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专家一点通:SAN与NAS融合的前前后后

来源:中国政府采购招标网 时间:2008/9/22
虽然目前市场上有着多种的iSCSI盘阵(比如主流盘阵厂家EMC、NetApp的产品),但笔者认iSCSI盘阵有着先天的缺陷,而且这种缺陷在网络应用中特别明显……

  对于用户希望集中存储的需求,除了SAN与NAS融合的解决方案之外,使用iSCSI技术构建IP SAN也是一个不错的选择。
  虽然目前市场上有着多种的iSCSI盘阵(比如主流盘阵厂家EMC、NetApp的产品),但笔者认iSCSI盘阵有着先天的缺陷,而且这种缺陷在网络应用中特别明显,所以在本文中主要讨论以iSCSI网络设备为对象的iSCSI解决方案。
  因为这样的解决方案特别适合还没有使用专用存储设备的用户,除了成本低,部署简单等优点,更可以实现虚拟存储的快照,镜像和远程拷贝等功能,在如图 1 的基础环境中,轻松实现数据的集中管理和应用。
图 1
图 2
 图 2是最简单的拓扑,它应用现有的网络可以非常轻松的实现,而且主机端共享存储资源,而且是把存储资源当作本地设备来使用,安全而稳定。并可以通过 LAN FREE 的方式来释放掉因备份占用的网络资源,而且可以应用FC、SCSI、SATA各种盘阵,配置灵活,可以减少投资。而且iSCSI已经具备了虚拟化的功能,当然在这样简单环境和需求下实现虚拟化的功能意义不大,所以先不详细讨论虚拟化的功能,只是虚拟化是这种方案的的另一个巨大优势,与集中SAN与NAS融合的方式相比,这个系统是开放的,更容易进行数据的迁移和保护。
  但我们也会看到它有很大的局限:首先它的性能依赖于原有的网络,如果原有网络已经有一定的负载的话,虽然它释放掉因备份占用的网络带宽,但依然存在占用带宽的其他应用,性能可能很差,甚至因数据访问量激增而导致网络的堵塞;其次,存储访问的带宽受iSCSI设备的限制,按照目前市场上的设备在从网络到存储空间之间的有效带宽不会高于300MB ,这样的带宽对单独应用可以满足,但对于多应用大数据访问量则明显不够了,特别对于并发的访问高峰。
  而且这里还有一个非常有趣的问题,这样的拓扑除了在物理链路上没有冗余性之外,它的存储是附加在现有网络上的,这个特性更接近于NAS的定义,而不是SAN;从存储空间的访问方式来看,它又是DAS的方式,而且如果不考虑LAN FREE的系统,除了原有的网络之外没有新的网络拓扑,只是在原有网络上添加设备,也许把它称之为IP NAS,或者IP DAS都比IP SAN更准确,那么IP SAN在哪里呢?
图 3
通过上图我们可以看到,在使用了iSCSI网络设备的双机系统后,我们看到了存储的专用网络,它很像传统的FC SAN结构了。这个 IPSAN 的网络不仅解决了数据链路的单一故障点,而且通过iSCSI网络设备的双机增加了存储系统的接入带宽,虽然目前市场的设备只支持双机的集群,但随着未来的发展,多机集群是必然的也是容易实现的。

  同时,IP SAN的建成使存储系统可以容纳下更多的磁盘阵列设备,包括 FC、SCSI、SATA接口的磁盘阵列,这就有效的保护了用户的投资,显示出比SAN与NAS融合方式更强的兼容性 , 使已经部署了SAN或者非集成NAS的用户,能够最大限度利用即有设备,保护用户的投资。 

  虚拟存储具有突出的优势:如数据镜像;数据远程复制;数据快照; 实时数据恢复 ;LAN FREE磁带备份增强;应用整合,数据集中管理;无缝扩展等等,这些特点即使与SAN与NAS融合的解决方案相比也非常突出。 

  当然在这个方案中,使用了iSCSI技术,IP SAN技术,存储虚拟化技术,还有传统的TCP/IP技术等等,方案的设计者如何定义这个方案已经并不重要,重要的是解决用户应用上的问题,毕竟用户最关心的就是这一点,概念必需落实到应用才能体现出它的价值。

  而这个方案中还存在一个关键的缺点:集中的数据访问将占用大量的网络带宽,即使在LAN FREE的条件下,所有的数据访问将给原有网络带来巨大的负载,如果用户的应用中存在多个数据高峰的并发,很有可能导致网络堵塞甚至更严重的后果。虽然NAS、iSCSI接入用户原有网络是目前普遍的方式,而且业界主流厂家,集成商甚至用户都对这种拓扑没有太大的异议,但这种缺陷和这种缺陷带来的隐患依然存在。
  我们知道SAN网络很好的解决了这个问题,SAN如何解决的呢?很简单,SAN构建了区别于原有网络之外的网络,用Borcade的定义是:第二网络。那我们可以不可以也构建一个独立于原有网络之外的“第二网络”呢?完全可以,当然这个网络必须是全冗余的结构,同时满足带宽的需求,而且这个网络如果是使用iSCSI或者叫IP SAN的来实现的话,它的投资成本会比FC SAN低很多。以图 3的拓扑结构为基础,建设这样的第二网络,如图 4:
图 4
  我们看到,只需要很有限的投资 (IP 交换机等以太网络设备 ) ,就可轻松实现专用的存储网络:现在集中的存储网络已经独立于原有的网络和应用系统,而且在网络中设备都是冗余的;在这个新的网络中,iSCSI网络设备使用集群技术(现在是双机,在未来实现多机),保证了带宽需求,并满足未来扩展的需要;独立的存储网络不仅满足本地数据访问的需求,而且因为它是基于TCP/IP的网络,可以简单,轻松的和异地网络进行链接,保证了未来数据远程迁移,复制的需求,不再是数据孤岛。前文中提到的iSCSI盘阵有着先天的缺陷,主要就是指iSCSI盘阵不能解决带宽的瓶颈问题,特别在网络的环境下,虽然iSCSI盘阵可以利用以太网交换机按照标准SAN的拓扑连成专用的网络,但接入带宽始终是瓶颈,而且在没有虚拟存储的功能下也没有太大的实际意义。在这样的网络之上,再应用虚拟存储的各种功能,才能发挥出最高的性能,满足用户的需求。
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