组织层文件组织层存储层存储层到客户端的连接到客户端的连接到服务器的连接到服务器的连接2022/11/49排列存储网络构件排列存储网络构件文件组织层文件组织层存储层存储层连接层连接层存储层存储层文件组织层文件组织层连接层连接层文件组织层文件组织层802.3（连接层连接层）FC（连接层连接层）存储层存储层文件组织层文件组织层NASNAS客户端客户端NAS服务器服务器文件组织层文件组织层NASSCSI存储层存储层连接层连接层802.3（连接层连接层）连接层连接层SCSI连接层连接层传统的存储系统结构NASNAS的具体结构的具体结构NASNAS和和SANSAN采用的结构采用的结构2022/11/410排列存储网络构件排列存储网络构件文件组织层文件组织层NASNAS客户端客户端NAS服务器服务器文件组织层文件组织层NAS存储层（存储层（SAN）通用连接层通用连接层文件组织层文件组织层NAS客户端客户端NAS服务器服务器文件组织层文件组织层存储层存储层连接层连接层设备设备存储层存储层连接层连接层理想的存储系统结构理想的存储系统结构通用连接层，但分离了用于文件组织层和存储层的网络通用连接层，但分离了用于文件组织层和存储层的网络2022/11/411连接层技术的竞争连接层技术的竞争q光纤通道的存储优势光纤通道的存储优势q以太网在存储方面的努力以太网在存储方面的努力qInifiniBand正在蠢蠢欲动正在蠢蠢欲动q通用连接层的重大意义通用连接层的重大意义文件组织层（文件组织层（NAS）存储层（存储层（SAN）评价评价以太网以太网需要本地安装域需要本地安装域支持多个发起者，产品支持多个发起者，产品有限有限需要进一步细化在存需要进一步细化在存储方面的努力储方面的努力光纤通道光纤通道支持，但很少被布署支持，但很少被布署最先用于市场，已经处最先用于市场，已经处于领先地位于领先地位关键应用不足以动摇关键应用不足以动摇以太网的优势以太网的优势InfiniBand还未实现，最初将通还未实现，最初将通过一个适配器来实现过一个适配器来实现未实现，最初将通过一未实现，最初将通过一个适配器实现个适配器实现将开发本地连接能力将开发本地连接能力的的VIA群群2022/11/412SAN结构和拓朴结构和拓朴q使用使用SAN转换网络存储通道转换网络存储通道qSAN的网络拓朴结构的网络拓朴结构qSAN结构的变化和扩展结构的变化和扩展2022/11/413直连式与网络连接直连式与网络连接服务器服务器服务器服务器存储存储存储存储总线总线总线总线服务器服务器服务器服务器存储存储存储存储存储网络2022/11/414可可扩展的结构扩展的结构q使用级联交换机进行扩展使用级联交换机进行扩展q交换交换SAN的性能扩展优势的性能扩展优势qSAN的远距离扩展优势的远距离扩展优势2022/11/415使用级连交换机进行扩展使用级连交换机进行扩展核心交换机核心交换机边缘交换机边缘交换机2022/11/416交换交换SAN的性能扩展优势的性能扩展优势共享总线连接交换连接2022/11/417SAN的距离扩展优势的距离扩展优势地板机架服务器服务器存储机架存储SAN本地磁盘子系统远程磁盘子系统服务器建筑1建筑22022/11/418可用性结构可用性结构q存储更新存储更新q升级和布署新的服务器升级和布署新的服务器q集群配置的高可用集群配置的高可用FAILOVER2022/11/419SAN的网络拓朴结构的网络拓朴结构传输帧结构传输帧结构结束标志奇偶校验和数据负载协议元数据源地址目的地址开始标志2022/11/420SAN的网络拓朴结构的网络拓朴结构交换网络交换网络q发起者：

用于发起发起者：

用于发起I/O操作的是发起者，其目标为目标单元，交换操作的是发起者，其目标为目标单元，交换机将由发起者发起的一个连接传输到目标连接。

机将由发起者发起的一个连接传输到目标连接。

q缓存：

通常情况下，交换机中的任一端口可以和其中的另外任何缓存：

通常情况下，交换机中的任一端口可以和其中的另外任何一个端口通信。

交换机端口通常有缓存，用于临时存储由它传递一个端口通信。

交换机端口通常有缓存，用于临时存储由它传递的数据。

的数据。

缓存缓存缓存缓存缓存骨干网骨干网2022/11/421交换机阻塞交换机阻塞q阻塞：

虽然交换机骨干网具有很高的速率，但也会发阻塞：

虽然交换机骨干网具有很高的速率，但也会发生阻塞。

当这种情况发生时，数据必须被存在缓存中，生阻塞。

当这种情况发生时，数据必须被存在缓存中，直到目的单元被它先前的会话释放。

直到目的单元被它先前的会话释放。

q地址映射：

交换机地址映射：

交换机“映射映射”它的端口到某些地址，并使它的端口到某些地址，并使用这种映射通过内部端口的连接来连接发起者和目标用这种映射通过内部端口的连接来连接发起者和目标单元。

单元。

q存储转发与直通交换存储转发与直通交换q干线干线2022/11/422ArbitratedLoop（AL）q一个节点的TX连接到下一个节点的RXq可操作的顺序:

wArbitrate环路控制w打开目标的环路w数据传送w关闭q最大带宽-当前100MB/secTxTxTxRxRxRx2022/11/423Arbitrated环路技术环路技术2022/11/424Arbitrated环路技术环路技术q集线器集线器q网络的团队特性网络的团队特性环中的独立环中的独立I/O控制器必须基于帧的内容作出各种决定，并且控制器必须基于帧的内容作出各种决定，并且它们需要担当中继器的角色，处理每个帧，重新产生帧的信它们需要担当中继器的角色，处理每个帧，重新产生帧的信号并把它们顺序发送到另一个控制器号并把它们顺序发送到另一个控制器q环网的寻址环网的寻址环中的单个网络节点必须产生其自己的地址表，并维护自己环中的单个网络节点必须产生其自己的地址表，并维护自己的地址和路由。

的地址和路由。

q扩展环扩展环环网能通过端到端的连接添加额外的集线器扩展端口的数量。

环网能通过端到端的连接添加额外的集线器扩展端口的数量。

Hub2022/11/425Arbitrated环路技术环路技术q访问环访问环在任一时刻，环上的每一个存储控制器都知道环的状态。

当在任一时刻，环上的每一个存储控制器都知道环的状态。

当帧流经每个控制器时，控制器检查帧的协议元数据以决定传帧流经每个控制器时，控制器检查帧的协议元数据以决定传输是否在此处开始或已经结束。

当一个控制器发现当前环上输是否在此处开始或已经结束。

当一个控制器发现当前环上的的I/O操作将要结束时，它会准备参加竞争以夺得环的控制权。

操作将要结束时，它会准备参加竞争以夺得环的控制权。

当环上的一个当环上的一个I/O操作结束时，环产生某个特定的帧以标识环操作结束时，环产生某个特定的帧以标识环处于空闲状态，该帧被具有最高优先级的控制器修改，插入处于空闲状态，该帧被具有最高优先级的控制器修改，插入自己的地址，表示已经获得了环的控制权。

自己的地址，表示已经获得了环的控制权。

q管理环中的失效控制器管理环中的失效控制器旁路失效的控制器旁路失效的控制器2022/11/426Arbitrated环路技术环路技术q交换的环拓朴结构的组合交换的环拓朴结构的组合环路1环路2NL_PortNL_PortNL_PortFL_PortFL_PortF_PortN_PortNL_Port2022/11/427SAN的分区的分区q多端口存储子系统中的端口分区多端口存储子系统中的端口分区qLUNmasking和和WWN（WorldWideNode）2022/11/428SAN交换机中的分区交换机中的分区qSAN交换机中的分区交换机中的分区q交换分区的不同实现交换分区的不同实现使用网络地址实现软分区使用网络地址实现软分区硬分区硬分区ZoneXZoneY2022/11/429交换机中软分区的操作过程交换机中软分区的操作过程端口读分区成员数据地址匹配丢弃帧发送帧帧到达地址决定否是2022/