利用SAN做数字化世界的基石

什么是SAN ?

SAN(Storage Area Network) 是为充分利用存储资源而建立的存储共享网络，增加和方便了存储和主机的连接性。就象我们所熟知的LAN 一样，SAN 大幅度提高了存储资源和主机的连接的扩展性和稳定性，使原本昂贵的存储资源变得廉价和易于管理。传统的存储资源都是直接连接到后端主机（称为DAS, Direct Attached Storage ），SAN 的出现彻底打破了这种模式，将专用的网络直接插入到主机和存储设备之间，在保持原有的应用体系结构的前提下，大大改善了存储的应用模式，为海量存储的管理和应用奠定了坚实的基石。下图1 是典型的DAS 和SAN 存储结构图。

 

图 1 典型的 DAS 、 NAS 存储结构

DAS存储

SAN存储

 

传统DAS 存储模式存在如下无法克服的问题：

l         很高的管理成本；

l         7X24 的数据可用性通常需要通过LAN 实现；

l         当服务器存储空间耗尽时，数据迁移速度慢；

l         不能提供方便的扩展连接；

l         扩展的代价昂贵。

SAN 存储具有如下的优势：

l         总体管理成本大幅度降低；

l         具有很高的可用性；

l         任意服务器到任意存储的方便连接；

l         减少了通过LAN 传输时的阻塞；

l         存储不再专属于一个特定的服务器；

l         提高了数据的传输效率；

l         实现了LAN-Free 或Server-Free 的备份；

l         方便了异构平台间的连接（如Unix 和NT 之间的数据共享）；

l         文件共享。

当前，在SAN 体系结构中以光纤通道(Fibre Channel) 连接为主，具体的连接介质可以为光纤或铜缆，但是传输协议为光纤协议。存储资源会形成存储池（Storage Pool ），独立于特定的主机，存储池资源可以在很多主机之间共享。SAN 避免了将额外负担增加到LAN 网络上，同时减少了主机资源的消耗（如 CPU 等），SAN 网络的智能可以大大减少主机对数据传输的干预。利用SAN ，大量用户可以通过多个数据通道并发地访问多个存储。从而减少了LAN 网络的阻塞，使存储和主机之间的数据传输完全由高速的SAN 网络承担。所有的存储设备，如：磁带库(Tape Library) 、光盘塔（Optical Drives Tower ）、磁盘阵列（Disk Subsystem ）等，都可以方便地连接到SAN 上来。SAN 和传统DAS 的区别如下：

l         存储集中使管理成本大大下降；

l         建立了冗余体系结构，增加了系统的可用性。如：SAN 中一台服务器故障，它所连接的存储仍然可以通过其他的服务器进行存取，而同时又不增加LAN 的负载；

l         可以轻松实现LAN-Free 的备份，备份/ 恢复（磁盘到磁带、磁带到磁盘或磁盘到磁盘）的速度大大提高，并且不增加LAN 的负载；

l         由于任何服务器都可以方便存储所有的存储，不同机器，甚至不同系统之间的文件共享成为可能；

l         通过SAN 可以实现存储容量的在线扩展，传统的DAS 结构没法实现。

业界一致看好SAN的未来

IT 业界都认为SAN 将是存储技术中成长最快的一个分支。IT 趋势权威预测公司之一Dataquest 预计：

l         与SAN 连接的存储市场将从2000 年的63 亿美元成长到2005 年的413 亿美元（每年成长为45.7%CAGR ）；

l         SAN 存储网络设备（包括存储路由器、交换机、集线器、核心交换机和主机适配卡）市场将从2000 年的13 亿美元成长到2005 年169 亿美元（每年成长为67%CAGR ）；

l         SAN 软件（包括SAN/ 设备管理、SRM 、存储虚拟化、备份/ 恢复网络）市场将从2000 年的22 亿美元成长到2005 年的89 亿美元（每年成长为33%CAGR ）；

l        SAN 市场的综合成长指数为47%CAGR(2000-2005 年) 。

SAN 的增长将远远超过DAS （包括JBOD [1] 和外部没有连接到SAN 上的存储）和NAS ，下图2 描述了基于RAID （Redundant Array of Independent Disk ）技术的存储增长情况。

图 2 基于 RAID 的磁盘存储市场分析（ SAN, NAS 和 DAS ）

（营业额按百万美元计算）

笑看SAN应用

SAN 明显改善了DAS 存储结构，包括：集中磁带备份、增加存储利用率、配置fan-in 更好利用高端存储、存储集中、增加管理性、更好的扩展性和更高的可用性。理解了SAN 的这些好处，就能更好理解为什么要实施SAN 、怎样利用SAN 来提高存储系统的投资回报等问题。

1. 集中备份

我们从IT 部门经理那里最常听说的应用SAN 的原因就是它可以大大简化备份管理。将大量数据备份到磁带上是一种安全并且投资小的方法，尽管磁带速度较磁盘慢，但磁带的廉价仍然带动了存储备份市场大发展，磁带已经成为归档和备份的理想介质。

在DAS 环境中，每一台服务器和存储都必须有单独的备份磁带，这种落后的备份模式管理起来极为头痛。每一台磁带设备都单独安装在不同的服务器上，由于服务器分布在不同的角落，所有备份管理员不得不跑来跑去收集和整理磁带。而由于单盘磁带的容量有限（一般为100GB 左右），备份系统管理员不得不来回更换磁带，如此繁琐的工作怎能避免错误的存在呢？

当然，另外一种替代的办法就是通过LAN 进行备份，我们将在后面部分讨论该方法。

在SAN 环境下可以方法地进行集中备份，大大减少了备份管理员的工作量。通过使用大容量的磁带库设备，可以轻松集中备份整个企业的数据到磁带上。数据虽然分布在企业的不同地方，但备份管理员只需要监视磁带库的工作情况，进行集中监管和备份。磁带的更换由磁带库自动进行，大的磁带库可以容纳上百TB 的数据，轻松备份整个企业数据。如：StorageTek 公司的PowerHorm 9310 磁带库可以存储高达360TB 的数据。

2. 提高存储利用率

实施SAN 同时也能大大提高存储的利用率。在DAS 环境中，每一台独立的服务器都有自己专用的存储子系统。通过于IT 部门经理的沟通，我们发现典型的存储利用率仅为50% 。

在SAN 环境中，多台服务器可以共享存储池（可看做单个大容量存储设备）中的存储，典型的存储利用率可以达到85% 。在SAN 的环境中，IT 部门经理一般允许更高的存储利用率，因为存储的扩展变得相当便捷，不用象分布存储那样担心存储扩展需要大量时间问题。

图 3. SAN 环境下提高存储利用率

DAS	SAN
8 台小的存储子系统 每台利用率为 50% 16TB 存储利用了 8TB	1 台大存储子系统 利用率为 85% 10TB 存储中利用了 8.5TB

 

3. Fan-in扩展提高投资回报

在DAS 环境下，每一台服务器都有一个独立的存储子系统，因此，必须购买很多小的存储子系统来满足业务需要。在SAN 环境下，只需要几台大容量存储子系统就可以满足要求。由于“多（服务器）对几（存储子系统）”的关系呈“V ”型，我们因此称之为“Fan-In ”。相对购买很多小的存储子系统来说，购买几台大容量存储子系统将有很多优点，并且成本下降。因此，Fan-In 可以粗略分析投资回报。

4. 存储集中

利用SAN 也可以进行存储集中。在DAS 环境下，服务器经常分散在企业的不同地方，这主要是因为DAS 模式下，存储和主机的连接距离十分有限（如：Ultra 160 SCSI 只有12 米的连接距离）导致的。因此，DAS 模式下，存储和服务器必须放在一起，没法实现存储集中。

在SAN 模式下，存储不依赖于某一台服务器，而是可以形成独立的网络。并且由于使用光纤连接，存储和主机之间的距离可以扩展到10 公里或更远，因此存储集中成为可能。所以，整个企业中的所有存储可以集中存放，从而减少空间占用，方便管理，降低机房成本等。

5. 降低管理成本

SAN 有很好的管理界面、丰富的功能和集中管理存放，提高了存储系统管理员的工作效率。StorageTek 公司最近研究表明，SAN 具有如下的优势：

l         在分布式存储环境下，每一个IT 系统管理员能够管理30-100GB 的数据。系统管理员的费用开支大约占整个存储开支的55% ；

l         在集中式存储环境下，每一个IT 系统管理员能够管理超过500GB 的数据。从而系统管理员的费用仅占整个存储开支的15% 左右。

6. 扩展性

SAN 扩展十分方便，当然并不是说传统的DAS 模式不能扩展。SAN 的优势就在于它能很方便地进行存储扩容。在传统的DAS 模式下，如果某服务器不需要更多的空间，多余的存储空间将浪费掉。在SAN 模式下，多余的存储能够分配给其他的服务器使用。

SAN:Any-to-Any的连接

我们认为，SAN 的重要特征之一就是any-to-any 的连接，即任何服务器都可以访问SAN 中的任意一台存储设备。Any-to-any 的连接可以允许应用通过服务器、网络和存储资源的共享来实现系统的高可用性。

在SAN 模式下，服务器1 和服务器2 可以同时访问存储子系统1 中的数据，也称为负载均衡(Load Balancing) 。在SAN 的结构中，任何服务器都可以访问任意的存储，这就是Any-to-any 的连接。

1. 自动切换提高了系统的可用性

通过any-to-any 的连接和多路径数据访问，SAN 提高了灾难发生时的系统恢复能力。

DAS 备份：

l         在传统备份模式下，备份数据必须通过已经拥挤的LAN （经常在夜间或业务量较小的时候进行备份）；

l         备份需要应用服务器运行备份软件来进行。

由于传统 DAS 备份必须应用服务器的配合，应用服务器当机，备份将停止（如图 4 所示）。

图 4. 应用服务器故障，传统 DAS 备份将终止

DAS 备份在服务器故障时停止：

l         传统DAS 备份模式下，应用服务器和网络运做正常才能进行备份工作；

l         DAS 备份会因为应用服务器故障而停止。

SAN 为提高系统的可用性和可靠性，通过any-to-any 的数据链路提供了存储冗余。比如：如果服务器1 故障，存储子系统1 仍然可以通过服务器2 进行访问。也就是说：SAN 备份不会因为某一服务器故障而终止。同时，SAN 下的备份数据不占用LAN 带宽。

图5. SAN通过多路径避免服务器故障

同时，SAN 备份也不会因存储网络的故障而终止，因为存储网络本身也是冗余的、高可用的。当然，存储子系统的故障也可以通过镜像的方式来避免，这在SAN 备份中都能方便实现。

SAN的未来

尽管近来经济的压力很大，但我仍然相信SAN 将是数字化世界的基石。当经济形势稳定、IT 的预算恢复正常后，SAN 的接受速度将急剧加快。也就是说：虽然SAN 市场的成长受到经济形势的影响而放缓，但是LAN-Free 、Serverless 备份等SAN 的“杀手应用”仍将继续推进SAN 市场的大发展。

总而言之，SAN 将控制整个的存储市场，成为存储市场的绝对领头羊。当然，我们还是经常听见人们议论纷纷：全世界到底实施了多少SAN ？实际上我们已经不必要担心了，Brocade 存储交换机已经销售了超过100 万个端口。清点交换机的端口数量，我们就知道全世界有多少SAN 了。

另外，SAN 的标准问题也一直是人们关注的焦点。到今天为止，我们已经看到了异构SAN 和SAN 的广域连接的应用日益广泛。2001 年中国移动实施的BOSS （Business Operation Support System ）系统已经将SAN 的应用在中国的土地上得到了大面积的验证。同时，SAN 的标准在业界领袖（如：IBM 、EMC 、Brocade 等）的努力下已经日臻完善，我们已经无需担心SAN 的标准和兼容性问题。

你可能还会看见iSCSI 、Infiniband 等技术强滩存储的消息，但我们需要等待些时候才能断定他们对SAN 的影响，毕竟他们还处在纸上谈兵阶段，有许多技术难题等待众厂家的努力。

无论您是从事什么行业，无论您怎么看待未来IT ，数字化世界的预言已经在实现。面对日益繁杂的数字化，我们紧绷的思维的弦必须在SAN 的支撑下松开。让我们一起来预祝基于SAN 的数字化世界：一路走好！！