淺析基于IP SAN的存儲網絡架構

徐敏嬌

（華東師范大學軟件學院，上海 200000）

淺析基于IP SAN的存儲網絡架構

徐敏嬌

（華東師范大學軟件學院，上海 200000）

傳統的存儲專用網絡(SAN-Storage Area Network)一般采用FC SAN(Fiber Channel Storage Area Network),FC SAN價格昂貴，性能優越。但由于光纖的距離限制，意味著在遠距離存儲時FC SAN不是一個很好的選擇。IP SAN可以充分利用已有的網絡基礎設施，在IP網絡的兩端采用光纖連接的SAN，通過IP網絡協議進行數據的遠距離傳輸。IP SAN的常用的拓撲結構有本地(Native)拓撲，橋(Bridging)拓撲，外展(Extension)拓撲結構。

IP；SAN；存儲；網絡

（一）IP SAN概述

傳統的存儲專用網絡(SAN-Storage Area Network)一般采用FC SAN(Fiber Channel Storage Area Network),FC SAN價格昂貴，性能優越。但由于光纖的距離限制，意味著在遠距離存儲時FC SAN不是一個很好的選擇。例如一個公司有兩個分部，相距500km，那么則難以采用FC SAN布局。同時一般中小型企業對于FC SAN昂貴的基礎設施依然望塵莫及。

IP SAN(Internet Protocol Storage Area Network)由此應運而生。IP SAN可以充分利用已有的網絡基礎設施，在IP網絡的兩端采用光纖連接的SAN，通過IP網絡進行數據的傳輸。使用IP網絡進行傳輸有很多優點。首先IP的管理更加簡單，IP網絡技術相當成熟，IP SAN減少了配置、維護、管理的復雜度。企業現有的網絡管理人員就可以完成日常的管理與維護工作。其次IP的兼容性更好，不同廠商之間的產品具有互操作性。而且IP網絡已經由很多健壯，成熟的機制。傳統的IP網絡傳輸時基于文件級別(file-level)的，而IP SAN提供通過已有的IP網絡基于塊級別(block-level)的傳輸。基于IP的塊級存儲(Block storage over IP)有多種不同的方法，目前最常用的三種協議是：iSCSI(Internet Small Computer System Interface),FCIP(Fiber Channel over IP)，iFCP(Internet Fiber Channel Protocol)。

（二）IP SAN的拓撲結構

IP SAN的基本拓撲結構是兩個或者更多FC SAN島(FC SAN island)之間用IP網絡相連(如圖1)。FC SAN島之間依然采用傳統FC SAN的架構，有光纖連接存儲(storage)和服務器(servers)。

圖1

圖1是外展(Extension)拓撲結構，這是一種最具代表性的拓撲結構，也是在實際中運用最多的拓撲結構。當一個島(island)發出傳遞數據請求時，FC數據必須通過iFCP或者FCIP協議封裝，到達另一端島(island)時再解除封裝。這種拓撲結構妥善解決了FC SAN不能克服的遠距離傳輸問題。實際應用中IP SAN有多種靈活多變的拓撲結構，還有較常用的本地(Native)拓撲，橋(Bridging)拓撲。

本地(Native)拓撲結構類似圖1，只是存儲和服務器之間全部采用以太網連接，沒有光纖設備。傳輸采用iSCSI(Internet SCSI)協議，iSCSI協議以太網進行數據的傳輸，發起者(Initiators)可能直接連接到iSCSI目標(iSCSI Targets)，也可能通過標準以太網的路由器(routers)和交換器(switchs)連接。

橋(Briding)拓撲的服務器群和存儲部分分開，服務器端個服務器之間以以太網連接，沒有FC設備，而存儲部分則用光纖連接，數據傳輸較快。兩端用網橋連接起來，服務器端的請求通過網橋設備到達存儲端，存儲端的數據通過某種協議封裝后通過IP網絡傳輸。這種拓撲結構使用于已存在一個IP網絡環境的部門去訪問該部門用FC連接大型存儲設備。如圖2。

圖2

（三）基于塊級別的存儲

不同于傳統IP網絡傳輸，IP SAN和FC SAN，直連存儲(DAS-Directly Attached Storage)一樣，是基于塊級別(Block-level)的網絡存儲。下面的小節將簡單介紹最常用的三種協議：iSCSI，FCIP和iFCP。每一種協議都對IP進行了擴充，并使得服務器與外部存儲之間的連接更加便捷。

1.iSCSI(SCSI over IP)

iSCSI提供了一種在TCP/IP上傳輸SCSI數據和指令的方法，通過將SCSI命令封裝在IP網絡上傳輸。封裝工作在主機的總線適配器(HBA-Host Bus Adapter)完成。這就要求主機必須配置一塊iSCSI HBA卡。基于主機封裝的iSCSI I/O一般用一塊以太網卡進行封裝。因為iSCSI數據和指令基于IP傳輸，因此可以通過路由技術或交換技術傳送到標準的以太網設備。

2.FCIP(FC over IP)

通過IP網絡的隧道（Tunneling）技術，將FC數據幀封裝在IP包進行傳輸。由一對橋（Bridge）設備負責數據的封裝與解封。這種協議對于擴展FC SAN之間的距離非常有效。不同于下面即將介紹的iFCP協議，如果主機與存儲的距離較遠，FCIP協議只支持端到端的連接，主機與存儲設備之間沒有路由和交換。由此，FCIP最常運用于兩個孤立的島(island)之間的數據傳輸，每個島之間只有一個第二網(Frabic)。

3.iFCP(IP as the inter-switch fabric)

同樣也是利用現有的IP基礎設備，iFCP使用IP作為光纖通道交換機之間的交換協議，這點與FCIP相類似，但iFCP支持的并不是端到端（point-to-point）的連接，該協議支持主機通過現有的IP網絡獲取存儲能力。例如，如果存儲和主機之間距離較遠，存儲和主機之間可以用路由器或者交換機相連，最經典的模式是才有Core/Edge的擴展方式來提供最多的可用端口。

（四）結論

IP SAN基于FC SAN的基礎做了以下改進，克服了傳統FC SAN的許多瓶頸。首先，IP SAN的存儲設備運行在IP網絡上，這使得其具有了網絡傳輸(NAS-Network Attached Storage)的部分優點，即用戶可以“隨時隨地”的取用數據。其次，IP SAN可以使用與遠距離高性能傳輸，其距離遠遠大于FC SAN的建議距離(200km以內)。再次，IP SAN可以利用現有的IP基礎網絡設施，不需花費巨大的代價淘汰原有的設備換取高性能的數據存儲。最后，IP SAN的管理簡單，FC SAN通常需要一個經過專門培訓的SAN管理員，而IP SAN則顯得“平易近人”，一般的IP網絡管理員均可以操作。

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TP333

A

1008-1151(2010)04-0035-01

2010-01-05

徐敏嬌，女，上海人，華東師范大學軟件學院在讀生，研究方向為信息存儲。