光纤存储区域网络规划方案.docx
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光纤存储区域网络规划方案
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光纤存储区域网络规划方案
∙前言-
当今信息技术的发展，使我们每天穿梭于信息交汇的空间里，各个单位的业务发展和内部工作的正常运行，也越来越依赖于信息的存储和应用。
掌管单位信息构建的经理人，必然深刻感受到信息存储量的爆炸，给每个单位的业务进行所带来的冲击。
负责管理存储资源的高级管理者们，经常会发现，他们正被包围在信息旋涡中，而束手无策。
越来越多的中大型单位，开始积极寻找能够为他们业务进行和发展带来高效、安全、智能的信息存储解决方案。
而光纤通道存储网络FibreChannelStorageAreaNetwork，将是因应这个广大需求的一个适当的解决方案。
SAN（StorageAreaNetwork,存储局域网）是一种使用多年的存储技术，它可以使服务器的数据访问，处于共享且高速状态，从而提高系统运行和反应的速率，进而经过多项高端的功能，加强了数据安全的保障。
确切地讲，SAN是一种基于光通道体系的存储网络系统，它将磁盘阵列系统、磁带库系统等存储设备，通过光通道互联设备，和许多台的服务器之间，构成一个存储子网。
该子网上的存储空间，可为主服务器系统上的每一台服务器所共享。
当数据被服务器调用之前，所有的信息数据都驻留在SAN的存储设备上，当服务器调用它们以后，SAN提供海量的数据源，供客户机网络灵活调用。
这样，存储系统和主机系统，从物理上和功能上被独立出来，组成自己的网络，使主机和磁盘系统从点对点存取，上升到多对多存取的高度。
这种独立于服务器网络系统之外、使存储构成一个单独网络的技术，为中大型单位和企业，提供了服务器系统的在线扩展能力，和存储系统的无限扩展能力。
正因如此，SAN为中大型的信息中心，绘出一幅靓丽美景。
∙客户需求–
将存储统一集中，以应付逐步复杂的环境、方便存储管理、以及将来的容量成长。
∙建议方案–光纤通道存储网SAN
初期：
单台服务器通过光纤适配卡直接大容量光纤通道磁盘阵列。
中期：
多主机共享SAN资源
通过Hub或Switch将新添的服务器，连接到大容量阵列建成SAN架构，集中存储，并搭建双路径SAN，提供冗余和负载均衡SAN。
使原来的存储可以在SAN上面共享；备份设备也可在SAN上面，进行LANfree或Serverless备份。
此外，可以增加服务器，和现有的服务器形成双机容错。
长期：
较高层次复杂型存储网
建立存储服务器，把SAN环境架设一个虚拟化存储池，简化管理、并且进行镜像、复制、资料快照、异地容灾等高安全性的资料存储建设。
∙方案细节-
初期
单台服务器通过光纤适配卡直接大容量阵列
具体配置：
∙CambexFCHBA适配卡x1 .........但未来在每台服务器安装2块，对于光纤交换机和存储，形成双路径。
还可加CambexDPF双路径冗余+负载均衡功能的控制软件。
∙AttoFCHBA适配卡x1……可选，价格较便宜。
目前尚无双路径冗余功能。
∙磁盘阵列4TBx1...............提供27个盘位，安装180GBx25个硬盘为4TB。
。
SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列x1 .........具备双控制器结构，采用了StrongArm的专用阵列处理器，本次采用的是单阵列控制器，内部有256MB缓存（最大1GB），并且在扩充为两个控制器时，缓存可以镜像。
所有部件，包括控制器、电源、风扇，都支持热插拔。
自带了9-bay（厚盘）盘位。
FC24最大可达9TB，为将来容量的扩容预做准备。
。
9-bay（支持U160）*2……19”9-bay硬盘柜，电源300W*2，风扇*4，高度：
4U，内含9个热插拔抽屉背板（厚盘）。
就现有设备架构的扩容--
在将来的扩容方面，可以有以下的扩容途径：
光纤磁盘阵列的扩容
可将原来FC24阵列的单控制器，增加一个控制器，形成双控制器的冗余，并且支持了控制器再线热插拔。
FC24双控制器结构，同时还支持了缓存镜像，大大提高了数据存储的安全性。
光纤磁盘阵列的扩容
1）可通过增加硬盘柜，SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列可连接3座19”9-bay（厚盘）或是12-bay（薄盘）的硬盘柜。
最多可以安装56个硬盘。
2）可依实际情况再增加SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列。
注：
新增光纤磁盘阵列，可以用做容量扩容、卷镜像、资料快照、恢复、容灾、...等功能。
连接磁盘阵列的服务器扩容
可增加FCHub或FCSwitch，实际可连接的服务器数目，是由FCHub或Switch接口数目来决定。
未来/长期的设备架构扩容–
长期来说，将朝向较高层次复杂型存储网方向发展。
例如：
1.将原来已有的部分存储设备（SCSI磁盘阵列、备份磁带机/带库），以桥接器来集成到SAN。
使原先被特定服务器所独享的存储，可以在SAN上面形成共享；
2.在加上适当的备份软件之后，备份设备和工作，也可转移到SAN上面，进行LANfree或Serverless备份。
3.建立存储服务器，把SAN环境架设一个虚拟化存储池，集中存储，简化管理、并且进行数据的镜像、资料快照、复制、带宽加倍、异地容灾等，高安全性的资料存储建设。
∙具体实现-
由于就光纤通道协议的规范，在多台连接SAN的服务器之间，必须设置隔断或分区。
否则极有可能在系统运行时，产生服务器之间的干扰，进而引起读写延迟、当机、请求中断、故障、…等意外。
这是协议底层的内容，在设计细节和架设SAN的时候，应注意这个问题，必须特别小心处理。
在上述的方案规划里面，我们建议初期采用的是直接连接服务器的方式。
但是在以后（中期、长期）我们推荐使用16口的光纤交换机。
光纤交换机的好处除了足够而且独立的带宽优势之外，最重要的是在于其支持了分区隔断，同时Vixel光纤交换机是支持可重叠的分区方式，以及动态分区的设置，便于FCSAN的功能极大化发挥。
这是各种集线器（即使是分区/管理型的集线器）所绝对做不到的功能。
而Vixel7200光纤交换机是具备了16光纤端口，提供了总数达32Gb/sec全双工的独立带宽。
我们经常见到部分存储设备厂家，在为客户规划的时候，为了架构的暂时单纯化，而采用了集线器，或是较少端口的光纤交换机。
这样不是造成客户服务器使用上的意外困扰，在未来扩容SAN架构的时候，形成速度或是对于设备的浪费。
阶段
NT/2000服务器
FC
适配卡
FC-U160磁盘阵列
NT/2000双机容错软件
双路径冗余控制软件
16端口FC
交换机
SCSI
转FC
桥接器
说明与分析
初
期
1
1
1
0
0
0
0
最基础的存储局网，把磁盘阵列直连到服务器。
由于是光纤通道，具备了相当扩容性和延展性。
中
长
在适当时机，根据具体需要，可以增加一台存储服务器，建立异地容灾机制。
期
N
既有设备的连接
N或
Nx2
1,2
1
Nx2
1
1
采用交换机,独立带宽，双路径冗余+负载均衡,在不受彼此干扰的前提下，可以连接更多的服务器。
最高可以连接10台以上的服务器，具有独立带宽。
并且把原来的SCSI存储设备上SAN。
还可以增加阵列,与之前的阵列做镜像，在提高容量的同时，加强了资料安全性和可用度。
首先，使用FibreChannel光纤通道的存储设备，集成并架设一个简单的存储网络。
接着把这个SAN建设成为具有冗余和负载均衡的海量存储；
之后，把备份工作全部或部分转移到SAN，提供LANfree和Serverless备份。
最终将使用美国的SANsymphony软件，或者是SANAppliance硬件，建立存储服务器，将所有的存储容量予以虚拟化，纳入管理，妥善分配给多台相同或不同的服务器及其他站点。
虚拟化的存储网络SAN，可以提供Snapshot,DataReplication，RemoteMirroring，DynamicLUNMasking,…等各项高级功能，并且能够弹性增加、移除、规划、和改变存储对于各个服务器之间的分配。
这也使得数据迁移，成为容易的事情。
另外并透过GigabitEthernet与FibreChannel来提供安全、妥善管理的存储空间，给各个应用程序服务器。
∙产品说明–
初期
1.CambexFQ1000-PCFCHostAdapterx1
2.SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列（单控制器）x1（4TB以上可用容量）
中长期
1.CambexFQ1000-PCFCHostAdapterxN或Nx2
2.CambexDPF双路径控制软件xNx2（动态双路径冗余和负载均衡）
3.ATTOFC->SCSI桥接器x1（连接原有SCSI存储和磁带设备）
3.SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列x1（文件系统镜像、复制、异地容灾、…）
4.Vixel720016-portFCSwitchx1
5.存储服务器x1
（Cambex适配卡，兼容于Solaris,Linux,AIX,WindowsNT,Windows2000,…）
FCSAN存储网细部规格说明：
1.Unix双机容错软件
LIFEKEEPERHighAvailabilityforWindowsNT/2000x1
当机一次，公司的直接/间接的损失是非常多的
LIFEKEEPER为您解决当机的烦恼，免除公司因当机而造成之损失。
今日企业日益依赖计算机从事企业运作，举凡订货、配送、客户服务、金融交易、保险、订位等，皆需要稳定之伺服系统提供服务。
但事实上，企业计算机系统，若无特别的硬件或软件保护，当机之情况发生，几乎是必然的。
据美国YankeeGroup的调查显示，有35%的美国企业其每小时停机时间成本高于一万美金。
在停机时间就是金钱的考虑下，相信LIFEKEEPER会是您公司必然的选择。
LIFEKEEPER可自动侦测各种软硬件故障情况，一旦当机情况发生，LIFEKEEPER可自动切换各项服务至备机，减短当机时间至几分钟甚至几秒钟内，然后系统继续正常运作。
当系统因维护工程或软硬件升级需要主机停机时，亦可手动切换各项服务至备机。
企业计算机系统在LIFEKEEPER的保护下，可连续运作不因为软硬件故障或维护工程而中断，从而实现了系统最佳之服务性及最少的当机时间。
LIFEKEEPER–DualActive双机解决方案
LIFEKEEPER是一个双机DualActiveHighAvailability系统，支持双活动运作模式。
两服务器独立提供不同之Services，互相备援，无StandbyServer备用服务器的闲置情形。
如图，正常情况下由ServerA存取RAID上的PartitionA（可为FileSystem或RawDevice，如图上的DA），并提供servicegroupA给网络上的Clients（也就是当servicegroupA的PrimaryServer），而ServerB存取RAID上的PartitionB（可为FileSystem或RawDevice，如图上的DB），并提供servicegroupB给网络上的Clients（也就是当servicegroupB的PrimaryServer），两主机透过MonitorLink及Ethernet互相监视。
两主机皆为PrimaryServer亦各为另一台服务器的StandbyServer。
当因
（1）手动强迫切换
（2）PrimaryServer自动侦测到各种软硬件故障而强迫切换，或
（3）StandbyServer侦测到PrimaryServer当机时
StandbyServer会切换成为PrimaryServer，mountfilesystem，checkfilesystem，enablevirtualIPaddress，并激活原PrimaryServer提供之各项Service。
在完成所有切换工作后，Clients可继续正常运行。
错误侦测能力
系统层面
包含系统硬件及操作系统之错误侦测及回复。
主服务器可主动侦测关键系统硬件错误并激活主备切换（primarystandbyswitch），若因无法侦测之系统硬件或操作系统错误而导致主服务器失败时，则由备援服务器侦测及激活主备切换。
任务层面
除了系统层面的备援，LifeKeeper软件系统亦可提供个别任务作业的备援（TaskLevel）。
系统管理员可以任意设定当某关键作业异常停止时，该采取何种因应措施来补救服务系统。
资料层面
LifeKeeper系统可以任意搭配全系列的磁盘阵列，达成资料层面的最佳备援服务。
当机侦测
LifeKeeper系统采用双重错误侦测子系统，同时达到不浪费系统时间及兼顾系统备援之正确性功能。
FileSystemFailover
因文件系统损毁而导致主服务器失败时，备援服务器会自动接管，做文件系统检修工作。
DatabaseFailover
当数据库因某种原因而导致主服务器失败时，备援服务器会自动接管，重新激活数据库引擎，做rollback工作，以确保数据库之正确性。
NetworkFailover
支持TCP/IP。
因网卡故障、网线断路、或网络软件问题导致主服务器失败时，备援服务器会自动接管，做网络地址切换（IPaddressswitch），以确保网络继续运作。
SCSIDeviceFailover
当特定SCSI或是FC装置连接中断导致主服务器失败时，备援服务器会自动接管，以确保系统仍然可以存取此SCSI或是FC装置。
TaskFailover
当特定Task/Process失败导致主服务器失败时，备援服务器会自动接管，并重新执行此任务。
UserDefinedFailover
提供函式库应用程序界面（librarycallAPI），使用者可自定特殊之失败接管。
应用模式
Centralized
Server执行应用程序，Terminal透过网络获取资料及服务。
当机时，Server端激活主备切换，重新执行应用程序，然后Terminal重新登入以重获资料或服务。
就Terminal而言，不论是双机或三机解决方案，Server端皆可视为单一，使用同一主机名称。
Client/Server
Client端执行应用程序，透过网络获取资料。
当机时，Server端激活主备切换，然后Client端重新执行应用程序。
Server端视为单一，使用同一主机名称。
OLTP
透过Middleware，当机时，Server端主备切换对Client端而言是透明的，亦即不须重新登入或重新执行应用程序。
作业平台
✓LifeKeeper双机容错软件
◆WindowsNT,Windows2000作业平台
✓AFS2000双机容错软件
◆HPUNIXSERVER/HP-UX9.x
◆IBMRS6000UNIXSERVER/AIX4.x
◆CompaqProLiant/SCOUNIX
◆AT&T（NCR）UNIXSERVER/UNIXSVR4.x
◆SunSPARC/Solaris2.x
◆Linux（RedHat,Turbo,…）
2.光纤适配卡x1（假设未来将采用双路径冗余结构）
CambexFQ-1000PC光纤通道适配卡
Cambex公司简介、DPF附带说明
美国CambexCorporation（OTCBB:
CBEX）公司,具有ISO9001品保认证,是一家在SAN（FibreChannelStorageAreaNetwork）的领导厂商之一。
除了磁盘阵列,以及多项在大型主机Mainframe的配件之外,基于专业的技术和经验，Cambex更提供了完全支持WindowsNT/2000,Linux,Solaris,以及AIX的光纤适配卡系列。
尤其在IBMRS/6000AIX方面,CambexFibreQuik更是唯一可以在IBMMCA（MicroChannelArchitecture）架构下兼容的光纤适配卡。
不但如此,FibreQuik系列更支持了：
动态的路径容错冗余DynamicPathFailoverTM（DPF）以及负载平衡LoadBalance的高级功能,而且用的是64-bitDMA传输速度。
在公元1999年时,便已经推出使用在AIX环境的这项工具,在2000年时,支持了WindowsNT/2000之下的DynamicPathFailover；所以这是一件成熟的产品和技术，客户可以安心使用。
这项技术是基于Cambex的FibreQuik系列FibreChannel光纤适配卡（HBA）上,提供了完整的数据路径冗余,并且同时带来了动态的积累负载平衡能力。
在同一台系统的两块卡,是采用Active-Active同时运作的双活动模态,并在SAN架构下,提供加倍的效能。
Cambex的DynamicPathFailoverTM（DPF）的作法,是将两块FibreQuikHBA,装置到每一台服务器里面,并以两条数据路径的原则,分别连接到两个开启了容错功能的FCswitch或FCHub上,再以双路径接到磁盘阵列上。
形成了将存储资源以SAN架构,经过两条路径来提供给各服务器。
而DPF软件则聪明地监控"端点对端点"的数据传输路径完整性,而且自动侦测光纤适配卡,光纤缆线,集线器,交换机,或是磁盘阵列控制器的故障。
当侦测到任何路径上的故障时,DPF动态地将这个磁盘阵列，从故障路径重新对应到还在活动的路径上。
当这个存储网络的障碍被排除后,DPF又会动态地再将这个磁盘阵列，再重新对应到恢复的路径上头。
这个Failover/Failback的顺序,对于客户端而言,是完全地透明的,并保障了储存设备的积极可用性。
DPF在Active-Active的双活动模态时,是指两块FCHBA是可以同时存取SAN连接的存储设备的。
这样可以有效地利用到双路径,将传输效能加倍提速。
而负载平衡LoadBalance则可以动态地或是由用户端来做路径流向的相关设置。
每一台服务器（总共2台服务器）都安装2块适配卡，配合交换机、磁盘阵列、Cambex双路径控制软件，除了形成了光纤通道的双路径冗余，还具有负载均衡的优势；既提高了安全性，也有效运用了光纤通道的带宽,降低了服务器端的负担。
支持了100MB/s全双工的传输模式，把速度推到最高峰，使得光纤通道的磁盘阵列的速度，
得到最大的发挥。
每块适配卡都自带了多模光口，以光缆连接，距离可以高达500M。
而兼顾了操作系统的兼容性，包括:
WindowsNT/2000,Linux,Solaris,AIX。
1）64-bit符合PCI2.1规范
2）符合ANSIFC-PH,FC-AL,FC-FLA,FCP等光纤信号规范
3）支持WindowsNT,Windows2000,AIX,SunSolaris,Linux,…等操作系统
4）DynamicPathFailover软件,服务器和存储之间的动态路径容错（DataPathFailover）以及负载平衡（LoadBalance）的功能设置
5）自带的RISC处理器芯片，完整地执行SCSII/O命令
3.光纤交换机
Vixel7200x1
使用了1台美国Vixel的16口光纤通道交换机，以两条路径分别和2台服务器、1台光纤通道磁盘阵列相连接，形成一个无单点故障的双路径容错的SAN光纤通道存储网。
Vixel公司简介
Vixel公司是SAN领域的世界级领先供应商，是全球主要OEM客户的重要合作伙伴。
他是FCIA的创会会员，协助并且遵循着光纤通道的各种协议的指定与执行；着保障了Vixel产品的各项标准化、高性能、兼容性、和互操作性。
"据IDC统计,1997～1999年，无论是在销售设备数量上还是端口数量上，Vixel公司都占据了全球市场的领先地位。
他们提供的SAN产品有FibreChannelSwitch、FC-ALHUB、FCFabricSwitch、GBIC、和管理软件SANInSite2000。
产品被包括SUN、Compaq在内的许多厂商OEM，全球销售量已经超过了5万套。
在FabricSwitch方面，随着存储数据量的爆炸性增长，用户对Fabric网络的需求越来越多，因此Vixel在1999年推出了Vixel8100和Vixel7000系列交换机，为用户提供完全功能的支持大架构的FabricSwitch。
"
在2001年初，Vixel更是全世界第一家提供每个端口为2Gb/sec的16口光纤交换机。
这是一个具体的技术里程碑，是Vixel公司的科技和技术开发领先其他各厂家的证明。
随即，接受了许多的OEM订单，为SAN的科技应用、和Vixel公司的运作，再创造了另一个高峰。
高速性能和可靠性的完美结合
Vixel7200FabricSwitch交换机为基于SAN的应用，提供了前所未有的高性能。
通过采用高度分布的体系结构，实现公认的最高读写性能。
经过优化的7000系列，实现了最大的速度和性能，同时还提供了业内领先的互操作能力，使之成为能在范围广泛的存储环境中，满足绝大多数要求苛刻的应用的—最优秀Fabric交换机。
一流的管理支持
最先进的SANInSite2000管理工具，为Vixel7000系列交换机，提供了管理支持。
高度智能化的检测和全方位流量管理，允许简便地优化SAN的性能。
SANInSite可以发现、监视、管理多厂商的SAN设备。
特点和好处
1）提供至少16个光纤GBIC端口,均采Full-Duplex，累计带宽达32Gb/sec.每个连接端口都可以热抽换。
为关键事物型应用，提供了性能支持。
2）每个端口可以支持1Gb/s，自动查验/配置设备，为最终用户提供了使用上的灵活性。
可设定为Fabric,Host,RAID,JBOD,…并具有自我侦测连接设备的能力,提高效能.均支持32个框架缓冲FrameBuffers,FL_Port,F_Port,E_Port,Stealth-3Port.
3）第三代Fabric交换机，实现多厂商的互操作能力，保护了投资。
4）高度分布的体系结构，提高了可靠性和可用性。
5）无阻塞的交换核心，提高了速度和稳定性。
6）可设置的重叠式动态端口分区，并可在线改变设定.支持LIPZoning,InstantLoop,FabricConnect,ExpertMode。
有效隔断无关的服务器之间，可能发生的读写延迟、当机、请求中断、故障、…等，并且确保SAN备份工作的顺利完成。
7）每个端口最高的缓冲器，提供了与流量负载无关的、无等待的性能。
8）通过基于JAVA开发的SANInSite管理软件，经由S
升级会员 