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(共14张PPT)
项目5
SAN服务器的配置与管理
数据存储技术与应用
主编：崔升广
CONTENTS
CONTENTS
01
项目陈述
02
必备知识
03
项目实施
项目5 SAN服务器的配置与管理
存储区域网络（Storage Area Network，SAN）是一种面向网络的、以数据存储为中心的存储架构。SAN采用可扩展的网络拓扑结构连接服务器和存储设备，并将数据的存储和管理集中在相对独立的专用网络中，向服务器提供数据存储服务。以SAN为核心的网络存储系统具有良好的可用性、可扩展性、可维护性，能保障存储网络业务的高效运行。本章讲解SAN基础知识、FC SAN概述、IP SAN概述、iSCSI协议栈以及FCoE概述等相关理论知识，项目实践部分讲解SAN服务配置与管理以及多路径链路iSCSI虚拟磁盘应用部署等相关知识与技能。
5.1 项目陈述
项目5 SAN服务器的配置与管理
5.2.1 SAN基础知识
5.2.2 FC SAN概述
5.2.3 IP SAN概述
5.2.4 iSCSI协议栈
5.2.5 FCoE概述
5.2 必备知识
项目5 SAN服务器的配置与管理
传统SAN的主要支撑技术是光纤通道（Fibre Channel，FC）技术。与NAS完全不同，它不是把所有的存储设备集中安装在一个服务器中，而是将这些设备单独通过光纤交换机连接起来，形成一个光纤通道存储在网络中，然后再与企业的局域网进行连接，这种技术的最大特性就是将网络、设备的通信协议与存储传输介质隔离开，因此存储数据的传输不会受网络状态的影响。
目前处于迅速成长的IP SAN存储，是在传统的FC SAN的基础上演变而来的。IP SAN是在以太网上架构一个SAN存储网络，把服务器或普通工作站与存储设备连接起来的存储技术。IP SAN在FC SAN的基础上更进一步，它把SCSI协议完全封装在IP协议之中。简单来说，IP SAN就是把FC SAN中光纤通道解决的问题通过更为成熟的以太网实现，从逻辑上讲，它是提供区块级服务的SAN架构。
1．SAN概述
2．SAN组网
3．SAN组件
4．DAS和SAN的区别
5.2.1 SAN基础知识
项目5 SAN服务器的配置与管理
5.2.2 FC SAN概述
随着当今社会对信息存储需求的空前增加，对信息存储系统的性能，信息网络的利用率和信息的备份、容灾能力都有更高的要求，SAN可以很好地满足数据统一存储、企业数据共享、远程数据容灾等的需要。随着IT技术的迅速发展及各种数据的集中化，建立一个基于SAN的存储体系结构也已经成为信息化的必然之路。FC SAN是当今SAN网络中的主流，在高性能应用环境中占主要份额。
1．FC SAN基础知识
2．FC协议栈
3．FC与SCSI协议关系
4．FC典型组网拓扑和连接设备
5．FC端口
6．FC分区（zone）的概念
项目5 SAN服务器的配置与管理
早期SAN网络采用光纤通道进行块数据传输，因此早期SAN指的是FC SAN。在实际应用中，如果企业要使用SAN网路进行数据存储，需要购买FC SAN存储网络相关的设备组件，其昂贵的价格和复杂的配置限制了中小型企业，尤其是小型企业的部署使用。因此，为了提高SAN存储网络的使用，满足中小型企业的需求，工程师们提出并设计了IPSAN方案。
IP SAN指基于IP协议传输的网络存储系统，其使用标准的TCP/IP协议，可在以太网上进行块数据的传输，无需配置专门的FC网络，如图5.16所示，为IP SAN的拓扑结构。
5.2.3 IP SAN概述
项目5 SAN服务器的配置与管理
1．IP SAN网络架构的优缺点
IP SAN具有如下优点。
（1）接入标准化。
（2）传输距离远。
（3）可维护性好。
（4）带宽扩展方便。
（5）成本低。
IP SAN的缺点如下。
（1）数据安全性。
（2）TCP负载空闲引擎。
（3）占用IP 网络资源。
5.2.3 IP SAN概述
项目5 SAN服务器的配置与管理
2．IP SAN组网形式
IP SAN组网形式可分为直连组网、单交换组网和双交换组网。
（1）直连组网。
（2）单交换组网。
（3）双交换组网。
3．FC SAN和IP SAN对比
下面从网络速度、网络架构、传输距离、管理维护、兼容性、性能、成本、容灾、安全性等方面对FC SAN和IP SAN进行分析和对比。
5.2.3 IP SAN概述
项目5 SAN服务器的配置与管理
5.2.4 iSCSI协议栈
SCSI允许连接设备数量较少，SCSI连接设备距离非常有限，基于IP网络的iSCSI诞生。iSCSI是层次协议，iSCSI节点将SCSI指令命令描述符块（Command Descriptor Block，CDB）和数据封装成iSCSI包协议数据单元（(Protocol Data Unit，PDU）后传送给TCP/IP层，再由TCP/IP协议将iSCSI包封装成IP协议数据，然后发送到以太网上进行传输，如图5.20所示。
所有的SCSI命令都被封装成iSCSI协议数据单元PDU，利用TCP/IP协议栈中传输层的TCP协议封装TCP/IP数据包，提供可靠的传输机制。
1．iSCSI协议栈工作原理
2．iSCSI存储设备与主机连接方式
3．iSCSI应用场景
项目5 SAN服务器的配置与管理
以太网光纤通道（Fibre Channel over Ethernet，FCoE）是由美国国家标准委员会ANSI定义的一种融合网络技术，是以光纤通道FC存储协议为核心的I/O整合方案。FCoE是将FC帧封装到以太网帧中，以实现在以太网基础设施上传输光纤信道信号的功能。
1．FCOE产生背景
2．FCoE的优点
FCoE的优点如下。
（1）精简网络结构，增强业务灵活性。
（2）节约资源，降低成本。
（3）兼备以太网的扩展性，保留光纤通道的高可靠性。
3．FCoE协议栈
4．FCoE面临的挑战
5．FCoE应用场景
5.2.5 FCoE概述
项目5 SAN服务器的配置与管理
5.3 项目实施
5.3.1 SAN服务配置与管理
5.3.2 多路径链路iSCSI虚拟磁盘应用部署
项目5 SAN服务器的配置与管理
5.3.1 SAN服务配置与管理
当多数企业由于FC SAN的高成本而对SAN敬而远之时，iSCSI（Internet SCSI）技术的出现，推动了IP SAN在企业中的应用。大多数中小企业都以TCP/IP协议为基础建立了网络环境，iSCSI可以在IP网络上实现SCSI的功能，允许用户通过TCP/IP网络构建存储区域网，为众多要求经济合理和便于管理的中小企业的存储设备提供了直接访问的能力。
由此可见，IP SAN实际上就是使用IP协议将服务器与存储设备连接起来的技术，基于IP网络实现数据块级别的存储。在IP SAN的标准中，除了已获通过的iSCSI，还有FCIP、iFCP等协议标准。其中，iSCSI发展是最快的，它已经成为IP存储技术的一个典型代表。基于iSCSI的SAN的目的就是要使用本地iSCSI 导向器（Initiator）和iSCSI 目标（Target）之间来建立SAN。iSCSI的两个组件如下。
1． iSCSI目标服务器安装
2．iSCSI服务端虚拟磁盘配置与管理
3．iSCSI客户端虚拟磁盘配置与管理
项目5 SAN服务器的配置与管理
5.3.2 多路径链路iSCSI虚拟磁盘应用部署
多路径解决方案使用冗余的物理路径组件（适配器、电缆和交换机）在服务器与存储设备之间创建逻辑路径。如果这些组件中的1个或多个发生故障，导致路径无法使用，多路径逻辑就使用I/O的另一条路径以使应用程序仍然能够访问其数据。
Windows Server 2019中的多路输入输出（Multi Path Input Output，MPIO）功能包含1个设备特定模块分布式存储管理器（Distributed Storage Manager,DSM），该模块提供以下负载平衡策略。
（1）故障转移。不执行负载平衡。应用程序需要指定1个主路径和1组备用路径，主路径用于处理设备请求，备用路径阻塞状态。如果主路径发生故障，服务器会自动启用其中备用路径。
（2）故障恢复。故障恢复是指只要首选路径有效，所有I/O都指向首选路径。如果首选路径发生故障，I/O将被定向到备用路径，直到首选路径功能恢复为止。
（3）循环。DSM以轮询方式使用I/O的所有可用路径。
1．多路径I/O服务安装
2．多路径iSCSI虚拟磁盘部署

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