海量数据存储的未来海量数据存储的未来浅谈存储区域网一、引言在科学技术发展日新月异的现代社会，人们对海量信息、及时通信、高效备份的要求越来越高，这使得数据量急速增加，数据管理也越来越困难。数据和信息的爆炸式增长对信息系统的基础设施、资金预算和容量管理带来的压力日益显著，沉重的数据负担急需可靠易用的存储解决方案来及时满足人们的需求。于是存储的扩容和升级成为了必须合理解决的重要问题。面对快速增长的数字资源，所用的存储空间不断膨胀，系统扩容的压力不断增加；面对日益提高的服务要求，更稳定、更高效的数据中心越来越受欢迎，存储系统的可升级性能也越来越重要。选择安全高效、灵活快速的存储解决方案和存储设备成为大势所趋，而 SAN（Storage Area Network）的出现，正好满足了现代存储系统的最新要求，是海量数据存储方式的未来。二、SAN 的简介存储区域网（Storage Area Network） ，简称 SAN，是一种将远程的计算机存储设备，如磁盘阵列（Disk Array）或磁带库（Tape Library）等，与服务器连接起来的高速专用光纤网络架构。SAN 采用光纤传输技术，建立专用于数据存储的可高速访问的专用网络，以支持对数据的高速存取。这种设计架构不仅允许服务器连接任何存储介质，而且保证了较高的访问速率，这样不管数据放置在哪里，服务器都可直接高速存取所需的数据。使用光纤技术是 SAN 提高带宽使用率、改善网络吞吐能力的关键所在。SAN 可以与现有的 LAN 连接，可以在同一物理通道中支持常用的 SCSI 和IP 协议，同时其光纤接口可以提供数公里的连接长度（通过其它辅助设备，还可以达到更远） ，从而实现了相对较远的不同物理位置间的数据控制和存储访问。SAN 尤其支持企业灵活自主地改变它们的存储容量，这在当今信息快速增长、千变万化的环境中受到广泛欢迎。SAN 方案还简化了管理方式、支持同时处理、实现了不同主机间的数据共享等，大大节约了服务器和存储设备资源。21 SAN 的硬件组成SAN 将各种存储设备与服务器连接组成存储网络，结合运用 SAN 共享文件系统完成管 理、使用和服务三类功能，随时随地实现信息的安全共享。 SAN 是几乎拥有无限存储能力的高速存储网络，它利用光纤实现网络通信，经由 FC Switch 和 FC HUB 连接起服务器和存储设备。SAN 技术使用特有的存储技术和设备，组成 一张存储网络用以代替某台主机的存储设备成为主要存储介质，并且可以向多个主机提供 服务。在这张网络中，关键设备主要有：FC Switch、FC-SCSI Bridge、光纤阵列、SCSI 的 存储阵列和其他存储设备等。其中 FC-SCSI Bridge 作为连接 SCSI 设备与光纤设备的桥， 使网络中 SCSI 存储设备连接到光纤的交换设备上，而交换机把各个结点连接在一起形成 网络。 SAN 的典型架构图如下：NTSUNFC - SWITCHFC 存储SCSI 存储FC SCSI BRIDGE服务器服务器服务器SAN 的典型架构图 在 SAN 的典型架构中，多个主机（可以分别支持多种操作系统）通过光纤接口设备与 光纤互连设备相连，而光纤互连设备又通过光纤与多个拥有光纤接口的存储设备相连。通 过这种连接机制，服务器与存储设备都可以灵活地扩展或升级，共享存储更加高效。同时， 光纤通道保证了通过网络存取的访问速度。22 SAN 共享文件系统存储区域网除了需要硬件支持外，高效的 SAN 共享文件系统也必不可少，它能够使多 个主机服务器通过 SAN 同时对数据进行访问，大大提高了网络的存储性能。 采用基于 SAN 共享文件系统可跨平台共享数据，而不需要顾忌服务器采用的是 Unix 系统、Windows 系统或者其它系统，进一步增强了存储网络的可用性和灵活性。这种共享 系统，帮助 SAN 实现了真正的数据和主机分离，从而可以使服务器类型和数量的变化对数 据操作的影响降到最低；实现了存储网络设计的开放性，系统升级更加灵活有效；进一步 降低了数据操作的复杂度，提高数据访问效率和存储设备的利用率，从而降低总的存储成 本；以光纤作为传输介质，提高了系统性能和效率。 完善的 SAN 共享文件系统应该兼容多种主机操作系统和文件系统，实现数据存储和操 作系统之间真正意义上的分离，同时在多种网络硬件环境中仍能保证较高的工作效率和资 源利用率。目前主流的 SAN 共享文件系统软件有：VERITAS Cluster File System，IBM SANergy，ADIC StorNext File System（FS） 。 VERITAS Cluster File System 是群集文件系统，保证集群中每个主机节点都能共享访问 同一个存储空间或同一个文件，稳定性好。但该系统要求所有共享节点使用同一操作系统 （仅支持 Solaris 或 HP-UX） ，统一安装群集软件，限制较多。 IBM SANergy 系统采用 DAS 文件系统管理硬件，不是日志型文件系统，对底层文件系 统要求较高，根据主机平台不同，支持文件系统不同，如：采用 Windows 系统的支持 NTFS、Solaris 系统的支持 UFS、Linux 的支持 EXT2 等，而在多平台环境下共享数据需要 采用 NFS 协议处理，而且可靠性不高。 ADIC StorNext File System（FS）将软件安装在 SAN 网络的主机上，不需要任何协议 转换，就能够保证不同种类的主机同时以 FC Direct I/O 方式高速访问数据，而作为 64 位 的日志型文件系统，对庞大的存储空间管理更有优势。SAN 利用该系统可以保证系统的正 常快速运转，提高网络的兼容性和安全性。ADIC StorNext File System（FS）目前支持的系 统有：Solaris、ALX、IRIX、Linux 和 Windows。 综上所述，从平台兼容性、存储形式设计和安全性等方面来讲，ADIC StorNext File System（FS）是一个很好的选择。在实际使用中，通过在采用 AIX、Solaris 或者 Windows 等系统的主机上部署基于 SAN 的 ADIC StorNext File System（FS）文件系统，就可以保证 多台服务器同时访问存储设备中的同一数据，避免了多余的数据复制，从而提高了存储性 能。三、SAN 与 NAS目前常见的存储系统有两种：NAS 和 SAN。它们虽各有优缺点，但与相对传统的 NAS 系统相比，SAN 的优势更加明显。 NAS（Network-Attached Storage） ，即网络接入存储系统，它采用网络技术，如 TCP/IP、ATM、FDDI 等，通过网络交换机在存储系统和服务器主机之间建立专用于数据 存储的私有网络。通过这种管理程序和数据相对独立的分离式架构，可以保证存储系统在 某些服务器停止工作时，数据依然可以访问。NAS 技术只是直接将产品接入存储网络，实 现了即插即用，所以安装简单、运维方便。另外，NAS 实现了不同平台之间的文件共享， 支持 windows、Unix 等多种操作系统，可以将不同系统平台下文件存储于网络中同一设备 中，降低了存储成本。 但是，NAS 的设计架构有天然的缺陷存在。它将存储操作简单而直接地转移到了网络 上，导致 LAN 必须将日常网络业务和包括备份等在内的存储访问业务一并处理。NAS 备 份过程中的带宽消耗问题不可避免地影响了网络的带宽利用效率。另外，NAS 可以很好地 支持相对更需要大量存储空间的服务，但是对那些要求频繁直接访问服务器中数据的业务 支持程度不够。 与 NAS 相比，SAN 是一种基于光纤的数据存储架构，数据传输速率与传统技术的相 比已经足够高，而且文件传输是直接与存储设备之间进行的，大大减少了资源开销，释放 了网络带宽，提高了 LAN 的利用率，同时 SAN 使服务器与各存储设备之间的连接方式从 传统主从关系变成了平等的关系，网络中任何一台服务器都可以对任何一台存储设备中的 数据进行存取操作。 与传统的存储技术相比，SAN 具有很多优势： SAN 的可扩展性高。SAN 具有网络特点，将服务器和存储设备分离的同时，还采用 了存储设备和服务器之间多对多的连接方式，而且业界标准开放，兼容性好，便于系统扩容升级。 SAN 的安全性高。存储区域网专为解决大容量存取问题而生，它采用了双环冗余连接 的方式，服务器和存储设备连接多条通路，另外还可以在网络中建立双机容错、多机集群 等，对数据的保护更加合理和有效，其安全性与传统存储网络的相比了得到很大提高。 SAN 的数据存取速度高。由于存储设备与服务器之间通过专用网络进行数据存取操作， 并且都由光纤连接，网络的整体传输性能得到了极大改善，快速存取有了可靠保证。 SAN 的配置灵活性高。通过相应的软件，可以实现跨平台的 SAN 文件共享。在 SAN 中的设备，物理位置分布更加灵活，还可以建立虚拟专用网以便不同功能的设备。 但是，从 SAN 的构架和组成来看，SAN 前期投入相对较大，在其建立初期的造价比 传统存储系统的要高，然而从长期运维的角度来看，目前 SAN 对海量数据存取来说，性价 比相对 NAS 更优异。四、SAN 的意义现代社会中，人们面对爆炸式增长的海量资讯，如何全面采集数据、保存有效信息成 为能否成功的重要因素。而当前的数据大多仍分布在与各自服务器相连的独立存储设备中， 这对数据的存取、管理、分析造成了较大困难。如果仅仅通过现有普通网络进行数据的整 理，又会大大浪费资源，还可能会遇到平台兼容性等其它的问题，从而影响工作效率。采 用 SAN 架构，可以实现数据的集中存取，可以解决上述跨平台问题，实现存储的统一管理， 提高资源的利用率，降低网络运维的成本，而且拥有灵活的扩展能力，使存储系统进一步 网络化、智能化。 当用户需要将海量信息归档且需随时查阅、或需要整合多种服务器和多台许多存储设 备、或升级现行存储系统时都可以用到 SAN 技术。现在很多高校图书馆、数据业务量较大 的企业都纷纷建立了自己的 SAN 系统，以解决数字资源占用的存储空间日益膨胀的问题， 取得了很好的效果。五、结束语存储区域网（SAN） ，将多台存储设备和服务器连接起来，利用光纤组成专用、快速、 可靠的存储网络，不仅可以减少数据变化对当前网络的压力，而且可以方便地通过网络对 存储设备进行监视和调整，降低了存储的成本，改善了网络的可控程度，是海量数据存储 方式的未来。参考文献1李群，管尊友. 实现 SAN 环境下的数据共享存储J. 电脑知识与技术，2009,5(32):8866-8867.2朱应国，王东亮. 基于 SAN 的高校图书馆存储中心的设计与实现J. 无锡职业技术学院学报，2009,8(5):44-46.3许晶宇，祝森生. SAN 在数字图书馆的应用研究J. 浙江高校图书情报工作，2006(3):20-21.4赵建翊. 构建基于 SAN 存储网络架构的烟草企业数据中心J. 信息科学，2010:52.5翟宁波. SAN 技术在勘探开发数据存储中的应用J. 江汉石油科技，2007,17(3):45-49.6朱晓虹. SAN 存储技术在校园网络系统中的应用J. 鸡西大学学报，2009,9(5):45-47.