存儲區域網絡

儲存區域網絡（storage area network，縮寫作 SAN）是一種連接外接存儲設備和伺服器的架構。人們採用包括光纖通道技術、磁碟陣列、磁帶櫃、光碟櫃的各種技術進行實現。該架構的特點是，連接到伺服器的存儲設備，將被作業系統視為直接連接的存儲設備。除針對大型企業的企業級存儲方案外，隨著在2000年後價格和複雜度的降低，越來越多的中小型企業也在逐步採用該項技術。

與SAN相比較，網路附加儲存NAS使用的是基於文件的通信協議，例如NFS或SMB/CIFS通信協議就被明確的定義為遠程存儲設備，電腦請求訪問的是抽象文件的一段內容，而非對磁碟進行的塊設備操作。

## 網路類型

大多數存儲網路使用SCSI接口進行伺服器和磁碟驅動器設備之間的通信。因為它們的總線拓撲結構並不適用於網路環境，所以它們並沒有使用底層物理連接介質（比如連接電纜）。相對地，它們採用其它底層通信協議作為鏡像層來實現網路連接：

- 光纖通道協議（FCP, Fibre Channel Protocol），最常見的通過光纖通道來映射SCSI的一種連接方式。
- iSCSI，基於TCP/IP的SCSI映射。
- HyperSCSI，基於乙太網的SCSI映射。
- ATA over Ethernet，基於乙太網的ATA映射。
- 使用光纖通道連接的FICON,常見與大型機環境。
- Fibre Channel over Ethernet（FCoE），基於乙太網的FC協議。
- iSCSI Extensions for RDMA（iSER），基於InfiniBand（IB）的iSCSI連接。
- iFCP或SANoIP基於IP網路的光纖通道協議（FCP）。

## 存儲共享

出於歷史原因，數據中心中最初都是SCSI磁碟陣列的「孤島」群。每個單獨的小「島嶼」都是一個專門的直接連接存儲器應用，並且被視作無數個「虛擬硬碟驅動器」（例如LUNs）。本質上來說，SAN就是將一個個存儲「孤島」使用高速網路連接起來，這樣使得所有的應用可以訪問所有的磁碟。

作業系統會將SAN視為一組LUN，並且在LUN上維護自己的文件系統。這些不能在多個作業系統/主機之間進行共享的本地文件系統，具有非常高的可靠性和十分廣泛的應用。如果兩個獨立的本地文件系統存在於一個共享的LUN上，它們彼此沒有任何機制來知道對方的存在，沒有類似緩存同步的機制，所以可能發生數據丟失的情況。因此，在主機之間通過SAN共享數據，需要一些複雜的高級解決方案，例如SAN文件系統或者電腦集群。撇開這些問題，SAN對於提高存儲能力的應用有很大幫助，因為多個伺服器可以共享磁碟陣列上的存儲空間。SAN的一項典型應用是需要高速塊級別訪問的數據操作伺服器，比如電子郵件伺服器、資料庫、高利用率的文件伺服器等。

相對地，NAS允許多台電腦經過網路訪問同一個文件系統，並且會自動同步它們的操作。由於NAS head的引入使得SAN存儲可以被容易地轉換為NAS。

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## SAN-NAS混合應用

儘管NAS和SAN有所區別，但還是有方法可以提供兩項技術均被包括在內的解決方案。

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## 優勢

存儲器的共享通常簡化了存儲器的維護，提高了管理的靈活性，因為連接電纜和存儲器設備不需要物理地從一台伺服器上搬到另外一台伺服器上。

其它的優勢包括從SAN自身來啟動並引導伺服器的作業系統。因為SAN可以被重新配置，所以這就使得更換出現故障伺服器變得簡單和快速，更換後的伺服器可以繼續使用先前故障伺服器LUN。這個更替伺服器的過程可以被壓縮到半小時之短，這在目前還是一個只在新建數據中心才使用的相對新潮的辦法。現在也出現了很多新產品得益於此，並且在提高更換速度方面不斷進步。例如Brocade的應用資源管理器Application Resource Manager可以自動管理可以從SAN啟動的伺服器，而完成操作的時間通常情況只需要幾分鐘。儘管此方向的技術現在仍然很新，還在不斷演進，許多人認為它將進入未來的企業級數據中心。

SAN也被設計為可以提供更有效的災難恢復特性。一個SAN可以「攜帶」距離相對較遠的第二個存儲陣列。這就使得存儲備份可以使用多種實現方式，可能是磁碟陣列控制器、伺服器軟體或者其它特別SAN設備。因為IP廣域網通常是最經濟的長距離傳輸方式，所以基於IP的光纖通道和基於IP的ISCSI協議就成為了通過IP網路擴充SAN的最佳方式。使用傳統的物理SCSI層連接的SAN僅僅可以提供數米的連接距離，所以這幾乎根本不能滿足災難恢復的不間斷業務的需求。這項SAN應用的需求在美國911恐怖襲擊事件之後，顯得尤為突出，並且在薩班斯-奧克斯利法案和類似的法律事務中幾乎成了必須特性。

磁碟陣列的，加速了許多功能的發展，包括I/O緩存、存儲快照、卷克隆（Business_Continuance_Volumes, BCV）等。

## SAN基礎設施

SAN通常利用可切換光纖通道拓補結構，這種基礎構架是專門為存儲子系統通信設計的。光纖通道技術提供了比NAS中的上層協議更為可靠和快速的通信指標。光纖是一種在概念上類似區域網中網路段的組建。典型的光纖通道SAN可以由若干個光纖通道交換機組成。

在現今，所有的主流SAN設備提供商也都提供不同形式的光纖通道路由解決方案，以此來為SAN架構帶來潛在的擴展性，讓不同的光纖網在不需要合併的條件下交換數據。這些技術解決方案各自使用了專有協議元素，並且在頂層的架構體系上，有很大的不同。他們經常會採用基於IP或者基於同步光纖網路（SONET/SDH）的光纖通道映射。

## 兼容性

光纖通道SAN在早期發展的時候，有一個問題是不同硬體廠商的交換機並不完全兼容。儘管基本的FCP存儲協議總是兼容標準的，但是一些上層的功能卻無法完成很好的互操作。與此類似的還有許多主機的作業系統，它們也會在共享某些光纖網路時候產生不良反應。在技術標準最終確定之前，市場上曾經出現了許多解決兼容性的方案，這些創新也都為標準制定提供了幫助。

## 家用SANs

SAN通常被用在大型的、高性能的企業存儲操作中。通常我們不會見到只有一個磁碟驅動器的SAN，相反地，SAN通常都是連結了數個大型磁碟陣列的存儲網路。因為SAN設備通常都是比較昂貴的，所以在桌上型電腦計算上，光纖通道總線適配器是比較罕見的。基於iSCSI的SAN技術曾經被寄望成為相對便宜的SAN方案，但最終它仍然沒有走出企業級的大型數據中心環境。目前大多數的桌面電腦依然使用NAS協議的技術，比如CIFS和NFS。

## 媒體和娛樂產業中的SANs

影片編輯工作室總是會需要非常高的數據傳輸速率，所以在企業數據中心市場以外，SAN的應用可以極大的提高這一領域的工作效率。

單節點帶寬使用控制，有的地方也稱為「服務質量」（quality-of-service，QoS），在影片編輯工作室中是一個尤其重要的特性，它可以在可用帶寬不足的條件下確保帶寬以一個合理的優先級被分配使用。Avid Unity、蘋果公司的Xsan以及Tiger Technology的MetaSAN都向影片工作室特別提供了帶有此功能的SAN解決方案。

## SAN存儲虛擬化

存儲虛擬化是指將物理存儲器完全抽象為邏輯存儲器的過程。物理存儲器資源將被整合為存儲器池，由此來創建邏輯存儲器。此操作可以給使用者展現數據存儲的邏輯空間，並且透明地操作映射實際物理位置的過程。目前這種機制都是由每個新近生產的磁碟陣列內部提供的，使用的是廠商專有的解決方案。儘管如此，虛擬化多磁碟陣列的目的是在網路上集成不同廠商的磁碟陣列，使之稱為一套整體的存儲設備，以便於對其進行統一的操作。

## 外部連結

- Introduction to Storage Area Networks - Exhaustive Introduction into SAN, IBM紅皮書

### SAN軟體的相關文章和白皮書

- whitepapers.techrepublic.com Virtualization white papers
- InfoWorld Virtualization Report on Top 10 SAN Lessons
- SearchStorage Storage Software Links
- Storage Networking World Knowledge Center Are SAN virtualization solutions right for you?
- Virtual-Strategy Magazine Storage Virtualization White papers