D0I:10.13374/i.issm1001053x.2001.04.054 第26卷第4期 北京科技大学学报 Vol.26 No.4 2004年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2004 远程SAN存储网络的设计与实现 郝卫东》杨扬”陶丽红)刘鸿涛) 1)北京科技大学信息工程学院，北京1000832)北京科技大学网络中心，北京100083 摘要描述了覆盖天津港务局全港的远程光纤存储网络的结构，对其可扩展性以及数据传 输协议进行了分析，对10Gbit速率下长距离光纤扩展时的链路功率预算值进行了计算.结果 表明，在设计和实现远程光纤存储网时选择iSCSI和FC SAN融合的技术路线有利于在保证 性能的同时降低成本.该系统己经成功实施，并运转正常. 关键字存储网络：SAN;FC:iSCSI;链路功率预算 分类号TP393.02:TN915.04:TP393.18 对大型企业而言，经过多年信息化建设，各 络附加存储NAS(Network Attached Storage)、存储 个业务子系统都基本建立，但是它们相对分散， 区域网SAN(Storage Area Network)三种方式. 如何消除“信息化孤岛”，并实现数据的集中成了 DAS方式中，一组磁盘直接附加到服务器， 必须解决的问题.因此，在更长的距离内实现数 数据通过SCSI(小型计算机系统接口)以块的形 据的存储和处理从而保证业务程序的协作和不 式转发.其优点是实现简单，实时性强.缺点包括 间断是必要的. 总体拥有成本高，管理复杂，不便扩展等.DAS方 存储网络和传统的数据网络的需求有很多 式的扩展距离是几十米之内，可扩展的存储设备 不同.存储网络中的主要应用，如业务持续性、灾 的数量在16个以内，因此，该方式不适合用于天 难恢复、远程备份、存储按需点播(Storage on de- 津港务局远程存储网络倒， mand)、流媒体等，它们对存储网络的传输特性 在NAS方式下，存储设备直接连接到LAN, 要求是低延迟、极高带宽、低差错率，普通数据网 存储数据流在LAN上流动，它能够把存储距离 络的需求是较高带宽、低差错率、较高的延迟。 扩展到几百公里甚至更高，可连接的设备数量也 天津港务局为了实现十几个子公司的业务 相当庞大.但是，三个因素决定了NAS不适合用 数据的集中存储和处理，需要在最长直径40km 于天津港务局远程存储网络.第一，NAS中数据 的范围内实现覆盖全港的存储网络，通过在天津 传输是基于NFS(网络文件系统)等文件系统，不 港务局中心机房建设数据存储备份中心，实现企 适合处理基于数据库的应用，第二，它带宽使用 业数据的集中存储、冗余备份 效率很低，在远距离应用中实时性差.第三，难以 本文首先讨论了存储网络的可扩展性，然后 将多个NAS设备整合成一个统一的存储池，难以 分析了SAN结构下的数据传输协议，并计算了实 进行统一的集中管理， 施长距离光纤扩展时的链路功率预算值.最后给 SAN是连接发起者（如主机设备、服务器等） 出了实现天津港务局远程光纤存储网络的方法. 到目的地（如各种存储设备）的专用网络，并在不 加重企业LAN的负担的情况下传输存储数据流. 1存储网络的可扩展性分析 SAN的优点包括实时性能、高可靠性、高可用性 和高可扩展性.与NAS不同的是，在SAN中，发 从其结构的可扩展性而言，存储网络主要包 起者和目的地之间有专用的数据链路，把传统数 括直接附加存储DAS(Direct Attached Storage)、网 据流和存储数据流加以区分，这提高了用户访问 收稿日期2003-12-12郝卫东男，33岁，讲师 存储数据及相关业务的效率.因此，天津港务局 *国家“863”资助项目(No,863-300-05-04-02-00) 远程存储网络选择SAN方式实现.第 ‘ 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 几 几 恤 远程 存储网络的设计与实现 郝卫 东 ” 杨 扬 ” 陶 丽 红 ” 刘 鸿涛 ” 北 京科技大 学信息工 程学 院 ， 北 京 北 京科 技 大学 网 络 中心 ， 北 京 摘 要 描述 了覆盖 天津港 务局 全港 的远程光 纤存储 网 络 的结构 ， 对其 可 扩 展 性 以及 数据传 输 协议进 行 了分 析 ， 对 速 率下 长 距 离光 纤扩 展 时 的链路 功 率预 算值 进行 了计 算 结 果 表 明 ， 在设 计和 实现远程 光 纤存储 网 时选择 和 融 合 的技术 路 线有 利 于 在 保 证 性 能 的 同时降低 成本 该 系统 己经 成功 实施 ， 并运转 正 常 关键字 存储 网络 链 路功率 预 算 分 类号 开 对 大型 企业 而 言 ， 经 过 多年 信 息化 建设 ， 各 个 业 务子 系 统 都基 本 建 立 ， 但 是它 们 相 对 分 散 ， 如何消 除 “ 信息化孤 岛 ” ， 并实现 数据 的集 中成 了 必 须解 决 的 问题 因此 ， 在 更 长 的距 离 内实现 数 据 的存 储 和 处 理 从 而 保 证 业 务 程 序 的协 作和 不 间 断是 必 要 的‘ 存 储 网 络 和 传 统 的数 据 网 络 的 需 求 有 很 多 不 同 存 储 网络 中 的主 要应 用 ， 如业 务持 续性 、 灾 难 恢 复 、 远 程 备份 、 存储 按 需 点播 、 流 媒体等 ， 它 们 对 存 储 网络 的传 输特 性 要求 是低 延 迟 、 极高带 宽 、 低 差错 率 普通 数据 网 络 的需 求 是较 高 带 宽 、 低 差错 率 、 较 高 的延 迟 天 津 港 务 局 为 了 实现 十 几 个 子 公 司 的业 务 数据 的集 中存 储 和 处 理 ， 需要 在 最 长 直 径 的范 围 内实现覆 盖全港 的存储 网络 通 过 在天津 港 务局 中心 机房建 设数据存储 备份 中心 ， 实现 企 业 数 据 的集 中存 储 、 冗 余 备份 本文 首 先 讨 论 了存储 网络 的可 扩 展 性 ， 然 后 分析 了 结构下 的数据 传 输协议 ， 并计 算 了实 施 长距 离光 纤扩 展 时 的链 路 功率 预 算值 最 后给 出 了实现 天津港 务局 远程 光 纤存储 网络 的方 法 存储 网络 的 可 扩 展性分 析 从其 结构 的可扩 展 性 而 言 ， 存储 网络 主 要 包 括 直 接 附加 存 储 、 网 收稿 日期 一 卜 郝卫 东 男 ， 岁 ， 讲师 国家 ， 资助项 目 一 一 一 一 一 络 附加 存储 、 存 储 区域 网 户 三 种 方 式 价， 方 式 中 ， 一 组磁 盘 直 接 附加 到 服 务器 数 据 通 过 小 型计 算机 系统 接 口 以块 的形 式转 发 其 优 点是 实现 简单 ， 实 时性 强 缺 点包 括 总体拥 有成本 高 ， 管 理 复杂 ， 不便扩 展 等 方 式 的扩 展距 离是 几 十米之 内 ， 可扩 展 的存储 设备 的数 量 在 个 以 内 因此 ， 该 方 式 不 适 合用 于 天 津 港 务 局 远 程 存储 网络‘ ， 在 方 式 下 ， 存储 设备 直 接连 接 到 ， 存 储 数 据 流 在 上 流 动 ， 它 能够 把 存 储 距 离 扩展 到几 百 公 里 甚 至 更 高 ， 可 连接 的设 备 数量 也 相 当庞 大 但 是 ， 三 个 因素 决 定 了 不 适 合 用 于 天津 港 务局 远 程 存 储 网络 第 一 ， 中数据 传 输 是基 于 网络 文件 系统 等 文件 系 统 ， 不 适 合 处理 基 于 数据 库 的应 用 第 二 ， 它 带 宽使用 效 率很低 ， 在远距 离应 用 中实 时性 差 第三 ， 难 以 将 多个 设备整合 成 一个 统 一 的存储 池 ， 难 以 进 行 统 一 的集 中管理 是连接 发起 者 如 主机 设备 、 服 务 器 等 到 目的地 如 各种存储 设 备 的专用 网络 ， 并在不 加 重 企业 的负担 的情 况 下传输存储 数据 流 的优 点包 括 实 时性 能 、 高 可 靠 性 、 高可 用性 和 高 可扩 展 性 〔 与 不 同的是 ， 在 中 ， 发 起 者和 目的地 之 间有 专 用 的数据 链 路 ， 把 传 统 数 据 流和 存 储 数据 流 加 以区 分 ， 这提 高 了用 户访 问 存储 数据 及 相 关业 务 的效率 因此 ， 天津 港 务局 远程 存储 网络 选 择 方 式 实现 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．04．054