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H3C集中存储方案建议书

数据集中存储解决方案

技术建议书

XXXXXXXX公司

2007年7月

目录

第1章

H3C存储简介

H3C公司致力于基于IP技术的设备与应用的研究、开发、生产、销售及服务，为企业、公共事业和家庭用户提供全系列IP网络产品和全业务解决方案。

H3C是目前全球唯一拥有路由器、以太网交换机、WLAN、IP存储、安全、VoIP、视频、SOHO产品及软件管理系统等在内的多层次、全系列基于IP网络产品的全业务解决方案提供商。

H3C洞悉世界范围内兴起的IT新时代技术整合浪潮。

SOA、网格技术、效用计算、OnDemand等新兴技术和观念，正在深刻地改变着今日IT世界的格局。

H3C公司根植于对IP技术的深刻理解和长期技术积累，构建了新一代Neocean自适应网络存储系列产品。

以IP存储、WSAN（广域SAN）、网格存储、虚拟存储、数据应用服务技术五大技术群，构建了新一代自适应网络存储体系。

Neocean自适应网络存储，将成熟的IP技术融入存储，加入了新兴的CDP、数据复制、VTL、网格等先进技术，以面向应用、面向服务的IT新时代基础设施建设要求为目标建构新一代存储体系，充分体现了基础架构围绕IP融合，通过中间件为应用提供硬件资源服务的行业发展方向。

第2章存储技术发展趋势

信息或数据在IT系统中，总是必然处于“计算”、“存储”、“传输”三个状态之一。

这三个方面也正好对应于整个IT技术的三个基础架构单元——计算、存储和网络。

传统上，主机系统既负责数据的计算，也在通过文件系统、数据库系统等手段对数据进行逻辑和物理层面的管理，而存储设备，则是以直连存储（DAS）方式连接在主机系统中。

然而，由于历史发展的原因，各种标准和各种版本的操作系统、文件系统拥挤在用户的系统环境中，使数据被分割成杂乱分散的“数据孤岛”（dataisland），无法在系统间自由流动，自然也就谈不上设备的充分利用和资源共享。

有鉴于此，人们开始寻找存储网络化和智能化的方法，希望通过提高存储自身的数据管理能力，独立于主机系统之外，以网络方式连接主机和存储系统，以设备资源透明的方式为计算提供数据服务。

从而将数据管理的职能，从标准混乱、应用负荷沉重的主机中分离出来。

在网络存储的发展过程中，SAN（存储区域网络）和NAS（网络附加存储）得到了迅速的发展。

NAS是一种直接利用局域网，基于文件的存储架构，存储数据的传输也是基于局域网。

NAS的最大优点是可以很容易实现异构平台的文件共享，NAS的另一个优点在于其扩展性，因为存储单元可以比较容易地加入到网络中。

然而，NAS存储在数据备份或存储过程中会占用网络的带宽，可扩展性有限，并且访问需要经过文件系统格式转换，所以是以文件一级来访问，不适合Block级的应用，尤其是要求使用裸设备的数据库系统。

而SAN存储架构的出现弥补了NAS的不足，为存储系统的发展产生了巨大的推动力。

SAN（StorageAreaNetwork）存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构，这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。

当有数据的存取需求时，数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。

FC光纤通道技术使得存储系统的可升级性、稳定性、可用性和性能都大大加强。

不过，它最大的优势是集中的管理，这就降低了总拥有成本。

光纤通道主要应用在某些重要业务和高性能应用，如数据中心环境。

然而，在过去8年以FC协议为主的SAN存储系统建设中，人们逐渐发现FC协议虽然基本解决了传输速度和扩大容量的问题，却难以完全承担起存储系统独立化的重任。

FCSAN的互操作性仍是实施过程中存在的主要问题。

SAN本身缺乏标准，尤其是在管理上更是如此。

虽然光纤通道（FibreChannel）技术标准的确存在，但各家厂商却有不同的解释，于是，互操作性问题就像沙尘暴一样迎面扑来，让人猝不及防。

这就导致了FC兼容性差、成本高昂、扩展能力差、异构化严重的问题。

在存储以SAN的名义独立走上IT舞台的同时，IP和以太网技术在网络领域突飞猛进，在同样1997-2005的8年中，主流商用协议标准从10M发展到了10G，整整提升了1000倍，行业的发展动力和技术标准的成熟性已无可争辩。

IP技术已经成为整个IT行业中最成熟、最开放、发展最迅速、成本最低、管理最方便的数据通讯方式。

在经历了FCSAN发展的过渡性尝试后，整个行业开始考虑将FC传输技术替代为更加成熟可靠、成本更低的IP技术，以适应广域网数据应用、大规模服务器数据集中、海量数据存储等应用对新一代存储系统的要求，同时为“随需应变”的IT新时代到来，奠定坚实的开放化标准基础。

2003年，以IBM等公司共同发起的iSCSI（InternetSCSI）协议，通过IETF组织的审议，公布为RFC标准。

iSCSI协议实际就是将标准的SCSI存储访问指令，打包到TCP/IP中进行传输。

iSCSI标准一经公布，就以其低成本、高可管理性、天然的跨广域数据传输和管理能力、海量组网能力得到了业界的青睐。

基于iSCSI协议构建的IPSAN存储，已崭露头角，成为新一代存储系统的标准，成为IT新时代围绕IP技术进行的网络与存储融合的标志性技术。

由于iSCSI协议将SCSI数据传输的基础从封闭昂贵的FC协议转移到IP之上，使存储系统突破了长期困扰着存储系统的兼容性、成本和管理性桎梏，使存储网格、广域数据传输、大规模服务器数据集中、远程容灾、高性能交换式存储架构等存储技术脱下昂贵的外衣，成为广大行业客户均能轻松获得的最新存储技术。

随着iSCSI技术的完善，数据块级的存储应用将变得更为普遍，存储资源的通用性、数据共享能力都将大大增强，并且更加易于管理。

随着千兆以太网的普及以及万兆以太网络的成熟，IP存储必然会以其性价比、通用性、无地理限制等优势飞速发展，iSCSI技术将联合SCSI、TCP/IP，共同开创网络存储的新局面！

第3章需求分析

3.1《XX客户》现状

《XX客户》现有的应用情况如下：

1、数据库服务器

数量、基本配置、操作系统、数据库、存储需求

2、OA服务器等

3、其他应用服务器

现有应用系统拓扑图如下：

其他应用服务器

系统现状

数据库服务器

OA服务器

财务服务器

3.2存储架构分析

我们认为，在信息日益膨胀的今天，存储系统应该得到和主机、网络、应用一样的重视。

未来的信息系统规划和建设，必须从主机、存储和网络这三个方面入手，取得最佳的均衡，从而得到功能强大、扩展性强、易于管理、高投入产出的信息系统。

反观《XX客户》的信息系统，我们可以看到存储系统还是处于依附于服务器的从属设备的地位，如数据库服务器、OA服务器都直接使用本级的内置硬盘进行存储数据。

由于在信息系统建设之初，并没有针对存储系统做一整体规划，所以存储系统是伴随着应用系统的建设、服务器个数的增加而无序的发展着，存在着资源分散，管理繁琐等问题。

存储系统的现状既不能满足《XX客户》对信息系统的要求，也不符合当前存储技术发展的趋势。

经过详细的调研和分析，我们认为主要面临以下问题和困难：

1、存储容量不足

目前，存储系统的容量已经不能支撑信息系统的正常运行，需要对存储容量进行扩展。

2、扩展能力差

磁盘阵列和服务器内置硬盘的存储方式受空间和接口数量的限制基本不具备扩展能力，要增加存储空间，必须更新或增加服务器和存储设备。

3、空间利用率低

存储资源内置和直接连接的方式都严重制约了存储空间的共享能力，即使存储设备有多余的空间也很难提供给其他服务器直接使用。

4、管理复杂繁琐

存储系统体系架构的落后，导致了存储设备重复投资较明显，每当有新的应用系统上线就需要为之配备单独的存储设备，多年下来必然导致多种类型的设备共存，各自的特性和管理方式都不相同，直接增加了管理和维护工作的难度；

通过上述分析我们可以看出，《XX客户》信息系统的应用系统和数据的数量已经累积到了一定的水平，必须在存储系统的体系架构层次上做出合理的调整。

如果还仅仅通过增加更多的硬盘、购买更多的存储设备来实现空间的扩展，只能是“头痛医头”，不但不能从根本上解决问题，还会为今后整个系统的发展带来更大的困难。

我们建议首先采用先进的IP-SAN架构的存储设备来增加存储系统容量时，然后把相关的存储设备进行整合，最后将分散在各种存储设备的数据整合到一个统一的平台之上，进行统一管理。

3.3《XX客户》存储系统需求

1、集中存储

为了满足应用系统对于存储的需求，并考虑到性能、扩展性、可靠性等因素。

《XX客户》计划建设存储区域网络（SAN），来统一为应用系统提供存储服务。

这样即可以有效的提高整套系统的存储利用率，简化管理和维护的工作量，并且有利于实现数据的集中备份；同时利用SAN－存储局域网的融合性和可扩展性，实现“服务器群－SAN网络－存储池”新一代IT架构，保护用户投资，降低用户的总拥有成本（TCO，TotalCostofOwnership）。

《XX客户》的服务器的操作系统包括AIX\Solaris\Linux\Windows等主流的操作系统，SAN需要能够支持这些异构的环境。

并且在整合的时候要充分考虑到成本的因素，如交换机、主机适配器（HBA）等。

2、简化管理

存储设备在一个企业中的异构化现象十分普遍，为保证存储空间的可管理性和减少SAN结构的复杂性，方案应采用先进、简便的IP-SAN技术和相应的管理软件，保证大数据量简便管理并能够充分发挥系统性能。

3、存储容量的需求

综合考虑到各类存储需求后，《XX客户》预计整体需要有效存储空间为TB。

4、存储容量扩展

随着业务的发展，数据库和各种应用系统也需要越来越多的存储空间。

这就要求存储系统能够方便的扩充存储空间。

第4章H3C集中存储解决方案（IX5000）

4.1H3C存储简介

NeoceanIX5000是H3C公司在结合iSCSI和IP技术的基础上，面向存储市场推出的全新IP-SAN存储产品。

IX5000可广泛应用于政府、教育、大中型企业、媒体应用、电信、金融非核心应用等行业，并且提供了高性能、高可靠、高可扩展性的IP存储平台，是H3C公司“自适应网络存储架构”的重要组成部分。

IX5000产品与H3C公司、华为公司其他产品，如NE系列高端路由器、R系列中低端路由器、S系列以太网交换机、安全、语音、视讯等，一起构建高性能端到端的IP网络存储解决方案。

NeoceanIX5000采用IP全交换结构，所有资源均基于交换的架构下，高度共享，消除了带宽瓶颈。

交换结构保证了系统的整体高性能，也保持了系统的扩展性与安全性。

具有高可用性、高性能、可弹性扩展、高利用率、易管理、低成本、大容量、业务能力强、协议支持完备等诸多特性。

IX5000秉承H3C一贯的理念，在提供大容量高性能特性的基础上，进一步提供了其丰富的业务管理控制能力，为搭建高性能高可靠的存储网络提供了有力保障，并在将来可以提供丰富的网络存储管理一体化功能。

4.2方案设计

IX5000

其他应用服务器

数据库服务器

OA服务器

财务服务器

在IP-SAN的方案设计中，以H3C的NeoceanIX5000系列产品作为核心存储系统。

配置8个存储控制模块的IX5000能够提供1640MB/s的吞吐量和600000的IOPS。

系统同时支持采用多块网卡的高可靠性设计，完全能够满足数据库服务器等关键业务对于存储区域网络的性能和可靠性的要求。

所有需要连接IX5000的服务器，如数据库服务器、邮件服务器等，只要安装千兆网卡，并安装软件的iSCSIInitiator，就可以通过以太网获得存储设备，从而不需要购置价格昂贵的HBA卡。

主流的操作系统AIX\Solaris\Linux\Windows都支持这种千兆网卡加软件的iSCSIInitiator的实现方式。

对于那些对于重要的应用服务器，可以安装通过iSCSI的HBA卡的方式连接到系统，

对于其他需要扩展存储的应用服务器来说，可以安装操作系统所对应的iSCSIInitiator，配合以太网卡连接到存储系统。

IX5000通过划分不同的卷，以保证各个应用系统互不干扰。

对于以后可能增加的要连接到IP-SAN中需要共享存储资源的所有相关应用服务器，可实现即插即用，用网线连接到存储区域网络就能访问后台存储设备里的数据。

基于标准化IP的存储交换平台使得各种数据管理功能能够像电器插入电源插座一样，轻易地进行部署应用。

4.2.1高性能

IX5000的存储控制模块是采用工业标准的1U机架式服务器，配置有IntelXeon3GHzCPU和2GB内存，软件基于Linux内核设计开发。

每个存储控制模块提供三个千兆以太网接口（前端接口），分别向对外提供了数据业务和管理功能，两个千兆以太网接口（后端接口）和DE实现连接。

后端接口具有负载均衡和故障保护功能。

IX5000系统目前可配置1到4个存储控制模块，通过在线添加存储控制模块的数量来提升系统性能，实现系统处理性能的不间断平滑线性扩展。

IX5000采用分布式Cache的设计，充分利用分布于每块磁盘的Cache空间来提升存储系统的性能，磁盘越多，可用Cache越大，系统处理能力越强。

并使用高速以太网交换链路（96Gbps，可扩展至192Gbps），达到后端链路的数据处理高性能。

4.2.2大容量、高扩展

IX5000目前能够支持8个存储控制模块和40个磁盘柜的扩展，最高可以能够提供320TB的裸容量，未来的版本能够支持16/32个存储控制模块和更多的磁盘柜。

在容量扩展时，IX5000提供了多种选择，逻辑卷的在线扩展以及磁盘柜的在线扩展，这些功能为用户带来了极大的方便，用户可以根据应用需求的不断增长来进行容量的扩充，在最大程度上保护用户的投资。

4.2.3易管理

管理工具―StorageManagementTool，是基于Java开发的用户管理图形界面，借助StorageManagementTool，管理员可以直观的完成对设备的基本配置操作和清晰的性能监控、故障管理等功能。

使用图形界面和策略引擎，符合业内流行趋势，使管理更加容易，提供了不中断业务、在线的可视化存储管理。

支持远程管理，帮助客户有效地配置、监控和调整其IX5000存储系统，提供全面且逻辑清晰的告警、性能统计和日志信息，支持邮件告警通知功能，还提供丰富的业务特性，包括磁盘管理、卷管理等。

4.2.4高可用

IX5000具有数据高可用性特点，如完全冗余部件、存储控制模块集群技术以及配备的稳定的UPS后备电源对磁盘Cache进行了保护，数据镜像功能，提供多种级别的RAID技术，从而来保证数据的可用性和数据完整性。

IX5000具有丰富的数据保护,提供多种冗余备份技术，针对磁盘等部件的损坏，采用多种级别的RAID技术，支持RAID0、RAID1和RAID10。

并采用全局磁盘热备Hotspare技术，热备份磁盘与控制器相连的所有的磁盘共享，可以实时替换所有磁盘柜中出现故障的磁盘。

4.2.5独到的安全特性支持

支持接入主机的AAA认证（CHAP鉴权、LUNMasking等）；支持管理员的密码认证和权限分级；支持管理安全机制（SSH）。

4.2.6低成本接入

由于采用了标准的IP技术组建了整个SAN环境，只要服务器和重要的个人电脑上有空闲的网卡就可以轻松接入到存储系统中，不需要再购买和安装价格昂贵的HBA卡，也不需要以昂贵的价格另外购买存储交换机上的端口授权。

4.2.7管理简单、方便

由于整个系统采用了开放的、符合国际标准的IP技术实现，技术的普及性比较高，管理人员不需要再学习封闭的技术和标准。

整个系统的管理和使用界面都是基于JAVA的图形式、向导是界面，管理和使用非常简单、方便。

4.3方案特点及优势

4.3.1方案特点

IX5000在产品技术架构上具有四大特点：

高带宽存储交换平台

IX5000从结构上基于H3C享有盛誉的IRF专利技术，在H3CIP交换平台上，根据存储产品的海量数据存取、高性能低延迟、数据管理、设备管理等特点，构建了Neocean存储交换平台。

从而突破了传统控制器到磁盘的环路瓶颈，单台设备最大支持240Gb/s的背板交换带宽。

高性能存储控制模块集群

IX5000的存储控制模块采用了最新的数据流集群技术（Cluster）和存储控制负载均衡技术，支持从单存储控制模块到8个存储控制模块的动态负载均衡扩展，并且始终保持性能的线性叠加。

由于得到高性能存储交换平台的支撑，使得IX5000的存储控制模块能够充分发挥控制器集群的高性能和高可靠性，实现业务不间断的控制器添加和减少，大大提高了存储作为IT基础平台对应用的性能和业务连续性的支撑。

智能网络磁盘柜

IX5000的智能网络磁盘柜，改变了传统磁盘柜SCSI/FC环路JBOD的结构。

每个磁盘柜分为四个磁盘控制组，每组的核心为一个具有四块负载均衡微处理芯片的控制模块。

每个微处理芯片负责对一块硬盘的数据存取进行精确的控制和管理，充分利用磁盘的高速Cache进行TCQ/NCQ数据读取处理。

由于得到高性能存储交换平台的支撑，使得每个磁盘组（四块磁盘）以星型方式通过双GE接口连接到交换平台，最大限度地发挥出高性能磁盘的读写能力，提高了磁盘的可靠性。

同时磁盘柜为每块硬盘分配了专用的处理器和IP/MAC地址，这使得系统对于磁盘的管理和数据控制更为高效，磁盘也可以在整个系统中自由“漫游”，甚至随意更换位置。

这对于需要进行系统迁移和数据迁移的用户尤其有效。

多端口汇聚主机接口

为提高存储系统的主机连接能力，降低用户在布署存储系统时的集成和管理成本，IX5000对存储控制模块出口进行了汇聚和统一管理，共提供32*GE主机接口。

在不增加其他交换机的情况下，可支持32台主机直接接入IX5000，是服务器集中和数据集中的理想选择。

4.3.2方案优势

由于IX5000在充分利用IP技术的高性能、低成本、标准化的特性基础上进行构建，使IX5000大大超越了传统存储产品的各种结构局限和应用困境，在应用上体现出卓然超群的特性：

成熟标准高可靠

IP技术是迄今为止IT世界中应用最广泛、支持最普遍、成本最低、成熟度最高的数据传输标准。

IX5000的丰富特点，完全是基于H3C全球领先的IP技术构建的。

因此，IX5000先天具备了IP技术成熟、通用的特征，在设计上充分运用了控制器负载均衡、IRF存储交换平台、基于IP的网络镜像、2+1高功率冗余UPS等产品和技术，完全克服了传统存储产品磁盘、电源、控制器三大主要故障源容错设计不足的缺陷，大大提高了IX5000的系统可靠性，达到99.999%的可靠性。

IX5000应用IP技术的标准性，彻底消除了用户采购传统存储系统带来的兼容性和集成管理问题，带来了灵活、方便、标准化和低成本的系统部署和管理体验。

结构开放，无限扩展

IX5000基于IP的存储交换平台打开了存储功能和性能扩展的大门，使数据的流动和管理不再受到传统存储系统僵化结构的制约，无论从性能、功能、容量上都获得了近乎无限的扩展能力。

例如在性能扩展方面：

1、存储控制模块可进行动态负载均衡扩展，数据处理带宽、IOPS实现线性增长。

扩展能力仅取决于存储控制模块负载均衡的节点数量。

IX5000将随着产品的发展，通过软件升级实现16、32和更多存储控制模块节点的负载均衡。

2、数据交换带宽可通过IRF技术动态增长。

甚至在下一步GE网络升级到10GE之后，今天的IX5000仍然可以与10GE结构的下一代产品的核心存储平台通过IP网互联。

IX5000是存储历史上第一款“向未来兼容”的存储产品，正是得益于IP技术的成熟和兼容性

3、磁盘的数据处理能力是存储系统的最大瓶颈之一，传统存储系统受限于环路的串行数据处理特性，磁盘越多性能越差。

IX5000采用的星型智能网络磁盘架构，使得每块磁盘的效能充分发挥，因此往往容量越大，性能越强。

IX5000超群的扩展能力，使“保护用户投资”真正成为一个坚实的承诺，让“按需使用”成为现实。

用户完全可以根据最迫切的需求购买产品，并随着业务发展的要求不断地、持续地扩展下去。

不再担心标准的升级、更换和过时！

全面提供各种数据管理功能

IX5000性能卓越、灵活可靠的硬件平台，为用户提供了丰富多彩的数据管理功能。

硬件能力的释放，使得用户不用再担心功能附加对存储系统数据处理能力的影响，数据管理功能效率也大幅度提升。

基于标准化IP的存储交换平台使得各种数据管理功能能够像电器插入电源插座一样，轻易地进行部署应用。

标准化平台，使得用户彻底摆脱只能在单一厂商产品间应用数据功能的尴尬局面。

IP技术中的端口镜像、组播、路由、VLAN、IPSEC等应用于存储数据管理，使IX5000在数据的安全性、数据管理能力和功能性方面产生了质的飞跃。

全面整合FC/SCSI/NAS等其他存储资源。

提供主机系统平台无关（即兼容各种系统）和系统现有存储产品无关（即兼容各种存储产品）的整合能力。

IP存储从IP网络获得的一个巨大能量源，就是使存储获得了广域运用的能力。

IX5000突破的传统存储仅能在局域环境使用和管理的困境，为数据管理和数据服务插上了Internet的翅膀。

对于各种广域文件分发、远程数据集中、远程复制/容灾、加密/压缩数据传输、远程数据共享、WANCache应用、WAFS应用等提供直接支持，无须任何昂贵的协议转换设备或专用光纤进行铺设。

真正的信息生命周期管理

信息生命周期的原理，是用户针对不同数据的价值，采用不同的存储手段进行存储和管理，并能够在各种存储“容器”间透明自由流动。

传统存储系统因为平台的限制，往往需要多台不同规格和不同架构的产品才能够实现以上功能，同时缺乏对其他厂商产品和广域功能的支持。

IX5000在先进的IP存储交换平台支持下，既能够在同一平台中支持不同的存储介质，还能够通过超强的扩展和整合能力支持不同带宽、不同存储处理能力、不同应用功能、甚至不同地理位置的存储资源调配与数据管理！

例如，IX5000可以在统一的平台上，集中整合SATA/SAS介质，整合在线、VTL近线、远程存储三种资源为一体，整合FC/SCSI/GE/10GE等不同架构的存储平台资源。

使用简单易于管理

传统存储系统的管理难题来自于专用协议、专用设备、厂商私有规格标准造成的混乱和人为造成的管理障碍。

同时，由于缺乏专门人才，使用户在采购传统存储系统后，往往都要面对维护乏力、管理成本高昂，还不得不一再向厂商购买各种存储服务。

IX5000完全基于设备和系统可视化、IP标准化进行管理。

只要具备基础IP网络管理知识的人员，都几乎可以无须培训即掌握IX5000的管理和维护。

从使用上，由于省去了各种特殊交换设备、特殊连接卡设备，使得IX5000的安装、使用和部署非常简单方便。

同时，IX5000的系统管理已完全与H3C著名的QuidView网络管理系统集成，通过统一的管理界面，QuidView能够对分布在遍及广域的多台IX5000进行集中统一的管理和维护。

4.4软件描述

4.4.1StorageManagementTool功能概述

StorageManagementTool是H3C存储系统软件包，其基本功能实现了智能化的卷管理、监控管理、镜像、快照等一系列功能，使得管理员管理存储空间、存储设备变得简单化和智能化。

灵活方便的卷管理功能：

卷（Volume）是分配给iSCSIinitiators的存储空间，QuidviewNeocean-SM屏蔽了底层物理磁盘、虚拟磁盘等概念，使管理员可以直接对卷进行创建、删除、管理等工作。

清晰明了的监控功能：

StorageManagementTool提供了对卷、磁盘、存储控制模块等多个类型的设备进行的性能监控。

StorageManagemen