SAN存储方案.doc

XXXXXXX网络存储系统投标方案 一. 前言XXXXXXX图书馆为了适应网络环境下的信息海量存储和网络环境下的数据安全问题，启动了针对该要求的图书馆项目。在此，我们非常感谢XXXXXXX图书馆为我们提供了这个机会。我们非常珍惜这一机会，非常荣幸地向XXXXXXX图书馆提交这份XXXXXXX图书馆投标方案。希望能够通过我们的努力，能够利用国内外的先进技术，为XXXXXXX图书馆解决校园网存储整合的实际问题。二. SAN存储结构介绍美国*公司一直致力于新技术的开发推广，对业界作出了许多重要的贡献，开放存储区域网(SAN)就是美国*公司对存储行业的杰出贡献之一。美国*公司开创了全面开放的SAN，并在SAN解决方案中保持领导地位。使用户能够在关键任务的应用环境中部署一个开放的SAN的解决方案。它支持在异构SAN环境中的多厂商互相可操作性，并显著地降低总体拥有成本(TCO)。XX公司是全球光纤处理器的最大提供商，即全球80%以上的与光纤接口有关的设备均由XX公司提供，其中包括：主机光纤接口卡、光纤交换机/集线器接口、光纤磁盘阵列控制器上的协议转换器等。同时XX公司也是开放UNIX操作系统大最大平台提供商。因而XX公司在统一SAN文件系统标准的过程中必将承担起领导者的地位。XX公司在SAN的其它方面的发展一直处在领导者的地位。如在线磁盘逻辑卷的划分（LUN）、在线SAN设备的管理，包括自动查找新的设备，自动恢复错误/故障等。目前XX公司所有的存储设备，包括磁盘产品，磁带产品都已经能够平滑过渡到SAN，从而保证目前用户的投资。XX公司的SAN解决方案最大的一个特点是其开放式的特点。即XX公司的SAN-Equation不仅能够管理XX公司的服务器和存储产品，而且能够管理包括其它厂商存储产品在内的所有设备，这样就能够真正作到保护用户的投资，同时成为真正意义上的SAN解决方案。其未来的前景就是用户的SAN中不仅有XX，IBM，SUN等公司的服务器设备，同时有所有厂商的存储设备，而其管理软件是与XX公司提供的集中式SAN管理软件。这样一来用户就可以根据自己的需求来选择适合的产品，而不需要担心它是否能够成为SAN的一部分。SAN是当今存储界的一个热门技术，它也代表着存储的将来的发展方向。Strategic Research的一份分析报告指出：从1998年到2003年， 用户投资在SAN上的费用将增长10倍。另外，INTERNET的发展需要快速得到网络数据，跨平台地存取网络数据、安全地使用网络数据，同时企业用户希望充分利用存储资源，有效管理存储资源，并根据需求灵活地扩展存储、并根据需求灵活地扩展存储资源，这些都成为推动SAN的主要动力。2.1 SAN的产生SAN的产生来自用户对快速存取数据的需求。但网络管理员不难发现在服务器和存储设备之间的连接上存在着非常严重的瓶颈。问题在于这类连接大多还依赖于SCSI接口，SCSI接口是一项点到点的技术，这一技术并不是非常优越，它能够满足80年代的存储要求。但由于最近10年中计算机的处理能力大幅度提高，存储需求也进一步增长，继续沿用这一技术已经不能满足需求。服务器和存储设备之间的连接非常重要，采用SAN就能提高性能、可靠性以及灵活性。SAN是基于光纤通道的千兆位速率网络，能够为服务器和存储设备之间提供更高的吞吐能力、支持更远的距离和更为灵活的连接方式选择，这种网络可以构建成交换式或是共享式访问网络，和现在的处理方式相比，这种方式能提供更好的灵活性、更强的故障恢复功能以及更多的诊断信息。SAN标准最早就是为了多个服务器之间通过专用的高速网络来共享存储和更加有效地管理存储设备所设计，而NAS的设计目的是为了客户端通过现有LAN来共享存储所设计，它主要是基于文件的共享来实现，在性能、可靠性和可用性方面要求不是太高，追求管理简便，因而成本会相对较低。NAS目前也可支持将数据库放在NAS设备上。但由于NAS设备内部所固化的操作系统是专为文件共享所优化，它本身不能作为应用服务器，也就是说，当NAS作为应用服务器的数据库存储设备时，客户端的数据访问要花费三倍的带宽，如果某一客户端想读取数据时，它得通过LAN将访问需求传送到应用服务器上，应用服务器再通过LAN去NAS上读取数据，经过应用服务器的再处理再通过LAN将数据送到客户端。所以，SAN是在服务器和存储器之间高速访问不可替代的技术。SAN的基本思路是将LAN上的存储移到主要由存储组成的SAN上， 使得数据的访问、备份和恢复不影响LAN的性能，这样在突发性大数据量访问时，网络性能不会有大幅下降。SAN将以前必须通过服务器的本地存储，发展为网络存储。SAN主要依赖光纤通道技术，形成自己的SAN网，并利用SAN交换机与LAN上的服务器沟通。SAN带来的另一大好处是管理简单方便，SAN能自动识别，配置新的存储设备，并根据使用情况平衡SAN内不同存储设备间的负载，进行存储设备间的数据复制备份。 美国*公司认为，SAN 适用于中、大型企业的服务器和存储设备的连接，而NAS更使用于小型工作组中客户机对存储设备的访问。2.2 SAN的组成及结构SAN通常由服务器（主机）、存储设备（磁带和磁盘阵列）以及网络连接设备和多路路由器组成，所有这些设备都连接到光纤通道交换机上。SAN也可以应用在FC-AL光纤通道仲裁环网络中。FC-AL允许每个环上接入多达126设备，这些设备可以直接接到光纤通道交换机上，或是按顺序接到与交换机相连的集线器上。此外，光纤通道SAN还能够减轻服务器的负担，将数据传输的额外负担转移到存储设备和SAN。光纤通道SAN结构既可以设计成共享式的网络也可以设计成交换式访问网络。在共享式的SAN中，所有设备共享同一个兆位环。这种结构的问题是，随着设计的增加，吞吐能力必然下降。但对于小型应用环境来说，基于光纤通道交换机的主干网络可以提高SAN的总吞吐量，也许是可以接受的。一个交换机结构就可以用来组成光纤通道交换机结构。通常情况下，只有每一个存储设备的网卡能够连接到基础结构上时，从交换式结构上才能够访问所提供的服务、操作系统和应用软件。企业可以采取将交换和共享两种SAN形式合并在一起， 现在的问题是哪部分SAN需要采用交换式，哪部分需要采用共享式。 主要考虑的因素包括成本和升级能力。网络中具有多个服务器有超过500GB数据的智能阵列，这种环境应该采用交换式SAN网络，对一个具有三台服务器，多个RAID陈列和一个磁带系统的中型企业来说， 采用交换机的方式也许更为合适-对RAID陈列和服务器采用交换式连接，同时通过仲裁环来接入多个磁盘，对磁带系统则采用桥接方式，同时不要忘记，由于这SAN是基于交换机的， 允许故障隔离， 同时还能够提供其他交换式结构的服务。究竟哪些SAN应该采取共享方式，哪些SAN网络应该采取交换方式，还要根据具体情况而言，数据存储的总量多少并非是采取何种SAN的唯一考虑因素，而应该考虑和事务交易相关的数据有多少，距离要求，存储设备的管理、可用性及灾难恢复的需求和管理和应付配置变化的能力。决定应该从如何访问企业的关键数据开始，在存储方面则应该从并行SCSI连接开始，如服务器是一人控制点， 当服务器出现故障，重新启动也许需要30到90秒钟，这对于一个提供在线服务事务交易的公司而言，也许就意味着上千万美元的损失，因而最好不要选择共享式的SAN，因为它不能除去重新启动时间，仲裁环路还要进行环路初始化处理，而这将导致所有设备的重新启动。假如存在同时访问数据的需求，那最好采用交换式结构的SAN网络。 如果存储需要在多个建筑物之间完成，SCSI设备的集线器和中断器，距离也将限制在70米范围内， 10公里或更远距离之外的数据中心要求很高的带宽进行数据同步，而这只有交换式SAN网络才提供。采用仲裁环路的共享式SAN和交换式结构之间的成本相差并不大，但采用交换式结构以后所提供的可用的管理信息却将节约大量的管理成本，当对可用性要求比较高时，交换式结构也是更为合适的选择，通过使用分布式加锁管理或是分区机制，网络管理员可以将SAN设计成隔离的工作组（如分成市场部和工程部等），或是操作系统环境（如NT和Unix系统），尽管它们事实上连接在同一个网络交换机上。为了对存储的数据进行备份，这一网络设计中应该包括直接连接到交换式结构中的磁带设备。于是网络管理员就能够建立完整的备份策略对Unix系统和NT系统环境进行备份。2.3 SAN的特点SAN存储系统结构具有以下特点：1. 开放的标准，适合于服务器和存储设备之间的共享SAN标准最早就是为了多个服务器之间通过专用的高速网络来共享存储和更加有效地管理存储设备所设计，经过近十年的发展，已经成为非常完善的标准。各主流厂商均遵循开放的观念，保证各家设备之间的互连性。在物理连接上是采用已经成熟的光纤技术实现。磁盘系统可以同时连接当今商业企业的主要计算机环境，包括XX-UX，Sun Solaris,IBM AIX，Mainframe MVS,multi-vendor NT等。从而将容量巨大的信息快速传输给不同计算平台的使用者，还可以在开放系统环境之间构架信息通道，从而确保企业各部门依据需要分享即时信息。2. 高性能的数据存取SAN采用的链路连接是通过光纤，光纤本身具有抗干扰能力强，传输距离长，传输速度快的特点，目前具有的速度是1000Gbit/S，而且最关键的是，基于SAN架构，服务器和存储设备之间的协议是专为数据密集型存取所设计，是在服务器和存储器之间高速访问不可替代的技术。3. 具有高度的可扩充性基于SAN架构的存储设备，本身具有可扩充性。而且一旦SAN架构构建以后，可以很容易增加存储设备，而且，这些存储设备均可以作为一个整体来共享，它们可以作为一个卷或多个卷来共享。在SAN的架构下，存储是独立于应用的。4. 具有无与伦比的可靠性作为关键性应用中，设备的可靠性是必须考虑的。在SAN架构中，主机和光纤交换机，和存储设备之间的连接均是冗余的，冗余的通路带来的好处，在正常情况下，是带宽的扩充，实现自动负载均衡，如果某一通路出现问题，它又可以作为另一选择路径，保证系统的可用性。SAN的存储设备内部，本身也考虑很多系统的高可用性，如磁盘通常是连接到两台光纤环路上或两个控制器上，内部的总线或连接也均是多通道的，电源，风扇等等均是冗余的。5. 基于SAN的备份恢复、灾难恢复等多种解决方案目前具有多种基于SAN架构的解决方案，比较典型的是包括远程冗余解决方案和零停机时间备份。它可以通过异地远程的两台阵列实现数据的同步，独立于操作系统和应用，一旦某地的系统出现问题，可以很快地切换到异地，保证系统的应用。数据的备份和恢复也是一个数据密集型访问的应用，如果基于LAN，要占用大量的带宽，前台响应将极为缓慢，因此，在SAN的架构下，可以实现LAN-free的备份解决方案，Severless的备份解决方案和零停机时间的备份解决方案。XXXX公司向XXXXXXX图书馆提供的图书馆，就是基于SAN结构的。三. 用户需求分析根据用户环境， 我们作如下需求分析：3.1 容量需求分析根据用户提供的数据, XXXXXXX图书馆目前共有服务器10台，为Windows2000服务器。所有系统的存储都是独立存储，没有集中统一的存储整合。3.2 服务器和SAN端口分析XXXXXXX图书馆将现有多种平台服务器大多集中在一起, 方便于SAN架构的实施。建议对于重要服务器进行双光纤配卡及双光纤交换机的完全HA配置，目前已有服务器和SAN设备.3.3 其它需求整合后的数据中心系统是一套开放的、整合的、高效的、高性能存储系统（包括磁盘、磁带及相应的软件等），用来存放、保护XXXXXXX图书馆重要数据。同时建立相应的管理机制，对方案中的存储设备进行集中管理和监控。系统必须稳定可靠，并具有充分的可扩展性；系统必须满足XXXXXXX图书馆数据资料的增多和的可扩展要求。四. 方案建议XXXX有限公司从用户的实际需求出发，结合计算机技术的发展方向，对SGM数据中心系统的方案进行了全面考虑。整个系统方案考虑到系统的高可用性、运行性能、高可扩充性、开放性、可维护性、用户操作的简易性以及充分保护用户投资等诸多方面的需求。高可用性：要满足XXXXXXX图书馆校园网络存储数据中心系统7X24小时不间断运行要求，大量数据的不可丢失性。高性能：首先硬件平台要可以胜任系统中性能的要求，满足各种应用对硬件平台在大数据量、高反应速度条件下有良好的性能的要求。高可扩充性：要在处理能力和存储容量上满足到新业务和用户不断增长的要求。充分保护用户投资：不仅考虑到对现有硬件资源、有形资产的充分利用，而且考虑到对软件资源、人力资源等无形资产的保护。开放性：要能符合国际标准，支持各种主流厂商的产品。XXXXXXX图书馆图书馆是一个综合的系统，对系统的要求是需要具有非常高的可靠性。在此次方案的设计中，我们对系统的配置采用了多重的冗余配置。从双光纤阵列控制器、双主机双光纤适配卡、集群等多种技术，保证了系统设计中无单点故障，确保系统具有非常高的可靠性。 4.1 数据存储系统设计原则根据XXXXXXX建设的实际需求，我们提出数据存储系统的设计原则。4.1.1 可扩展性计算机系统的进一步发展必导致对存储容量的极大需求，因此数据存储系统必须满足突发性信息增长有效管理的需要。为了保证存储系统的扩展能力，建议使用模块化磁盘阵列存储设备，其入门成本低，可有效保护投资，同时又可根据业务增长的实际需要，随时添加磁盘存储设备，使系统存储容量不断提升。存储系统扩展能力最重要的保证是所采用的存储结构与技术，建议使用业界主流的和先进的存储区域网（SAN）结构，SAN这一网络化的存储结构，使存储系统容量和性能的扩展变得极为方便。同时存储虚拟化的技术也是必不可少的。存储虚拟化技术将各自独立的物理存储设备映射成逻辑上的整体虚拟存储池，实现了存储资源的共享和灵活分配，真正提供了满足在发展情况下对信息有效利用和实施有效管理的能力。 4.1.2 开放性由于各种原因，在相当长的时期内，电子化必然要面对在异构操作环境下实现信息共享甚至存储共享引发的难题，以做到应用方便、减少重复投资和保护已有投资。由于校园网内应用环境复杂，运行平台多种多样，因此要求数据存储系统必须能适应异构操作环境。 采用SAN存储区域网络结构可以很好地解决这一问题。SAN结构的一个主要特点是网络化环境，方便支持多种服务器和操作系统平台。同时存储设备的开放性也至关重要。在这方面，XX公司具有明显优势，XX公司作为IT整体解决方案供应商，在异构环境互连方面具有丰富的集成经验；而且XX公司产品始终遵循工业标准，与第三方硬件或软件供应商采取的是友好合作方式，而不是独家垄断。因此，XX的存储产品具有业界最好的互连性，能支持业界所有主流的主机和操作系统平台，可以确保在异构操作环境下实现信息和存储共享。4.1.3 高可用性数据将成为业务的关键载体，必须确保任何时刻数据都是可以获得和完整的，确保其系统的高可用性。数据存储系统的高可用性应从以下方面进行考虑： 存储系统的高可靠性，如磁盘阵列冗余控制器、冗余电源、风扇，RAID保护级别、在线备份磁盘等； 数据备份与恢复，不仅要考虑数据的定期磁带备份，还须考虑数据备份对业务系统的影响、备份数据的可恢复性、恢复时间等； 系统容灾，在保证业务数据安全的前提下，还须考虑在发生以外灾害时，业务系统的快速恢复能力。在这些方面，XX公司可提供完整的业务系统高可用解决方案。XX的企业级虚拟阵列不仅具有高度的硬件冗余和可靠性，而且其虚拟化技术将传统阵列硬盘故障恢复的重建时间（窗口）大为缩短，有效避免了阵列重建期内硬盘故障导致系统崩溃的危险。同时，XX公司还提供了零停机时间备份和即时恢复解决方案，数据备份不会造成业务系统的停顿，而存储系统一旦发生故障，也可通过即时恢复手段迅速进入正常运行。XX的容灾解决方案更是在业界遥遥领先成功实施案例超过其他所有厂商总合的两倍。所以，XX公司的存储系统及解决方案，不仅保证的存储系统和数据的高可用，而且保证了业务系统的高可用。4.1.4 可管理性为保障存储系统在任何时刻能连续运行，避免因人工管理和维护存在的盲点，以及滞后反应可能引发的差错，存储系统要求具有易管理性，尽可能实现存储管理自动化与智能化。XX *企业虚拟存储阵列带有存储区域网络管理控制台，可以从单一工作台对存储区域网络实现全面管理，包括： 存储设备状态监控 存储容量分配和使用管理 存储系统安全管理 存储系统性能分析 存储网络链路负载均衡与故障切换 存储网络流量分析 存储网络故障诊断 数据备份与恢复管理 数据远程复制与容灾管理等XX的存储系统管理软件还可与网络管理和系统管理集成，系统管理员可以从单一控制台，通过单一界面，实现对主机、存储、网络和应用的全面管理。更为重要的是，XX的虚拟存储技术将物理上分离的存储设备映射成单一而完整的虚拟存储池，使系统管理员可以简单地通过浏览器，对所有存储资源实行统一和全面的可视化管理。4.1.5 高效率 全网存储系统构成要适应主流发展技术的方向，特别是要提供对形成网络存储体系的支持，满足多方面业务应用的需要，主要是存储资源共享的要求，即存储资源不依附于单个的设备，是根据应用需要可分配的。同时XXXXXXX校园网业务和数据容量需求的增长，也使得存储资源的利用率和投资保护问题变得十分重要。XX企业级虚拟阵列*的虚拟存储技术突出特点之一就是实现了存储资源的共享和动态调配，从而使存储系统具有极高的使用效率。传统磁盘存储系统以RAID磁盘组为物理单位，不可避免地会出现某些磁盘组容量不足，而另外很多磁盘组容量利用率又非常低的情况，在面临存储资源不足的难题的同时，有造成了存储资源的极大过剩和浪费。统计调查表明，传统磁盘存储系统的存储空间利用率低于45%。而*虚拟阵列将所有物理磁盘存储设备映射成了虚拟的逻辑存储池，存储池中的所有资源都可根据业务实际需要分配，并可根据业务的变化做动态调整，使存储资源的利用率大大提高，达到80%，从而将存储容量的使用成本降低了近一半。这对于用户将是巨大的投资保护。4.2 数据存储系统总体设计XXXXXXX图书馆规模将为目前共有服务器10台，为Windows2000服务器。为连入SAN结构，主机根据型号选择光纤适配卡，和存储系统通过光纤交换机相连。系统配置对重点服务器采用了全冗余的方式，以保证系统的高可靠性。建议使用XX企业级虚拟存储阵列E*光纤通道磁盘存储系统构建XXXXXXX数据存储系统。数据存储系统结构如下图所示：1.1.1.1. LAN光纤交换机2Gb光纤8 TBXX VA虚拟阵列4.2.1 高性能*光纤通道虚拟磁盘阵列为采用最新技术的虚拟化存储系统，采用端到端的2Gb光纤连接，前端提供4个主机连接端口，后端提供4个硬盘控制接口，从各个环节全面保证了高传输带宽，确保了存储系统的高性能。*的存储虚拟化技术将数据分布到磁盘阵列的所有硬盘上，而不再像传统磁盘阵列那样，将数据分布局限于RAID磁盘组的几块硬盘内。因此，一次数据访问将执行对阵列中所有硬盘的读写，并发的硬盘读写使数据访问的机械延迟大大减少，也使*磁盘阵列的数据访问速度成倍提高。可见，存储虚拟化技术为XX的*光纤通道磁盘阵列提供了极高的性能，而且，*的性能还会随着硬盘数量的增加而不断提升。4.2.2 高可用存储区域网络的连接采用双光纤通道交换机交叉冗余连接模式，*磁盘阵列配置双冗余控制器，并做缓存镜像，磁盘阵列系统的电源和风扇均为热插拔，并支持N+1冗余，光纤硬盘支持热插拔，并支持在线热备份盘的使用，系统支持RAID 0+1，5等主要RAID保护级别。整个存储区域网络系统的设计消除了单一故障点，具有极高可可靠性。*磁盘阵列还提供一系列虚拟化存储技术，这些虚拟化技术帮助*阵列实现了零停机时间备份与即时恢复，和远程数据复制与容灾的解决方案。所以*阵列不仅具备硬件级的高可靠性，而且利用存储虚拟化技术充分保证了数据的高度安全，以及业务系统的高可用。4.2.3 可扩展*阵列可根据用户需求提供最基本配置，降低了入门成本。同时系统又具有极强的扩展能力，完全满足XXXXXXX校园网业务增长对存储容量的需求。4.2.4 高效率*阵列的存储虚拟化技术将物理存储设备虚拟化成逻辑存储池，实现了存储资源的共享，并可做到存储资源的动态分配，充分适应大型关键业务如数据库应用的需求。同时虚拟化技术消除了传统磁盘阵列无法避免的存储空间利用率不高的问题，完美地解决了存储资源不足与过剩之间的矛盾，使存储资源的利用率大大提高，真正保护了用户的投资。4.2.5 可管理XX的*阵列自带了集成的系统管理控制台，通过单一的控制台，系统管理员就可以对*磁盘阵列系统进行全面的管理，包括系统配置、状态监控、性能优化、故障分析、数据备份、远程容灾等。结合XX提供的系统管理工具，还可对*阵列的运行状况进行预测分析，及时发现可能出现的故障，消除隐患，做到防患于未然。*磁盘阵列系统的管理方式为十分友好的全图形界面，系统管理员只需对管理界面上的设备图标进行鼠标点选和拖放即可，直观、方便，大大提高处理响应速度，也大大降低了系统管理人员的培训费用和日常运行维护成本。4.2.6 开放性*磁盘阵列系统支持所有业界主流的主机和操作系统平台，具有良好的开放性。系统设计采用工业标准化技术，设备部件通用性强，维护方便，并且与第三方的产品具有良好的互连性。4.3 数据和设备的管理4.3.1 虚拟虚拟技术把存储设备的硬盘空间根据用户要求组成存储池( STORAGE POOL), 根据每个应用对存储单元的要求(如空间大小、RAID保护级别等), 从池中申请相应的单元构成虚拟盘(VIRTUAL DISK-VD)即可使用，无需繁烦的设置. 这种数据集中方式的优点是很明显的: 提高空间利用率：存储池由于集中规划、调配, 所以磁盘空间的浪费现象大大减小, 相对于非虚拟的存储技术, 存储空间利用率可以从50%提高到80%左右.动态扩展：存储池和虚拟盘动态扩展, 无需中止应用即可完成扩展, 且扩展 第 16 页