光纤存储区域网络规划方案.docx
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光纤存储区域网络规划方案.docx
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光纤存储区域网络规划方案
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光纤存储区域网络规划方案
∙前言-
当今信息技术的发展,使我们每天穿梭于信息交汇的空间里,各个单位的业务发展和内部工作的正常运行,也越来越依赖于信息的存储和应用。
掌管单位信息构建的经理人,必然深刻感受到信息存储量的爆炸,给每个单位的业务进行所带来的冲击。
负责管理存储资源的高级管理者们,经常会发现,他们正被包围在信息旋涡中,而束手无策。
越来越多的中大型单位,开始积极寻找能够为他们业务进行和发展带来高效、安全、智能的信息存储解决方案。
而光纤通道存储网络FibreChannelStorageAreaNetwork,将是因应这个广大需求的一个适当的解决方案。
SAN(StorageAreaNetwork,存储局域网)是一种使用多年的存储技术,它可以使服务器的数据访问,处于共享且高速状态,从而提高系统运行和反应的速率,进而经过多项高端的功能,加强了数据安全的保障。
确切地讲,SAN是一种基于光通道体系的存储网络系统,它将磁盘阵列系统、磁带库系统等存储设备,通过光通道互联设备,和许多台的服务器之间,构成一个存储子网。
该子网上的存储空间,可为主服务器系统上的每一台服务器所共享。
当数据被服务器调用之前,所有的信息数据都驻留在SAN的存储设备上,当服务器调用它们以后,SAN提供海量的数据源,供客户机网络灵活调用。
这样,存储系统和主机系统,从物理上和功能上被独立出来,组成自己的网络,使主机和磁盘系统从点对点存取,上升到多对多存取的高度。
这种独立于服务器网络系统之外、使存储构成一个单独网络的技术,为中大型单位和企业,提供了服务器系统的在线扩展能力,和存储系统的无限扩展能力。
正因如此,SAN为中大型的信息中心,绘出一幅靓丽美景。
∙客户需求–
将存储统一集中,以应付逐步复杂的环境、方便存储管理、以及将来的容量成长。
∙建议方案–光纤通道存储网SAN
初期:
单台服务器通过光纤适配卡直接大容量光纤通道磁盘阵列。
中期:
多主机共享SAN资源
通过Hub或Switch将新添的服务器,连接到大容量阵列建成SAN架构,集中存储,并搭建双路径SAN,提供冗余和负载均衡SAN。
使原来的存储可以在SAN上面共享;备份设备也可在SAN上面,进行LANfree或Serverless备份。
此外,可以增加服务器,和现有的服务器形成双机容错。
长期:
较高层次复杂型存储网
建立存储服务器,把SAN环境架设一个虚拟化存储池,简化管理、并且进行镜像、复制、资料快照、异地容灾等高安全性的资料存储建设。
∙方案细节-
初期
单台服务器通过光纤适配卡直接大容量阵列
具体配置:
∙CambexFCHBA适配卡x1 .........但未来在每台服务器安装2块,对于光纤交换机和存储,形成双路径。
还可加CambexDPF双路径冗余+负载均衡功能的控制软件。
∙AttoFCHBA适配卡x1……可选,价格较便宜。
目前尚无双路径冗余功能。
∙磁盘阵列4TBx1...............提供27个盘位,安装180GBx25个硬盘为4TB。
。
SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列x1 .........具备双控制器结构,采用了StrongArm的专用阵列处理器,本次采用的是单阵列控制器,内部有256MB缓存(最大1GB),并且在扩充为两个控制器时,缓存可以镜像。
所有部件,包括控制器、电源、风扇,都支持热插拔。
自带了9-bay(厚盘)盘位。
FC24最大可达9TB,为将来容量的扩容预做准备。
。
9-bay(支持U160)*2……19”9-bay硬盘柜,电源300W*2,风扇*4,高度:
4U,内含9个热插拔抽屉背板(厚盘)。
就现有设备架构的扩容--
在将来的扩容方面,可以有以下的扩容途径:
光纤磁盘阵列的扩容
可将原来FC24阵列的单控制器,增加一个控制器,形成双控制器的冗余,并且支持了控制器再线热插拔。
FC24双控制器结构,同时还支持了缓存镜像,大大提高了数据存储的安全性。
光纤磁盘阵列的扩容
1)可通过增加硬盘柜,SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列可连接3座19”9-bay(厚盘)或是12-bay(薄盘)的硬盘柜。
最多可以安装56个硬盘。
2)可依实际情况再增加SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列。
注:
新增光纤磁盘阵列,可以用做容量扩容、卷镜像、资料快照、恢复、容灾、...等功能。
连接磁盘阵列的服务器扩容
可增加FCHub或FCSwitch,实际可连接的服务器数目,是由FCHub或Switch接口数目来决定。
未来/长期的设备架构扩容–
长期来说,将朝向较高层次复杂型存储网方向发展。
例如:
1.将原来已有的部分存储设备(SCSI磁盘阵列、备份磁带机/带库),以桥接器来集成到SAN。
使原先被特定服务器所独享的存储,可以在SAN上面形成共享;
2.在加上适当的备份软件之后,备份设备和工作,也可转移到SAN上面,进行LANfree或Serverless备份。
3.建立存储服务器,把SAN环境架设一个虚拟化存储池,集中存储,简化管理、并且进行数据的镜像、资料快照、复制、带宽加倍、异地容灾等,高安全性的资料存储建设。
∙具体实现-
由于就光纤通道协议的规范,在多台连接SAN的服务器之间,必须设置隔断或分区。
否则极有可能在系统运行时,产生服务器之间的干扰,进而引起读写延迟、当机、请求中断、故障、…等意外。
这是协议底层的内容,在设计细节和架设SAN的时候,应注意这个问题,必须特别小心处理。
在上述的方案规划里面,我们建议初期采用的是直接连接服务器的方式。
但是在以后(中期、长期)我们推荐使用16口的光纤交换机。
光纤交换机的好处除了足够而且独立的带宽优势之外,最重要的是在于其支持了分区隔断,同时Vixel光纤交换机是支持可重叠的分区方式,以及动态分区的设置,便于FCSAN的功能极大化发挥。
这是各种集线器(即使是分区/管理型的集线器)所绝对做不到的功能。
而Vixel7200光纤交换机是具备了16光纤端口,提供了总数达32Gb/sec全双工的独立带宽。
我们经常见到部分存储设备厂家,在为客户规划的时候,为了架构的暂时单纯化,而采用了集线器,或是较少端口的光纤交换机。
这样不是造成客户服务器使用上的意外困扰,在未来扩容SAN架构的时候,形成速度或是对于设备的浪费。
阶段
NT/2000服务器
FC
适配卡
FC-U160磁盘阵列
NT/2000双机容错软件
双路径冗余控制软件
16端口FC
交换机
SCSI
转FC
桥接器
说明与分析
初
期
1
1
1
0
0
0
0
最基础的存储局网,把磁盘阵列直连到服务器。
由于是光纤通道,具备了相当扩容性和延展性。
中
长
在适当时机,根据具体需要,可以增加一台存储服务器,建立异地容灾机制。
期
N
既有设备的连接
N或
Nx2
1,2
1
Nx2
1
1
采用交换机,独立带宽,双路径冗余+负载均衡,在不受彼此干扰的前提下,可以连接更多的服务器。
最高可以连接10台以上的服务器,具有独立带宽。
并且把原来的SCSI存储设备上SAN。
还可以增加阵列,与之前的阵列做镜像,在提高容量的同时,加强了资料安全性和可用度。
首先,使用FibreChannel光纤通道的存储设备,集成并架设一个简单的存储网络。
接着把这个SAN建设成为具有冗余和负载均衡的海量存储;
之后,把备份工作全部或部分转移到SAN,提供LANfree和Serverless备份。
最终将使用美国的SANsymphony软件,或者是SANAppliance硬件,建立存储服务器,将所有的存储容量予以虚拟化,纳入管理,妥善分配给多台相同或不同的服务器及其他站点。
虚拟化的存储网络SAN,可以提供Snapshot,DataReplication,RemoteMirroring,DynamicLUNMasking,…等各项高级功能,并且能够弹性增加、移除、规划、和改变存储对于各个服务器之间的分配。
这也使得数据迁移,成为容易的事情。
另外并透过GigabitEthernet与FibreChannel来提供安全、妥善管理的存储空间,给各个应用程序服务器。
∙产品说明–
初期
1.CambexFQ1000-PCFCHostAdapterx1
2.SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列(单控制器)x1(4TB以上可用容量)
中长期
1.CambexFQ1000-PCFCHostAdapterxN或Nx2
2.CambexDPF双路径控制软件xNx2(动态双路径冗余和负载均衡)
3.ATTOFC->SCSI桥接器x1(连接原有SCSI存储和磁带设备)
3.SOLFC24FC-to-Ultra160磁盘阵列x1(文件系统镜像、复制、异地容灾、…)
4.Vixel720016-portFCSwitchx1
5.存储服务器x1
(Cambex适配卡,兼容于Solaris,Linux,AIX,WindowsNT,Windows2000,…)
FCSAN存储网细部规格说明:
1.Unix双机容错软件
LIFEKEEPERHighAvailabilityforWindowsNT/2000x1
当机一次,公司的直接/间接的损失是非常多的
LIFEKEEPER为您解决当机的烦恼,免除公司因当机而造成之损失。
今日企业日益依赖计算机从事企业运作,举凡订货、配送、客户服务、金融交易、保险、订位等,皆需要稳定之伺服系统提供服务。
但事实上,企业计算机系统,若无特别的硬件或软件保护,当机之情况发生,几乎是必然的。
据美国YankeeGroup的调查显示,有35%的美国企业其每小时停机时间成本高于一万美金。
在停机时间就是金钱的考虑下,相信LIFEKEEPER会是您公司必然的选择。
LIFEKEEPER可自动侦测各种软硬件故障情况,一旦当机情况发生,LIFEKEEPER可自动切换各项服务至备机,减短当机时间至几分钟甚至几秒钟内,然后系统继续正常运作。
当系统因维护工程或软硬件升级需要主机停机时,亦可手动切换各项服务至备机。
企业计算机系统在LIFEKEEPER的保护下,可连续运作不因为软硬件故障或维护工程而中断,从而实现了系统最佳之服务性及最少的当机时间。
LIFEKEEPER–DualActive双机解决方案
LIFEKEEPER是一个双机DualActiveHighAvailability系统,支持双活动运作模式。
两服务器独立提供不同之Services,互相备援,无StandbyServer备用服务器的闲置情形。
如图,正常情况下由ServerA存取RAID上的PartitionA(可为FileSystem或RawDevice,如图上的DA),并提供servicegroupA给网络上的Clients(也就是当servicegroupA的PrimaryServer),而ServerB存取RAID上的PartitionB(可为FileSystem或RawDevice,如图上的DB),并提供servicegroupB给网络上的Clients(也就是当servicegroupB的PrimaryServer),两主机透过MonitorLink及Ethernet互相监视。
两主机皆为PrimaryServer亦各为另一台服务器的StandbyServer。
当因
(1)手动强迫切换
(2)PrimaryServer自动侦测到各种软硬件故障而强迫切换,或
(3)StandbyServer侦测到PrimaryServer当机时
StandbyServer会切换成为PrimaryServer,mountfilesystem,checkfilesystem,enablevirtualIPaddress,并激活原PrimaryServer提供之各项Service。
在完成所有切换工作后,Clients可继续正常运行。
错误侦测能力
系统层面
包含系统硬件及操作系统之错误侦测及回复。
主服务器可主动侦测关键系统硬件错误并激活主备切换(primarystandbyswitch),若因无法侦测之系统硬件或操作系统错误而导致主服务器失败时,则由备援服务器侦测及激活主备切换。
任务层面
除了系统层面的备援,LifeKeeper软件系统亦可提供个别任务作业的备援(TaskLevel)。
系统管理员可以任意设定当某关键作业异常停止时,该采取何种因应措施来补救服务系统。
资料层面
LifeKeeper系统可以任意搭配全系列的磁盘阵列,达成资料层面的最佳备援服务。
当机侦测
LifeKeeper系统采用双重错误侦测子系统,同时达到不浪费系统时间及兼顾系统备援之正确性功能。
FileSystemFailover
因文件系统损毁而导致主服务器失败时,备援服务器会自动接管,做文件系统检修工作。
DatabaseFailover
当数据库因某种原因而导致主服务器失败时,备援服务器会自动接管,重新激活数据库引擎,做rollback工作,以确保数据库之正确性。
NetworkFailover
支持TCP/IP。
因网卡故障、网线断路、或网络软件问题导致主服务器失败时,备援服务器会自动接管,做网络地址切换(IPaddressswitch),以确保网络继续运作。
SCSIDeviceFailover
当特定SCSI或是FC装置连接中断导致主服务器失败时,备援服务器会自动接管,以确保系统仍然可以存取此SCSI或是FC装置。
TaskFailover
当特定Task/Process失败导致主服务器失败时,备援服务器会自动接管,并重新执行此任务。
UserDefinedFailover
提供函式库应用程序界面(librarycallAPI),使用者可自定特殊之失败接管。
应用模式
Centralized
Server执行应用程序,Terminal透过网络获取资料及服务。
当机时,Server端激活主备切换,重新执行应用程序,然后Terminal重新登入以重获资料或服务。
就Terminal而言,不论是双机或三机解决方案,Server端皆可视为单一,使用同一主机名称。
Client/Server
Client端执行应用程序,透过网络获取资料。
当机时,Server端激活主备切换,然后Client端重新执行应用程序。
Server端视为单一,使用同一主机名称。
OLTP
透过Middleware,当机时,Server端主备切换对Client端而言是透明的,亦即不须重新登入或重新执行应用程序。
作业平台
✓LifeKeeper双机容错软件
◆WindowsNT,Windows2000作业平台
✓AFS2000双机容错软件
◆HPUNIXSERVER/HP-UX9.x
◆IBMRS6000UNIXSERVER/AIX4.x
◆CompaqProLiant/SCOUNIX
◆AT&T(NCR)UNIXSERVER/UNIXSVR4.x
◆SunSPARC/Solaris2.x
◆Linux(RedHat,Turbo,…)
2.光纤适配卡x1(假设未来将采用双路径冗余结构)
CambexFQ-1000PC光纤通道适配卡
Cambex公司简介、DPF附带说明
美国CambexCorporation(OTCBB:
CBEX)公司,具有ISO9001品保认证,是一家在SAN(FibreChannelStorageAreaNetwork)的领导厂商之一。
除了磁盘阵列,以及多项在大型主机Mainframe的配件之外,基于专业的技术和经验,Cambex更提供了完全支持WindowsNT/2000,Linux,Solaris,以及AIX的光纤适配卡系列。
尤其在IBMRS/6000AIX方面,CambexFibreQuik更是唯一可以在IBMMCA(MicroChannelArchitecture)架构下兼容的光纤适配卡。
不但如此,FibreQuik系列更支持了:
动态的路径容错冗余DynamicPathFailoverTM(DPF)以及负载平衡LoadBalance的高级功能,而且用的是64-bitDMA传输速度。
在公元1999年时,便已经推出使用在AIX环境的这项工具,在2000年时,支持了WindowsNT/2000之下的DynamicPathFailover;所以这是一件成熟的产品和技术,客户可以安心使用。
这项技术是基于Cambex的FibreQuik系列FibreChannel光纤适配卡(HBA)上,提供了完整的数据路径冗余,并且同时带来了动态的积累负载平衡能力。
在同一台系统的两块卡,是采用Active-Active同时运作的双活动模态,并在SAN架构下,提供加倍的效能。
Cambex的DynamicPathFailoverTM(DPF)的作法,是将两块FibreQuikHBA,装置到每一台服务器里面,并以两条数据路径的原则,分别连接到两个开启了容错功能的FCswitch或FCHub上,再以双路径接到磁盘阵列上。
形成了将存储资源以SAN架构,经过两条路径来提供给各服务器。
而DPF软件则聪明地监控"端点对端点"的数据传输路径完整性,而且自动侦测光纤适配卡,光纤缆线,集线器,交换机,或是磁盘阵列控制器的故障。
当侦测到任何路径上的故障时,DPF动态地将这个磁盘阵列,从故障路径重新对应到还在活动的路径上。
当这个存储网络的障碍被排除后,DPF又会动态地再将这个磁盘阵列,再重新对应到恢复的路径上头。
这个Failover/Failback的顺序,对于客户端而言,是完全地透明的,并保障了储存设备的积极可用性。
DPF在Active-Active的双活动模态时,是指两块FCHBA是可以同时存取SAN连接的存储设备的。
这样可以有效地利用到双路径,将传输效能加倍提速。
而负载平衡LoadBalance则可以动态地或是由用户端来做路径流向的相关设置。
每一台服务器(总共2台服务器)都安装2块适配卡,配合交换机、磁盘阵列、Cambex双路径控制软件,除了形成了光纤通道的双路径冗余,还具有负载均衡的优势;既提高了安全性,也有效运用了光纤通道的带宽,降低了服务器端的负担。
支持了100MB/s全双工的传输模式,把速度推到最高峰,使得光纤通道的磁盘阵列的速度,
得到最大的发挥。
每块适配卡都自带了多模光口,以光缆连接,距离可以高达500M。
而兼顾了操作系统的兼容性,包括:
WindowsNT/2000,Linux,Solaris,AIX。
1)64-bit符合PCI2.1规范
2)符合ANSIFC-PH,FC-AL,FC-FLA,FCP等光纤信号规范
3)支持WindowsNT,Windows2000,AIX,SunSolaris,Linux,…等操作系统
4)DynamicPathFailover软件,服务器和存储之间的动态路径容错(DataPathFailover)以及负载平衡(LoadBalance)的功能设置
5)自带的RISC处理器芯片,完整地执行SCSII/O命令
3.光纤交换机
Vixel7200x1
使用了1台美国Vixel的16口光纤通道交换机,以两条路径分别和2台服务器、1台光纤通道磁盘阵列相连接,形成一个无单点故障的双路径容错的SAN光纤通道存储网。
Vixel公司简介
Vixel公司是SAN领域的世界级领先供应商,是全球主要OEM客户的重要合作伙伴。
他是FCIA的创会会员,协助并且遵循着光纤通道的各种协议的指定与执行;着保障了Vixel产品的各项标准化、高性能、兼容性、和互操作性。
"据IDC统计,1997~1999年,无论是在销售设备数量上还是端口数量上,Vixel公司都占据了全球市场的领先地位。
他们提供的SAN产品有FibreChannelSwitch、FC-ALHUB、FCFabricSwitch、GBIC、和管理软件SANInSite2000。
产品被包括SUN、Compaq在内的许多厂商OEM,全球销售量已经超过了5万套。
在FabricSwitch方面,随着存储数据量的爆炸性增长,用户对Fabric网络的需求越来越多,因此Vixel在1999年推出了Vixel8100和Vixel7000系列交换机,为用户提供完全功能的支持大架构的FabricSwitch。
"
在2001年初,Vixel更是全世界第一家提供每个端口为2Gb/sec的16口光纤交换机。
这是一个具体的技术里程碑,是Vixel公司的科技和技术开发领先其他各厂家的证明。
随即,接受了许多的OEM订单,为SAN的科技应用、和Vixel公司的运作,再创造了另一个高峰。
高速性能和可靠性的完美结合
Vixel7200FabricSwitch交换机为基于SAN的应用,提供了前所未有的高性能。
通过采用高度分布的体系结构,实现公认的最高读写性能。
经过优化的7000系列,实现了最大的速度和性能,同时还提供了业内领先的互操作能力,使之成为能在范围广泛的存储环境中,满足绝大多数要求苛刻的应用的—最优秀Fabric交换机。
一流的管理支持
最先进的SANInSite2000管理工具,为Vixel7000系列交换机,提供了管理支持。
高度智能化的检测和全方位流量管理,允许简便地优化SAN的性能。
SANInSite可以发现、监视、管理多厂商的SAN设备。
特点和好处
1)提供至少16个光纤GBIC端口,均采Full-Duplex,累计带宽达32Gb/sec.每个连接端口都可以热抽换。
为关键事物型应用,提供了性能支持。
2)每个端口可以支持1Gb/s,自动查验/配置设备,为最终用户提供了使用上的灵活性。
可设定为Fabric,Host,RAID,JBOD,…并具有自我侦测连接设备的能力,提高效能.均支持32个框架缓冲FrameBuffers,FL_Port,F_Port,E_Port,Stealth-3Port.
3)第三代Fabric交换机,实现多厂商的互操作能力,保护了投资。
4)高度分布的体系结构,提高了可靠性和可用性。
5)无阻塞的交换核心,提高了速度和稳定性。
6)可设置的重叠式动态端口分区,并可在线改变设定.支持LIPZoning,InstantLoop,FabricConnect,ExpertMode。
有效隔断无关的服务器之间,可能发生的读写延迟、当机、请求中断、故障、…等,并且确保SAN备份工作的顺利完成。
7)每个端口最高的缓冲器,提供了与流量负载无关的、无等待的性能。
8)通过基于JAVA开发的SANInSite管理软件,经由S
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