Windows Server搭建SAN存储服务（一）

目前，实现云环境中数据的高效存储是云计算提供服务的基本要求。云计算和云存储已经成为提供信息和在线功能的首选方法。

云计算和云存储已经成为解决普通IT问题和挑战的热门话题。以数据中心网络为基础的分布式存储是构建云计算的物理实体。通常熟知的存储设备是和计算机主板I/O接口（如IDE、SCSI）相连接的硬盘，由本机操作系统负责读写及管理，这是传统的数据存储技术，称为DAS（直接附加存储）。如果添加网络，可以实现文件共享，这是基于局域网（IP）的文件共享设备，能消除对多个文件服务器的需求。

存储作为云计算提供Iaas服务的一部分，实现在云计算平台上搭建存储架构部署提供SAN区域存储服务很重要。随着网络技术发展，存储不再局限于计算机外壳的内部，网络存储在服务器领域日益成为主流。在存储设备中最重要的是硬盘，对硬盘的读写速度、容量和质量的追求，硬盘技术发展，从与主板的接口标准上分为，ATA(IDE)、SATA、SCSI、SAS、FC和Infiniband等，在接口、传输媒介和协议上都存在一定区别。

随着网络存储发展，区分出了DAS、NAS、SAN等存储模式。在WindowsServer中新增和改进了许多存储特性实现对存储虚拟化的支持，其中最为关注的是iSCSI目标服务器、SMB3.0和存储空间。

共享存储模型

主机本地存储被称为直连式存储（DAS），存储设备通过电缆（通常SCSI接口电缆）直接连到服务器。主机独占存储设备，不与其他主机共享。

如果想实现服务器之间共享，共享存储体系结构主要可分为：SAN与NAS两大类型。

存储区域网络SAN示意图如下：

由图知，主机和存储设备对等的网络间互立，完全打破了主机与存储之间的绑定关系。

网络附属存储NAS示意图如下：

由上图知，NAS采用IP网络存储，基于文件的文件服务器，简单说，是NFS或者说是CIFS文件共享服务器。对于主机来说，NAS提供的是远端网络文件系统。

磁盘存储阵列

• 磁盘存储介质

存储介质是存储数据的载体。目前，最流行的存储介质是基于闪存的。磁盘而言，即给盘片涂上具有记忆功能的磁性材料。常用磁性材料为钴铂铬硼合金。磁盘上表示信息的小磁极是由数百个磁性颗粒，磁记录密度越高，要求磁性材料的粒度越细。

• RAID 磁盘组

磁盘阵列（RAID），有“独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列”之意。它是由很多价格较便宜的磁盘组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。样式有以下三种：

1.  外接式磁盘阵列柜
2. 内接式磁盘阵列卡
3. 利用软件来仿真

        其原理是将磁盘组成阵列数组，将数据以某种方式排列后分散存储在这一组磁盘阵列中。通过数据的分散可以使数据读写在多个磁盘上并行，提供总体性能；在有磁盘故障时，通过磁盘间同位检查的方法重构数据，维持数据的可能性。

      磁盘阵列至少已经包含了2种类型的磁盘，即FC磁盘和SATA磁盘。

         1）FC磁盘即光纤通道磁盘，以光纤通道仲裁环技术作为硬盘连接接口，能够显著提高I/O吞吐量，一种高性能磁盘，在高端存储设备上被广泛使用。

          2）SATA磁盘，即串行总线接口，属于民用级别的。它采用串行传送的数据序列，在性能上，SATA磁盘略逊于FC磁盘，但SATA磁盘能够具有更大的存储容量，其单盘容量可以是FC磁盘容量的2倍以上，属于高性价比磁盘。

目前，SAS磁盘正逐步代替FC磁盘，成为高性能磁盘的主流；新型高性能SSD硬盘的出现带来存储性能的飞跃。

        SAS（串行连接SCSI）磁盘被称为新一代SCSI磁盘。而SAS在架构上优势，使其在配置大量磁盘时具有整体性能优势。由于采用了串行传输接口技术，能够更好兼容SATA接口。

         SSD（固态硬盘）是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，内部没有普通磁盘的机械装置。SSD硬盘的接口规范、功能及使用方法与普通硬盘相同，其性能远高于普通磁盘。

存储网络

以光纤信道技术建构的存储网络称为FC SAN，以以太网技术建构的存储网络则称为IP SAN。

IP SAN：为公众提供开放的计算、存储等服务，如百度搜索和各种邮箱服务等；

FC SAN：部署在防火墙内，为某个特定组织提供相应服务。

  1、FC 存储网络（FC SAN）

        FC用于建构具有高传输速度的存储网络技术。 FC SAN支持三种基本的拓扑结构：点对点、仲裁环路及交换式光纤网络。FC SAN支持的三种拓扑结构如下示意图：

点对点：两点之间直接通信；

仲裁环路：单向环状结构；

交换式：通过交换器构建。

2、IP存储网络

 IP SAN存储技术，是在IP以太网上架构一个SAN存储网络，把服务器与存储设备连接起来的存储技术。IP SAN是在FC SAN基础上再进一步，它把SCSI协议完全封装在IP协议中，将SCSI的指令透过TCP的通信协议传送到远方，以达到控制远程存储设备的方式。由于传送的封包内含有传输目标的IP位置，因此是一种效率较高的点对点传输。

      优点：节约大量成本、加快实施速度、优化可靠性以及增强扩展能力等。iSCSI是基于IP协议的，它能容纳所有IP协议网络中的部件。下图为iSCSI网络架构示意图：

模型和功能模块图如下：

3、存储虚拟化网关

应用于存储区域网络（SAN）环境中的存储虚拟化技术，通常是指异构的SAN环境下的虚拟存储虚服务，直接好处是，提供存储利用率，降低成本，并简化大型、复杂、异构的存储环境的管理工作。基于网络的虚拟存储技术是未来的一种趋势，将使用在数据中心建设以及异地容灾应用中。

SNIA（存储网络工业协会）存储虚拟化含义：

（1）存储虚拟化是为了便于应用和服务进行数据管理而采取的针对应用、服务器以及一般网络资源进行的存储子系统或存储服务的内部功能抽象、隐藏和隔离的行为。

（2）存储虚拟化是针对存储设备或存储服务进行的虚拟化手段，以便对底层存储资源实施存储汇聚、隐藏复杂性以及添加新功能等。

4、存储虚拟化分类

SNIA存储虚拟化经典分类示意图如下：

根据实现位置分类，存储虚拟化技术大致可以分为以下3类：

1）安装在主机内的纯软件

       纯软件的虚拟化功能都在文件系统下层，管理的是块设备，提供的还是块设备，这类软件在服务器数量不多，适合环境比较简单场合。

2）阵列控制器的扩展附加功能。

纯软件的虚拟化产品在慢慢减少，带虚拟化功能的磁盘阵列增多，盘阵的虚拟化功能最大问题是很难真正实现设备间整合。

3）独立存储网关

磁盘阵列里虚拟化功能，基本是虚拟自己用。跨设备间系统级整合还是要依靠独立存储网关，最好是不卖盘阵专门做虚拟化网关的厂商。