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IBM数据中心存储解决方案.存储区域网（SAN）介绍

SAN 简介什么是 SAN?
存储区域网（ Storage Area Network）是一种将磁盘阵列（Disk Array）或磁带库（Tape Library）与相关服务器（Server）连接起来的高速专用光纤网。SAN结构允许服务器连接任何存储磁盘阵列或磁带库，这样不管数据放置在哪里，服务器都可直接存取所需的数据。由于采用了光纤接口，SAN具有更高的带宽。

当前，我们正处在一个信息爆炸的时代，数据的存储量已经不仅仅是用 KB、MB、GB甚至TB来计算，在不远的将来，人们所谈论的将是PB(1petabyte=1,000terabytes)甚至EB(1exabyte=1,000petabytes)。根据IDC公司的统计报告，企业数据的增长速度是每年100%。在企业的作业系统和数据采掘中，大量的、频繁的数据移动将会对用户的区域网或者广域网造成巨大的影响。此外，如何使分布的存储设备(存储农场，Storage Farm)更加有效的运行，也是摆在每个用户的问题。




从计算机的发展历史来看，从最早的服务器 /客户机（Server/Clinet）模式，到今天的网络计算（Network Computing）环境，今后的移动计算（Pervasive Computing）环境，对数据的请求不再受时间和空间的限制。随之而来的问题是，当前的数据多分布在与服务器相连的独立存储之上，从而造成所谓的“信息孤岛”（Information Island）的现象。这使数据的存储、利用、分析和管理都非常地复杂。



采用存储区域网（SAN），可以通过快速的、专用的光纤网络，将上百个甚至几千个存储设备连接起来，组成低成本的、易于管理的存储区域网络。存储区域网不仅可以减少数据移动对现有的网络系统的压力，从而降低存储的成本，而且可以通过将存储设备的集中，方便地进行监视和调整，从而实现灵活方便的管理。



对于用户，由于数据量非常大 (包括数据库、音像、图像和文字信息)，而处理平台又是多种多样(即有S/390大型主机，也有UNIX的开放平台，以及PC服务器)，采用SAN架构，可以实现存储设备的跨平台使用，存储设备的统一管理，存储容量的动态分配，提高存储设备的利用率，减少维护和使用的成本。同时，可以实现数据的集中存储和访问，为今后应用的整合打下基础。

采用存储区域局（ SAN），数据的备份可以不再通过网络，大大减少了LAN的压力，从而称为与本地局域网无关(LAN Free)以及与服务器无关(Server Less)的备份。

在一九九九年二月， IBM公司正式发布了IBM存储区域网(SAN)的架构，并且发布了一系列的基于SAN的产品。同时，IBM公司还宣布了其基于SAN的战略、目标和今后发展的蓝图。IBM的企业存储区域网(SAN)计划，是为了帮助企业管理、追踪和更方便地共享容量不断增加的数据。此外，IBM还会帮助企业管理他们的技术资源：主机服务器平台、存储服务器、网络硬件和存储管理软件，使之更加有效的在存储网络中共享信息，而不管其供应商计算机平台系统和软件应用。

SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法，并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSI和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSI存储结构的布局限制。特别重要的是，随着存储容量的爆炸性增长，SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。 SAN方案也使得管理及集中控制的实现简化，特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候。而且，光纤接口提供了10公里的连接长度（通过特殊网络设备，距离可达70公里，甚至更远），这使得实现物理上分离的、不同机房的存储变得容易。

在传统的基于 SCSI技术的存储方式中，磁盘上的数据是服务器的专有资源，存储任务依赖于服务器及其所挂接的LAN。由于这种技术本身的局限性以及存储任务对网络带宽的消耗越来越多，并行SCSI技术已渐渐不能够满足客户存储的需求。而SAN的推出首先使服务器同存储阵列之间的连接方式发生了根本性的变革，基于Fibre Channel（同时具备网络和通道特性，能够以千兆位速度进行数据传输的技术）的SAN改变了传统服务器与磁盘阵列的主从关系。位于SAN上所有设备均处于平等的地位，任何一台服务器均可存取网络上任何一台存储设备，通过Fibre Channel高带宽和强大的IO处理能力，SAN技术在可连接性、可扩展性以及性能方面解决了SCSI技术无法解决的问题，成为存储领域具有强大生命力的新技术。

另外，在具体存储应用方式上，对于一个 IT机构或部门来讲，传统的存储是在LAN上进行，大大占用了LAN的带宽资源，另外由于这种传统的存储方式多是在以太网上以TCP/IP协议传输数据，在层层打包之后资源会有较大的开销。由于在SAN存储网络设计方式中，文件传输是直接在界面卡(SCSI、SSA、FC)与存储设备进行交互，无须经过网络传输，此时原先数据传输所占用的网络带宽，可大大被释放。SAN也支持IP协议，但由于其针对存储数据传输的特点进行设计，当需要有大量或者大块的数据在SAN上进行传输时，基于Fibre Channel的传输技术更有优势，当客户端在LAN上请求来自服务器的数据时，服务器将在SAN上的存储设备中检索数据，由于这种方式对数据的处理没有IP打包方面的开销，所以能够更有效的提交数据。

存储区域网络 (SAN)是一种基于光纤通道(Fibre Channel)的数据存储结构，SAN将原本分散的数据存储备份通过光纤通道重新集中起来，从而解决了因为网络技术飞速发展，备份数据难以管理的难题。与传统的存储方法相比，采用光纤通道的SAN数据传输速率已经可以达到200MB/秒，而传统的SCSI仅为40MB/秒，即使是最新的Ultra3SCSI协议也仅有160MB/秒；在连接存储设备的数量方面，SCSI最多为15个，而SAN可以达到成千上万个；连接距离，SCSI最长25米，而SAN能够达到10公里甚至更远。

存储区域网是有管理的、高速的存储网络，它包含了存储企业商务信息的多供应商的存储系统、存储管理软件、应用服务器和网络硬件。简单来说， SAN是从主机应用平台分离出来的作为一个整体来管理的一系列硬件和软件。

SAN存储区域网的基本内容包括管理、使用和服务，它将光纤通道集线器（Hub），交换机（Switch）、导向器（Director）等硬件与软件管理功能结合为一体，各种设备和软件不论是否出自IBM公司都可以密切配合，随时随地的实现信息的存储、访问、共享和保护。凭借在IT系统的规划、设计和实施的丰富经验，IBM将会为端到端的SAN解决方案提供完善的支持、服务和培训。


SAN的优势
SAN的价值在于增加了存储系统的可用性、灵活性以至于减少了应用系统的宕机时间。

以下我们给出SAN的优势：
存储系统集中
在 SAN未出现以前，在计算中心的公用区域内将设备进行物理集中通常是不可能的，若有可能的话，却又要求昂贵和专有的扩展技术。通过在存储资源和服务器之间引入网络，解决了这样一个难题。

增加容量
当所有的设备都与 SAN相连，那么为一个或多个服务器增加存储容量就变得非常简单。集中化的磁盘存储系统容许多台服务器使用由SAN连接的磁盘存储设备组成的公用存储池。 此时，可以在一个磁盘子系统内或跨多个IBM或非IBM磁盘子系统对磁盘存储资源进行汇集，同时将汇集的磁盘容量指定给由服务器操作系统支持的独立文件系统。其中，服务器可以是异构的UNIX、Windows NT/2000甚至OS/390。

存储设备可以动态地增加到磁盘池内，并且根据需要随时分配给与 SAN相连的服务器使用。由于存储设备做到了与服务器直接相连，并且存储容量的整合实现了容量的有效扩展，所以，与独立文件服务器的间接连接相比，这种磁盘汇集方法实现了有效的磁盘资源共享。

磁带集中解决了当今开放系统环境中面临的问题，在那里，多台服务器不能跨多台主机共享磁带资源。目前在主机之间进行设备共享的方法是：人工将磁带设备从一台主机切换到另一台主机；或者是利用分布式编程来编写服务器之间进行通信的应用程序。

磁带集中使一台或多台服务器上的应用程序能够以一种自动、安全的方式共享 SAN环境中的磁带驱动器、库和磁带。利用SAN基础结构，每台主机都能直接寻址到磁带设备，就好象它与其它主机已经连接到一起一样。

服务器群集
由于异构服务器的群集可以将数据当作是一个单一的系统映像来观看，所以 SAN结构实际上是以一种全共享的方式提供给可扩展的群集。虽然现在使用多路径的SCSI使这种想法成为可能，但可扩展性 仍然是存在的一个问题，因为SCSI的距离受到限制。一般的SCSI允许传送距离25米，同时SCSI连接器的尺寸也限制了连接到服务器或子系统上的连接数量。

SAN允许在分布式处理应用环境中进行有效的负载均衡，在一台服务器上受到处理器限制的应用可 以在多台服务器上利用更大的处理器能力得到执行。为了做到这一点，服务器必须能访问相同的数据卷，同时应用程序或操作系统必须提供对数据访问的串行化服务。目前，S/390 Paralle Sysplex已经提供了跨多个服务器联合体的成员进行无缝负载均衡的服务和操作系统工具。

除了这些优势外， SAN结构还可以进行开发用于故障恢复，当主系统出现故障时，辅助系统接管主系统的工作，并直接访问主系统使用的存储设备。这样就消除了由于处理器失效而造成的停机现象，从而使群集系统环境下的可靠性大大提高。

SAN使用光纤技术将存储设备连接到服务器上，既提高了可用性又提高了性能。SAN将共享存储阵列与多个服务器相连，同时服务器群集又使用它来实现故障恢复。SAN可以使主机磁盘或磁带与网络服务器或客户机互连，还可以为IDC大带数据访问环境创建了并行数据路径。

建立一个基于 SAN的数据存储与备份系统不仅可以提高系统的可靠性，同时还能提高系统的性能，随着系统的不断扩展，存储系统的性能和容量都可以灵活的扩展。

存储概念的再塑
数据存储（ Storage）在传统意义中是磁带、内存、硬盘、磁盘、CD等一些列介质和设备。但数据存储技术和合理应用及系统架构应该如何系统考虑？一直没有一个很有针对性的理论。数据存储基本是被动地跟着主机系统的建设而设立，其主要功能是满足某种运算。随着各种应用的不断发展，存储设备的性质也在慢慢的变化着。从一种为计算服务的辅助设备变为了受到多重保护的核心设备，其主要原因是它所存储的数据拥有巨大的价值。同时，不断发展的需求也推动着存储技术的不断向前发展。

新一代的存储概念
数据来源于信息，以某种形式搭载于某种介质上，提供于某种应用，再转化为信息并使之产生一定的商业利益。所以我们可以认为：“存储是数据的载体，是数据存在的形式！”

SAN(Storage Area Networking)存储局域网——二十一世纪全新的理念下的电子信息架构。以数据、信息、内容为核心的模式。

SAN是单独安装在局域网和广域网上的补充设备，可实现服务器和存储系统之间的任意连接。作为电子商务基础设施的不可分割的部分，SAN通过一个安全、高速的网络将多个存储系统和服务器连接起来，从而形成了以数据而不是以服务器为中心的网络。SAN的备份与存储管理能力提高了现有网络的性能，同时还增强了数据的可用性，降低了故障成本和管理费用，提高了资源使用率。简而言之，SAN是电子商务世界的关键存储基础设施。

为什么选择 SAN？
数据爆炸给公司的 IT基础设施、资金预算和容量管理带来了极大的压力。当今不断变化的商业环境要求为沉重的数据负担提供可靠、便于安装的存储解决方案。该解决方案不仅应具有可靠和经济适用的特点，还将能够迅速适应市场的变化。做为存储技术领域的领袖，IBM为响应您的要求已作好准备提供SAN系列产品和服务。由于Internet的出现和商业流程中发生的一些根本性变革，信息正在以前所未有的速度迅速地积累起来。

SAN的适用环境
用户需要快速网络、使用电子商务及 OLTP 应用系统的单位、需要整合多种服务器及许多存储设备的单位、简化现行存储系统管理。
SAN（存域网）是指独立于异构计算网络系统之外的几乎拥有无限存储容量的高速网络。其采用高速的光纤通道作为传输媒介，以FCP/SCSI协议作为存储访问协议，将存储子系统网络化、开放化、虚拟化、智能化，实现真正的高速、安全、共享存储。

存储区域网（ SAN）的特点

SAN架构下的数据存储管理的优势
提升存储系统资源使用效率及平衡工作量
持续且具弹性的存储系统运作 (Seamless scaling of storage operations)
改善数据存取速度 (Improved data access with reduced latency)
更有效的数据保护作业 (data protection)
快速的数据分享 (File sharing of a LAN at the speed of a SAN)
集中管理 ,降低总运作成本
业务数据恢复 (Backup/restore)
存储系统集成 (Storage consolidation ,disk and tape pooling/sharing)
灾难容错 (Disaster tolerance)
高可靠性 (High availability / clustering
SAN存储系统五大组成
Server （服务器）
Storage（存储设备）
SAN fabric（连接设备）
Software（管理软件）
Service（服务）
SAN标志特性
方便转移存储系统於不同服务器间 (relocate)
同时处理 (LAN-free tape backup/Archive)
共享存储系统及数据库（ Share）
不同服务器间共享数据 (Data share)
节约服务器资源（ Serverless）
SAN企业系统级管理   
SAN是Storage Area Network的缩写，指的是“存储区域网络”。
SAN采用的技术是光纤通道Fibre Channel（FC）技术，FC是ANSI为网络和通道I/O接口建立的一个标准集成，支持多种高级协议，它的最大特性是将网络和设备的通讯协议与传输物理介质隔离开。这样多种协议可在同一个物理连接上同时传送，高性能存储体和宽带网络使用单I/O接口，使得系统的成本和复杂程度大大降低。 光纤通道支持多种拓扑结构，主要有：点到点（Links）、仲裁环（FC-AL）、交换式网络结构（FC-XS） 。
FC-XS交换式网络架构下，主机和存储装置之间通过智能型光纤通道交换器连接，并与存储网络的管理软件统一管理，因为采用了FC技术，SAN具有更高的带宽，FC使用全双工串行通信原理传输数据，在1Gb标准下，传输速率高达1062.5Mbps ，即为100MB/S，双环可达200MB/S ，2Gb下，上述数字将翻倍。FC标准下可以通过同轴线、光纤介质进行设备间的信号传输，使用同轴线传输距离为30米，使用单模光纤传输距离可达10公里以上，这使得在 SAN模式下实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。
SAN的一般设计的数据量都很大而且一般都很重要，所以在接到SAN 的数据恢复的单子时一定要谨慎。
SAN是企业级存储的解决方案，当前企业存储方案所遇到的两个问题是：数据与应用系统紧密结合所产生的结构性限制，以及目前小型计算机系统接口（SCSI）标准的限制。SAN中，存储设备通过专用交换机到一群计算机上，在该网络中提供了多主机连接，允许任何服务器连接到任何存储阵列，让多主机访问存储器和主机间互相访问一样方便，这样不管数据置放在那里，服务器都可直接存取所需的数据。
SAN和NAS最大的区别就在于NAS有文件系统和管理系统，而SAN却没有这样的系统功能，其功能仅仅停留在文件管理的下一层，即数据管理。SAN和NAS并不是相互冲突的，是可以共存于一个系统网络中的，但NAS通过一个公共的接口实现空间的管理和资源共享，SAN仅仅是为服务器存储数据提供一个专门的快速后方通道。

SAN主要用于存储量大的工作环境．如ISP、银行等．但现在由于需求量小大、成本高、标准尚未确定等问题影响丁SAN的市场．小过，随着这些用户业务量的增大，SAN也有着广泛的应用前景。 SAN解决方案的优点包括：

1)SAN提供一种与现有LAN连接的简易方法，并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSl和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSl存储结构的布局限制。特别重要的是，随着存储容量的爆炸性增长，SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。

2)SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列，这样不管数据置放在哪里，服务器都可直接存取所需的数据。因为采用了光纤接口．SAN还具有更高的带宽。

因为SAN解决方案是从基本功能剥离出存储功能，所以运行备份操作就无需考虑它们对网络总体性能的影响。SAN方案也使得管理及集中控制实现简化，特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候。最后一点，光纤接口提供了l0km的连接长度，这使得实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。