SAN技术白皮书 (4)

输，好像所有设备是共享1Gigabit/s传输的一部分。在实际中，Stealth模式交换处理是在口对口的基础上干涉环（loop）的处理，并且在多个1Gigabit/s段上交换数据。

图2-3 Stealth模式的switch 配置。

每个连到switch中主机和RAID具有1Gigabit/s的连接。

对于典型的存储设备读写数据操作，一个8口交换器（switch）以Stealth模式进行操作能支持4个并行的仲裁环（AL）交换或是一个累计4Gigabit/s的吞吐量。更多的系统带宽和可扩展性靠级联switch来实现。在这个带宽上，允许网络设计者可以按应用的要求来分布仲裁环（AL）设备，而不存在共享介质仲裁环（AL）共享1Gigabit/s带宽所蕴含的限制。stealth模式交换使得专用高带宽的磁带设备成为可能，而在仲裁环（AL）中是不可能的。

由于逻辑仲裁环（AL）实际上是由一些1Gigabit/s段所组成，Stealth模式支持了大型存储网络配置。单个仲裁环（AL）的地址空间适合126个节点，建立大型的物理环（loop）是不合理的。

1Gigabit/s的总带宽由126个活动节点平分，对每个节点会产生不到1兆的吞吐量并且严重打击了实现仲裁环（AL）的目的。典型的仲裁环（AL）配有5-30个设备。使用Stealth模式的switch进行存储网络配置，在多个段上支持100多个节点是合理的并且克服了仲裁环的局限，不使性能下降。

在一般的仲裁环（AL）环境中，设备通过环初始化序列或LIP来获取它们的仲裁环口地址（Arbitrated Loop Port Address简称AL_PA）,每当一个设备加入到一个环（loop）中时,它发出一个LIP。这样引起所有的设备挂起当前的工作，并获得一个新的或以前的口地址。一旦环（loop）分配了地址，高级协议查询允许主机识别它们的目标阵列。虽然这一过程很快，但它对环loop活动也会产生混乱。

在Stealth模式中，AL_PA的分配是由switch来控制的。Stealth3

模式的交换器（switch）可以配置成限制LIP4的传播。以便一个节点的引入或删除不会影响所有的设备。例如：如果有一个新设备，它已经连接到了hub上，并该hub连接到了switch的网口上，当该设备启动时，环初始化序列（LIP）可以被限制在该口的设备上。在其它网口上的主机和磁盘阵列可以继续交换数据而不受打扰。支持非打扰存取，对于磁带备份，视频和数字记录等应用是很关键的。通过限制环初始化，Stealth模式提供非中断高速连接来保证应用的完整性。环初始化的广播是可以配置的参数，它可以在switch网口一级进行开启和关闭。

采用图形化配置工具可以很方便地以Stealth模式定义每个口的设备类型。一个口可以支持对于stealth操作的单个或多个设备，主机和目标设备可以在网口一级被隔离来取得最大的吞吐量。

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stealth 【音标】：[stelθ]

环初始化序列

Stealth模式也可以简化设备的物理分布，一个数据中心可能希望集群服务器，磁盘阵列和磁带子系统在物理上分别放置在不同的地方。如果这些设备连接到一个仲裁环集线器（AL hub）上，独占的电缆必须连接到各个地方的设备上来建立一个扩展的星型互连。采用stealth模式的交换器（switch），主机和磁盘阵列可以分配到集线器（hub）的不同段上，有效地降低了电缆的复杂性并提高了吞吐量。

图2-4 由于stealth模式交换允许在fabric中并行交换， 交换器（switch）能够级联起来建立大型的虚拟环（loop）。 对于磁带备份和带库应用是理想的解决方案。5

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JBOD(Just Bundle Of Disks)译成中文可以是\简单磁盘捆绑\或者“磁盘簇”，通常又称为Span。以三个硬盘组成的Span为例，其数据存储方式如图所示：Span是在逻辑上把几个物理磁盘一个接一个串联到一起，从而提供一个大的逻辑磁盘。Span上的数据简单的从第一个磁盘开始存储， 当第一个磁盘的存储空间用完后， 再依次从后面的磁盘开始存储数据。Span存取性能完全等同于对单一磁盘的存取操作。Span也不提供数据安全保障。它只是简单的提供一种利用磁盘空间的方法，Span的存储容量等于组成Span的所有磁盘的容量的总和。

结论：Stealth模式的交换器（switch）解决了在同时支持fabric和AL设备时出现的主要矛盾：Switch要求fabric登录同大部分HBA和存储阵列不能进行fabric登录的矛盾。这样的存储网络产品在支持真正fabric的同时，还要适应非fabric的设备的要求。Stealth模式是将光纤通道主机适配器（FC HBA），磁盘阵列，FC-SCSI桥接器（bridge）和仲裁环集线器（AL hub）集成在一起的唯一可行的解决方案。光纤通道交换器（FC switch）通过分区还支持虚拟专用存储网络，并且是可完全在SNMP6的基础上进行管理。

在选择SAN设备时，必需明确HBA和存储设备控制器是适应AL的还是适应Fabric的。Switch的网口是F_Port还是FL_Port, 还是两者都支持。明确了这些才能将设备正确地接入到SAN网络中。

3. RAID磁盘阵列

RAID是Redundant Array of Inexpensive Disks的缩写, 可直译为“廉价冗余磁盘矩阵”。磁盘阵列是由许多硬盘按一定的规则，如分条（Striping）、分块（Declustering）、交叉存取（Interleaving）等组成的一个快速、高可靠、超大容量以及超强I/O吞吐能力的智能存储子系统。它在阵列控制器的管理和控制下，实现快速、并行或交叉存取，并有较强的容错能力。从用户的观点看，磁盘阵列虽然是由几个甚至是上百个盘组成，但仍可以认为是一个单一的磁盘，其容量可以高达几十TB。

使用RAID存储子系统具有以下优点： (1) 可以将许多磁盘用一个逻辑卷来表示；

(2) 可以将数据分割成许多条带（strips）存储在多个盘上，这样并行读写这些盘上的数据提高了磁盘的访问速度。采用RAID技

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SNMP(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)的前身是简单网关监控协议(SGMP)，

用来对通信线路进行管理。SNMP的目标是管理互联网Internet上众多厂家生产的软硬件平台，因此SNMP受Internet标准网络管理框架的影响

术，随着磁盘的增加，可以增加访问速度。 (3) 可以通过数据镜像或校验码来提供容错技术。

3.1 RAID级的意义

RAID技术是高效磁盘读写算法，标准的RAID写操作，包括如：RAID4或RAID5中所必需的校验计算，需包括以下几个步骤： ●从校验盘中读取数据 ●从目标数据盘中读取数据

●以旧校验数据，新数据及已存在数据，生成新的校验数据 ●将新校验数据写入校验盘 ●将新数据写入目标数据盘

磁盘阵列使用了将RAID写操作过程流水线化技术，极大提高了读写性能，这些技术都使用到了磁盘阵列控制器上的缓存，其容量可已高达128MB，甚至更高。

当主机将一个待写入阵列RAID组中的数据发送到阵列时，阵列控制器将该数据保存在缓存中并立即报告主机该数据的写入工作已完成。该数据写入到阵列硬盘的工作由阵列控制器完成，该数据可继续存放在Cache中直到Cache满，而且要为新数据腾出空间而必须刷新时或阵列需停机时，控制器会及时将该数据从Cache写入阵列硬盘中。

这种缓存回写技术使得主机不必等待RAID校验计算过程的完成，即可处理下一个读写任务，这样，主机的读写效率大为增加。

当主机命令将一个数据写入硬盘，则阵列控制器将该数据写入缓存最上面的位置，只有新数据才会被控制器按缓存的方式最后写入硬盘。

下面将分别介绍各个级别的RAID校验技术。

(1) JBOD—单个磁盘控制

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