解析存储区域网(SAN)的管理策略

出处：IT168 作者：张成峰时间：2007-2-14 14:42:03

　　SAN是一种利用Fibre Channel等互联协议连接起来的可以在服务器和存储系统之间直接传送数据的存储网络系统。SAN是一种体系结构，它是采用独特的技术构建的、与原有LAN网络不同的一个专用的存储网络，存储设备和SAN中的应用服务器之间采用的是块 I/O方式进行数据交换。

　　独特的体系结构和构建技术使得SAN具有如下优点：
　　高性能、高速存取：目前光纤通道可提供2Gbps的带宽，新的10Gbps标准也正在制定之中;
　　高可用性：用户可以通过不止一台服务器访问存储设备，当一台服务器出现故障时，其他服务器可以接管故障服务器的任务;
　　集中存储和管理：通过整合各种存储设备形成一个统一的存储池，向用户提供服务，存储容量可以很容易地扩充;
　　高可扩展性：服务器和存储设备相分离，两者的扩展可以独立进行;
　　支持大量的设备：理论上具有1500万个地址;
　　实现LAN-free 备份：数据备份不占用LAN带宽。

　　正是由于SAN具有上述优点，因此它在存储业的地位也越来越重要，在存储市场占有的份额越来越高。然而，由于SAN是采用专用传输协议(FC)构建的专用存储网络，其管理和维护对于普通用户来说比较困难，管理成本在存储系统中的比例非常高，因此其管理的重要性越来越被人们所认识。

　　多层次、全方位的管理

　　SAN的管理是保证SAN为用户提供资源优化利用的重要因素，是网络管理和存储管理的结合，可以帮助用户从错误和失效中快速恢复。SAN管理的重点是优化配置和数据管理。SAN的管理必须在收集系统信息的基础上进行决策，以便为系统提供故障通知、预报和防护。目前，存在着两种管理策略：分层管理和分级管理。

　　1.分层管理

　　SAN是一个异构的存储环境，不同厂商设备间的互操作性成为管理的主要任务。为实现SAN设备之间的互操作，存储区域网络管理工作组(SNMWG)建立了一个保证可靠数据传输、实现数据和资源管理的开放标准，该标准把SAN存储管理系统按任务分为以下5个层次:

　　(1) 元件管理

　　SAN中的元件包括磁盘子系统、可移动的介质和交互连接设备，这些元件都有专用的管理控制台。元件管理是指收集元件的状态信息以便于控制台进行管理。所采用的技术分为带内管理和带外管理两种：带内管理是指设备和管理软件之间的管理信息直接传输;带外管理则是通过基于TCP/IP的连接网络来收集管理信息。

　　(2) 网络管理

　　网络管理层用来映射SAN的物理部件，给用户显示SAN拓扑结构的视图，并让用户管理它。网络管理必须确保SAN是全天候有效的。

　　(3) 资源管理

　　资源管理是以最优资源利用的方式来管理不同的设备，能让用户共享跨越不同应用的设备。资源管理的主要好处是用户能够创建主机到LUN的屏蔽。

　　(4) 数据管理

　　数据管理的主要功能是保证数据的有效性，并能实现跨越网络的访问，此外还要保证数据存储的方式是安全的，数据恢复是平稳的。

　　(5) 应用管理

　　应用管理涉及到运行在网络中应用的实用性和性能。应用管理的目的是：即使设备出了故障，但如果应用能正常工作，则认为没有问题。应用管理控制台允许用户通过集成的图形接口来检测、控制和管理网络中的应用。
　SAN的虚拟化

　　存储虚拟化是存储系统的主要发展趋势之一，它能够极大地方便用户对存储资源的使用，减小存储系统管理开销，优化存储系统性能，提高存储资源利用率，为存储管理提供极大的方便。

　　作为大规模存储系统的首选，SAN的虚拟化为其管理提供了便利。SAN的虚拟化目的是让用户和应用系统把SAN作为一个单一的、同构的资源来存取和控制，从而充分利用SAN的存储能力。

　　SAN的虚拟化需要在原有体系结构中加入虚拟化层，为用户和应用系统提供SAN的虚拟化视图，使得从用户和应用程序的角度来看，SAN是一个结构相对简单的、具有统一界面的虚拟存储池。在这一存储池中，存储单元的具体情况只是系统管理员关心的问题，对用户和应用程序则是完全透明的。

　　SAN的体系结构可分为三个层次：服务器层、网络层和存储设备层。根据虚拟化层在体系结构中的位置，SAN的虚拟化结构可分为基于存储设备、基于服务器和以网络为中心的三种不同方式。

　　1.基于存储设备的虚拟化

　　基于存储设备的虚拟化结构将虚拟化层放在存储设备上，这种虚拟化结构性能可以达到最优，但是实现方法价格昂贵，可操作性差。

　　2.基于服务器的虚拟化

　　基于服务器的虚拟化结构将虚拟化层放在SAN的应用服务器上，虚拟化层以软件模块的形式嵌入应用服务器的操作系统中。这种方法实现起来很简便，但是对于异构环境和分散式管理来说就不太适应了。

　　3.以网络为中心的虚拟化

　　SAN实际上是以网络为中心的拓扑结构，因此以网络为中心的虚拟化也就成了SAN虚拟化的主流。这种虚拟化方法又可以根据不同的结构分为基于专用服务器和基于存储路由器两种具体方式。

　　(1)基于专用服务器的虚拟化

　　这种方法使用一台服务器专用于提供存储系统的虚拟化功能。根据网络拓扑结构和专用服务器的具体功能，基于专用服务器的虚拟化结构有对称和不对称两种具体方式。

　　在采用对称方式的基于专用服务器的SAN虚拟化结构中，数据传输和元数据访问使用同一条通路。这种结构实现简单，对应用服务器和存储设备的影响最小，对异构环境的适应性很强。它的不足之处在于专用服务器可能成为系统性能的瓶颈，而且影响SAN的可扩展性。

　　在采用不对称方式的基于专用服务器的SAN虚拟化结构中，数据传输和元数据访问使用不同的通路。应用服务器的I/O命令先通过命令通路传送至专用服务器，获得元数据和数据视图后，再通过数据通路得到所需要的数据。这种结构与对称结构相比，存储系统性能提高了、扩展能力也增加了，但实现复杂，对存储环境有依赖性，不适合于异构环境。

　　(2) 基于存储路由器的SAN虚拟化

　　存储路由器是一种智能设备，它既具有普通的路由功能，又针对I/O进行了专门优化。而基于存储路由器的SAN虚拟化结构的虚拟化层就部署在存储路由器上，多个存储路由器保存着整个存储系统中元数据的多个副本，它们之间通过一定的更新策略来保持一致性。

　　这种结构不但结合了对称方式和不对称方式的优势，而且由于存储路由器具有强大的协议转换功能，它还具有更多的优势。首先，它能够将老的存储设备作为虚拟存储池的一部分，充分利用现有存储资源，保护用户投资;其次，这种方式允许以太网上的用户连接到虚拟存储池，而且虚拟存储池中可同时使用不同的通道协议。

　　目前，SAN的虚拟化仍是研究的热点，也取得了巨大进展，但是在广域网上，多个SAN之间的虚拟化还存在许多问题，目前流行的做法是使用基于IP的存储协议，比如iFCP等，将多个SAN通过IP网络互连并统一成一个SAN。

　　作为一种主流的网络存储方案，SAN的应用范围将随着用户对存储智能化的需求而变得越来越广，其管理的重要性也越来越被人们所重视。今后，SAN的管理技术将主要朝着标准化、虚拟化和智能化方面发展。标准化是存储管理的基础，统一的存储规范保证不同厂商的产品互操作性;虚拟化简化存储操作和管理，使得存储管理可由非专业人员进行;智能化是SAN管理的最高境界。如果存储管理能够自动地配置、更新和维护，存储成本将会大大地降低，这正是存储业所追求的目标。

　　上述各层实现SAN中不同对象的管理，只有各管理层协调一致，存储系统才能安全、可靠地为用户提供存储服务。

　　2.分级管理

　　从管理任务实现的角度出发，SAN管理可分为三个级别：存储级管理、网络级管理和企业级管理。

　　(1) 存储级管理

　　SAN存储级管理是指对存储资源的管理，其目标是保证对存储资源的最优利用。存储级管理还涉及优化存储子系统与主机的连接以及与交互设备之间的连接。存储级管理主要从两方面进行：存储性能调整和分区。存储性能的调整保证用户使用的存储设备是有效的;而分区(zoning)则是保证存储系统的安全并便于管理。

　　(2) 网络级管理

　　网络级管理的目标是让用户在最少困难的情况下管理SAN。简化网络管理的方法是使用通常用于标准网络(LAN)的协议和管理系统。其中两个主要协议是SNMP(Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议)和NDMP(Network Data Management Protocol，网络数据管理协议)协议。

　　(3) 企业级管理

　　企业级管理是对一个企业网络的全面管理。在企业网络中，用户需要利用网络管理软件(或者说是企业网络管理系统)来有效地管理SAN。企业管理系统能让用户自动化地管理大多数管理任务、减轻管理负担，还能让用户在企业网络中集成备份平台。企业管理系统的最重要特性是它跨越了不同的操作系统，提供了一个真正独立于平台的统一管理系统。

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