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SAN存储网络解决方案

有一天,我们的一个重要客户来电告诉我们,他再也不能从“信息主管”这个头衔上找到丝毫的荣耀了!

两年前,他到这家知名的企业上任时“让信息化为企业的发展提供最好的润滑剂”的就职宣言渐已远逝,只是两年的时间,他和信息化之间的角色定位已经悄然发生了置换----原被委以管理和规划好企业信息化重任的他,逐渐在丧失自己的职权,直到今天他发现自己已经被企业的信息化给完全烧焦了头皮……

【业务情况】

在一个阳光明媚的早上,我们的技术专家应客户的邀请到他们计算机中心参观,还未进入信息中心机房,机房大楼外面的两台大大的空调压缩机正在轰轰运作,强大的风力已造成了旁边的树木像在四五级风力下摇摆着。大家都在感叹这空调的功率强悍,玩笑之间,大家也进入了客户的计算机机房,呈现在大家面前是排列整齐的一排排机柜,轰隆隆的机器运转声音一阵阵传入大家的耳朵,震耳欲聋!

客户告诉我们,该计算机机房已经为他们服务了十几年了,中间也改造了两次,机房的一部分计算机还是当时通过各个部门整合过来的,里头运行的系统很多已经过时,但还在“艰难”维护着,它们由于是早期的设备,通常都是“大块头”,耗电量通常较大,并且也是整个机房的安全隐患之所在点(旧设备,散热系统已经老化;电源老化,同时又没有相应的告警系统可以接入到现时机房的中央控制系统,因此火灾的高危点就在它们身上);而机房大部分的计算机是后来新购的设备,但也有五六年的使用周期了,这些设备的“东家”最近也经常来跟他们申请升级系统和设备(由于单位内部的改革,他们取消了各部门独立采购的权力,而把管理和采购决定权集中在“信息中心”这个部门来)。

客户他现时答应其他部门的要求也不是(涉及到经费和方案问题),不答应也不是(业务部门的确有这方面的需求),这使他现在很是烦恼、头疼。上周,单位相关决策层的领导还专门与他一起开了个会,讨论信息中心建设的问题。从会议的讨论意见来看,决策层领导已经统一了基本意见,就是要好好重新审视一下信息化的建设,不能让信息化影响到单位的发展和建设。

单位决策层相关领导在会议已经明确表态:该升级的系统要升级,该抛弃的系统就要抛弃,减少能耗,统一管理,提高生产效率,提升单位(企业)的效益,信息化一切都要为了单位(企业)未来的发展需要而服务!

客户带我们一起参观了机房环境和条件,过程中,我们也明显感觉到了他的焦虑和迷茫,要平衡投资和回报,又要符合各个部门的生产要求。在提出需求的部门中,有的部门需要大的数据存储空间,但已经没有任何槽位可以增加硬盘了,要增加容量只能升级服务器了!而有的部门需要高性能的系统要求,经常要求服务器的性能是越高越好,而这意味着大笔的投资!而有的部门对数据的安全性很高,特别要求数据要多备份两份到磁带上,而每次备份要一两个小时,甚至是三四个小时,人在机房可不是很好受!而有的部门综合兼顾了以上几个问题的。

同时作为信息中心的主管,他还不能简简单单的满足现有部门的需求即可,他还要与单位的决策者沟通,需要了解到单位未来的发展方向和具体阶段需求,才能更好去规划和实施计算机信息中心的建设。

参观了客户的计算机中心和参与了早期各主要部门的信息化讨论会议之后,很快地一整天也就过去了,短短一整天的了解是否太少,是否太表面化了解了?但总监还是给我们说了他的想法:事情要一步步做,饭要一口口吃。结合我们的多年服务经验,先根据客户的实际情况整理出一个大体的实现计划,方好继续了解,客户现在也是摸着石头过河,他是盲人摸象,而我们首先要做的就是把大象的整体面貌告诉客户,然后再来具体实现和介绍大象的每个部位,这样才让客户有个明确的方向和具体的实现路线!

总监不愧是我们的资深项目经理,任何事情面前他都不慌不乱,条理清晰。于是,我们在告别了客户之后,回到公司,梳理起多年来的成功经验和各种客户碰到的实际问题,一一拿来对比和参照…….

【解决方案】

客户与我们技术部门的同事一起针对客户的系统情况进行分析,讨论正在热火朝天中进行,技术部人称“火眼金睛”小陈的话就首先拉动了大家的情绪:客户的系统多种多样,数据的存储一直采用服务器本身内置的磁盘,这种模式容易导致如下问题:

(1) 由于受传统的服务器体系结构和SCSI的限制,存储容量会被限制在一定的容量(而且这个容量一般不超过500G)之内,超过这一容量就不能再扩充;
(2) 磁盘没有采用任何保护技术来提升系统的抗风险能力,任何一个硬盘损坏都将直接导致数据丢失;
(3) 数据盘和系统盘通常都是同一SCSI通道,应用数据的读写经常还要与系统进行抢夺资源,特别是当系统内存资源不够的时候,系统需要大量借用磁盘的交换分区来提高系统的处理能力时,性能的下降更加明显;

小陈的话得到了大家的一致赞同,纷纷表达了对这个问题的看法,出谋献策。总结了一下,客户首先要解决的问题包括:

(1) 把分散的数据集中存储起来,在这个集中的存储池中,客户可以“按需索取“空间,同时存储池的大小,由客户”按需购买“,也即当客户有需要时,该存储池是可以随时”扩大“的,既保护了客户现有的投资,也方便了管理;并且存储池系统要是现时、未来的一种高效、安全的数据传输平台。

(2) 一个具有良好容错能力的存储系统,以应对各种偶然性错误和意外情况,及时采取的预防或补救措施,预防数据丢失。实现业务7×24的高可用服务。
(3) 要能减少对网络和CPU资源的占用,让网络系统、服务器系统能专心去应对实际的生产请求和服务。

有了方向,大家就可以有的放矢了,SAN是Storage Area Network的缩写,即“存储区域网络”,它是独立于服务器网络系统之外,几乎拥有无限存储能力的高速存储网络。这种网络采用高速的光纤通道作为传输媒体作为一种专用存储网络,一致得到了大家的认可。它有别于IP网络,以太网在数据传输上是低效率的,这是由其协议所决定的。SAN是网络服务器群的后端,采用FC该专用协议连接成高速专用网络,使网络服务器与多种存储设备直接连接。SAN的最大特点就是可以实现网络服务器与存储设备之间的多对多连接,而且,这种连接是本地的高速连接。

同时,相对于FC网络,IP网络是不安全的,数据在传输过程中容易被病毒篡改(因为基于IP网络的病毒多如牛毛)。而SAN架构的优势在于,强大的扩展性、多种存储设备的集中和新架构支撑下的新型数据应用方式,在安全意义下负责可持续的存储和数据传输。

有了SAN,客户的业务系统实现了存储系统的整合,以日立数据系统公司(HDS)的AMS系列企业级智能存储系统作为存储系统的核心存储平台,IBM等高性能主机系统可以通过Emulex等FC主机总线适配卡(HBA)与博科通讯系统有限公司(Brocade)的智能交换机进行连接,实现与存储平台的高速数据交换。

从上图来看,客户采用了SAN专用的存储网络作为新的应用数据存储通道和空间,它明显解决了客户的几个实际问题:

几乎无限的扩展能力,HDS最低端的产品其最高存储容量都可以达到40TB,几乎是现在每个独立的主机系统内部存储空间的100百倍以上!

SAN具有极高的访问带宽,提升了主机系统的存储带宽,由于大量的数据存在于高速的SAN存储池中,减轻了服务器与客户机之间的通讯带宽。对于大数据量的访问操作我们都可以通过SAN来完成。通过把原来的应用数据存储通道要与原有的主机操作系统的交换数据通道独立开来,把存储应用数据的任务分配给专业的存储系统,解放了主机的系统资源,特别是宝贵的CPU和内存资源! 

利用专业的存储系统内置的RAID保护技术、热备盘保护技术、数据写CACHE操作镜像保护(双控制器)、断电CACHE数据保护技术(通过电池来实现)等来保障应用数据的安全!

数据的集中,也方便了管理员的管理与维护,原来是一个人盯着几十、甚至是几百套主机系统(这里头还包括了异构平台的问题),而现在转变为只盯着一套专业的存储系统,管理员的技能可以集中精力去提升管理和为何这一套系统。这样一来,专业和熟练的技能去应对一套系统,要比分散注意力去管理和维护几十套系统来得容易,也不容易出问题!

通过Brocade的硬件分区功能(zoning)和HDS的主机端口捆绑(mapping)技术,可以细化到具体的LUN只能被某块HBA卡(或某台主机)所识别,可以为SAN存储系统构建一个可靠的安全环境。

客户在这个讨论和总结的气氛中,也慢慢融入了这种活跃的讨论气氛当中,他说:看来利用FC协议的SAN的确能提高和优化现有系统的性能问题,也能起到一定保护数据的作用,但我还有一些疑问,从上面的SAN存储网络图来看,如果我们采用的存储设备远远不止于40TB,那样岂不是也跟原来的主机内部存储一样,碰到了容量限制的问题?

此时,我们的“万花筒”小雨在听完客户一番疑虑的话后,接着说:这个问题在SAN存储网络中很好解决,在SAN中,除了高性能的特点之外,还具有几乎拥有无限存储能力,请看下图(小雨立马站到“白板”前面,拿起笔来刷刷几下在上图上增加了几根线):

小雨边画边解析道:如果原来的存储设备容量已达到了极限,而又有新的存储容量需求,那么可以直接再增加一台新的存储设备,通过光纤线直接与Brocade光纤交换机连起来,这样空间又有了一倍的扩增,而这种扩展方式,理论是无限的!当然,我们也注意到,光纤交换机的端口数量是一定的,如果光纤交换机端口不够(比如增加了主机又或者增加了存储),那么又可以通过扩展光纤交换机(两台光纤交换机之间“级联”起来,形成一个更多端口数量的光纤交换机):

“当然,上图只是简要表达了一下SAN的扩展能力,并不表示就只有那样的扩展能力而已,我们记得的是:SAN是几乎拥有无限存储能力的存储网络,其更大的好处是减少了网络的复杂性。服务器仅需要与 SAN的单一连接,不会被文件服务任务造成任何麻烦,因而将可能拥有更长的生命。在 SAN中传输数据,还可减少广域网的负担,并有望延长这些设备的寿命,于是用户将有能力根据需求的增长不断对SAN进行升级。“

“另外,客户现时也有些服务器采用双机群集(比如IBM的HACMP)的形式以保证应用系统的高可用性。每个群集均拥有自己独立的存储设备,各个群集上的不同应用导致存储的需求增长率不同。有些服务器极需扩充存储设备,而另一些服务器的存储设备又闲置,造成资源的极大浪费。同时服务器的集群首先要求服务器之间数据的接管,而高速数据通道共享独立存储的方式是实施服务器集群的基础。这些问题在通过采用SAN的存储网络之后,将可以得到解决!另外,SAN已经是得到了国内外几乎所有重要数据中心的一致认可和实践,是久经考验的。”小雨的一席话,大家都点头表示支持!

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