儲存區域網路

**儲存區域網路**（英語：**storage area network**，縮寫作 **SAN**）是一種連接外接儲存裝置和伺服器的架構。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，連接到伺服器的儲存裝置，將被作業系統視為直接連接的儲存裝置。除針對大型企業的企業級儲存方案外，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 使用的是基於檔案的通信協定，例如 NFS 或 SMB/CIFS 通信協定就被明確的定義為遠端儲存裝置，電腦請求存取的是抽象檔案的一段內容，而非對磁碟進行的塊裝置操作。

## 網路類型

大多數儲存網路使用 SCSI 介面進行伺服器和磁碟機裝置之間的通信。因為它們的匯流排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媒介（比如連接電纜）。相對地，它們採用其它底層通信協定作為鏡像層來實現網路連接：

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

## 儲存共享

出於歷史原因，資料中心中最初都是 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記憶體應用，並且被視作無數個「虛擬硬碟機」（例如 LUNs）。本質上來說，SAN 就是將一個個儲存「孤島」使用高速網路連接起來，這樣使得所有的應用可以存取所有的磁碟。

作業系統會將 SAN 視為一組 LUN，並且在 LUN 上維護自己的檔案系統。這些不能在多個作業系統 / 主機之間進行共享的_本地_檔案系統，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檔案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，沒有類似快取同步的機制，所以可能發生資料遺失的情況。因此，在主機之間通過 SAN 共享資料，需要一些複雜的進階解決方案，例如 SAN 檔案系統或者電腦叢集。撇開這些問題，SAN 對於提高儲存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儲存空間。SAN 的一項典型應用是需要高速塊級別存取的資料操作伺服器，比如電子郵件伺服器、資料庫、高利用率的檔案伺服器等。

相對地，NAS 允許多台電腦經過網路存取同一個檔案系統，並且會自動同步它們的操作。由於 NAS head 的引入使得 SAN 儲存可以被容易地轉換為 NAS。

## 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。

## 優勢

記憶體的共享通常簡化了記憶體的維護，提高了管理的靈活性，因為連接電纜和記憶體裝置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 可以被重新組態，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資料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 的應用檔案總管 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資料中心。

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儲存陣列。這就使得儲存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 裝置。因為 IP 廣域網路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 協定就成為了通過 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 快取、儲存快照、卷克隆（Business\_Continuance\_Volumes, BCV）等。

## SAN 基礎設施

SAN 通常利用光纖通道拓補結構，這種基礎構架是專門為儲存子系統通信設計的。光纖通道技術提供了比 NAS 中的上層協定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路中網路段的組建。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 裝置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 架構帶來潛在的擴充性，讓不同的光纖網在不需要合併的條件下交換資料。這些技術解決方案各自使用了專有協定元素，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）的光纖通道對映。

## 相容性

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相容。儘管基本的 FCP 儲存協定總是相容標準的，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相容性的方案，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、高效能的企業儲存操作中。通常我們不會見到只有一個磁碟機的 SAN，相反地，SAN 通常都是連結了數個大型磁碟陣列的儲存網路。因為 SAN 裝置通常都是比較昂貴的，所以在桌上型電腦計算上，光纖通道匯流排配接器是比較罕見的。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資料中心環境。目前大多數的桌面電腦依然使用 NAS 協定的技術，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資料傳輸速率，所以在企業資料中心市場以外，SAN 的應用可以極大的提高這一領域的工作效率。

單節點頻寬使用控制，有的地方也稱為「服務品質」（quality-of-service，QoS），在影片編輯工作室中是一個尤其重要的特性，它可以在可用頻寬不足的條件下確保頻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 儲存虛擬化

儲存虛擬化是指將物理記憶體完全抽象為邏輯記憶體的過程。物理記憶體資源將被整合為記憶體池，由此來建立邏輯記憶體。此操作可以給使用者展現資料儲存的邏輯空間，並且透明地操作對映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整合不同廠商的磁碟陣列，使之稱為一套整體的儲存裝置，以便於對其進行統一的操作。

## 參考文獻

## 外部連結

* Introduction to Storage Area Networks（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - 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 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Storage Networking World Knowledge Center （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Are SAN virtualization solutions right for you? （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Virtual-Strategy Magazine （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Storage Virtualization White papers