IPSAN FCSAN理论比较之一

IPSAN与FCSAN两种存储技术优劣对比IP SAN与FC SAN两种存储技术优劣对比随着IP SAN兴起，IP存储已经越来越广的呈现在用户面前。

当然，IP存储不应仅仅局限于iSCSI或者说是企业构建的IPSAN，比如FCIP(基于IP协议的光纤通道)，iFCP(Internet光纤信道协议)或是最近讨论较多的FCoE(基于Ethernet的光纤通道)以及InfiniBand都是IP 存储的不同技术。

在iSCSI出现以后，用IP技术搭建存储区域网络不再是不可能的事情，越来越多的SAN使用iSCSI技术来搭建。

仅仅几年，多数用户已经考虑使用IPSAN的技术来替代原本需要使用FCSAN 的物理架构。

当然，如果用户的网络架构内已经遍布光纤交换机，IPSAN 自然也不会迅速替代原有的系统。

但是对那些规模不大却需要SAN存储架构的企业来说，他们的首选确实是IPSAN存储网络。

IP SAN与FC SAN应用优劣对比相对于IPSAN，FCSAN的弱点是明显的。

它无法使存储设备随它在Internet上运行，从而无法满足应用前端对存储数据“随时随地”的要求。

FCSAN的物理覆盖也有限。

同时，受限于国内昂贵的租用价格，也许只有中国的电信运营商可以用得起远距离的FCSAN。

而IPSAN最显著的特点就是具有价格低廉以及无限长度扩展的优势。

它的价格是FC无法比拟的，尤其是当用户需要较长的传输距离时，IPSAN的优势就不言而喻了。

这些使iSCSI的发展成了必然，其市场价值是很多服务器和存储厂商看中的，也是无法承担FCSAN高成本光纤基础结构的市场客户所看中的。

通过集SCSI、以太网和TCP/IP等技术于一身，IPSAN的优点可以概述为：建立在常见和稳定的工业标准上，IT工作人员对IP技术熟悉，容易接受和实施;由于TCP/IP协议附件减少了聘请专业人员的需要，所以安装和维护成本较低，使用iSCSI创建SAN架构，企业总体拥有成本更低;由于减少了不同的网络和布线，使用常规以太网交换机而不必专用光纤通道交换机，很大程度提高了互操作性和成本;传播更为便捷。

FC SAN与IP SAN的比较SAN（Storage Area Network，存储区域网络）是一个由存储设备和系统部件构成的网络。

所有的通信都在一个与应用网络隔离的单独的网络上完成，可以被用来集中和共享存储资源。

SAN不但提供了对数据设备的高性能连接，提高了数据备份速度，还增加了对存储系统的冗余连接，提供了对高可用群集系统的支持。

简单地说，SAN是关联存储设备和服务器的网络。

它和以太网有类似的架构。

以太网由服务器、以太网卡、以太网集线器/交换机及工作站组成。

SAN则由服务器、HBA卡、集线器/交换机和存储装置所组成。

面对迅速增长的数据存储需求，大型企业和服务提供商开始选择SAN作为网络基础设施。

SAN网络具有出色的可扩展性，理论上最多可以连接上万个设备。

事实上，SAN比传统的存储架构具有更多优势。

传统的服务器连接存储通常难于更新或集中管理。

每台服务器必须关闭才能增加和配置新的存储。

相比较而言，SAN不必宕机或中断与服务器的连接即可增加存储。

SAN 还可以集中管理数据，从而降低总体拥有成本。

利用协议技术，SAN可以有效地传输数据块。

通过支持在存储和服务器之间传输海量数据块，SAN提供了数据备份的有效方式。

因此，传统上用于数据备份的网络带宽可以节约下来，用于其他应用。

SAN可以分为FC SAN和IP SAN。

开放的、标准化的光纤通道技术使得FC SAN非常灵活。

FC SAN克服了传统上与SCSI相连的线缆限制，极大地拓展了服务器和存储之间的距离，从而增加了更多连接的可能性。

改进的扩展性还简化了服务器的部署和升级，保护了原有硬件设备的投资。

但是，FC SAN也存在很多不足之处。

FC SAN的传输距离通常不超过50公里。

因此，FC SAN还不能有效地整合更多的主机与存储的需求。

虽然光纤通道（Fibre Channel）技术有统一的标准，但各家厂商却有不同的解释。

时至今日，互操作性仍是FC SAN实施过程中存在的主要问题。

FC SAN的三种拓扑架构SAN网络依据组成架构主要分为两种，即FC SAN和IP SAN。

FC(Fibre Channel，光纤通道)主要用于构建具有高传输速度的存储网络。

光纤通道的相关技术标准是由国际信息技术标准委员会(INCITS)的T11技术委员会制定的。

FC SAN在架构上通常以光纤作为传输媒介，因此具有传输速度快、可靠性高、传输距离远等特点。

目前，光纤通道的传输速度已经达到4Gb/s。

预计到2008年，8Gb/s FC SAN的相关产品将会问世。

FC SAN支持三种基本的拓扑架构，包括点对点、仲裁回路及交换式光纤网络。

点对点(Point-to-Point)拓扑架构这是最简单的一种拓扑架构，允许两节点之间直接通信。

这种架构常用于将一台存储设备直接连接到一台服务器的环境。

点对点的连接方式虽然架构简单，且能提供高速传输能力，但在扩充性方面受到限制。

如果想在点对点的环境中新增任何存储设备，只能在服务器上安装多个适配卡，并分别与每台机器建立连接。

仲裁环路(Arbitrated Loop)拓扑架构这是一种单向的环状架构。

在仲裁环路中，每个节点的发送器将数据传送到下一个节点的接收器，环路中的所有设备必须根据仲裁进行数据存取。

当环路中的某一节点欲向另一个目标节点发送数据时，必须先取得使用的许可，在获得许可后，发送节点与目标节点将建立起点对点的传输通道。

采用仲裁环路架构，可连接127台存储设备，虽然扩充性得到增强，但在性能上仍受到限制。

比如，所有设备共享带宽时，同一时间仅能存在单一连接，致使传输效率受到影响。

交换式光纤网络(Switched Fabric)拓扑架构交换式光纤网络即服务器与存储设备间通过交换机进行连接。

这种通过交换机构建的光纤网络传输效率更高，各装置间的传输连接可同时存在，并且支持区域划分(Zoning)，系统的安全性得以增强，同时扩充性也非常好。

IP SAN更简单IP SAN是基于TCP/IP数据传输技术构建的存储区域网络，可以将SCSI的指令通过TCP 通信协议传送到远方，以达到控制远程存储设备的目的。

优点缺点
IP-SAN 1.部署成本低
2.共享网络（IP网络复用，提高网络利
用率）
3.维护简单
4.适合远距离传输
1.传输效率低（正常IP网络
利用率不足50%）
2.传输安全性低
3.传输延时无保障
4.一般占用大量主机资源（对
于普通网卡不带TOE功能）
FC-SAN 1.传输效率高
2.传输安全性高
3.传输延时极小
4.占用主机资源少
5.技术成熟
6.应用范围最广的专业存储架构
1.部署成本较高
2.需要专属网络
优点缺点
NAS 1.容易安装，容易维护
2.数据共享
3.跨平台文件共享
4.远程访问
5.减轻服务器的负担
6.充分利用网络带宽
1.不适合做数据库存储
2.独立的存储设备
3.传输速率低成为瓶颈
主要适宜文件存储的解决方案
优点缺点
iSCSI 与IP SAN 1.可连接性能超群，基于现有的以太网络架
构，可自然扩充到WAN,LAN，是远程数
据传输的最佳解决方案
2.可提供与FC级别的高可用性
3.可加强的性能及高可用性，可扩展性
4.虚拟存储与集中管理，易于整合
5.整体成本低
6.超远传输距离
7.未来万兆以太网的前景
1.不低的前期成本投入
2.协议尚未最后定稿
3.目前带宽还依然不如FC通
道
基于文件和数据块的高中端存储解决方案。

DAS / NAS / IP SAN / FC SAN区别DAS：服务器直接后挂存储设备，最经济的一种结构。

NAS：网络上直接挂接的存储设备，其实就是处于以太网上的一台利用NFS、CIFS等网络文件系统的文件共享服务器。

SAN是网络上的磁盘，NAS是一个网络上的文件系统。

IP SAN：应用iSCSI技术的SAN（storage area network）网络，传输介质为IP网。

FC SAN：是应用光纤技术的SAN网络，传输介质为光纤，性能最高，目前使用最广。

1.直连方式存储(Direct Attached Storage-DAS)存储设备是通过电缆（通常是SCSI接口电缆）直接到服务器。

I/O请求直接发送到存储设备。

这种方式是连接单独的或两台小型集群的服务器。

它的特点是初始费用可能比较低。

可是这种连接方式下，对于多个服务器或多台PC 的环境，每台PC或服务器单独拥有自己的存储磁盘，容量的再分配困难；对于整个环境下的存储系统管理，工作烦琐而重复，没有集中管理解决方案。

所以整体的管理成本较高。

PC中的磁盘或只有一个外部SCSI接口的JBOD都属于DAS架构。

2.网络附加存储（Network Attached Storage - NAS）NAS设备通常是集成了处理器和磁盘/磁盘柜，类似于文件服务器。

连接到TCP/IP网络上（可以通过LAN或WAN），通过文件存取协议（例如NFS，CIFS等）存取数据。

NAS将文件存取请求转换为内部I/O请求。

这种方式是将存储设备连接到基于IP的网络中，不同于DAS和SAN，服务器通过“File I/O”方式发送文件存取请求到存储设备NAS。

NAS上一般安装有自己的操作系统，它将File I/O转换成Block I/O，发送到内部磁盘。

NAS系统有较低的成本，易于实现文件共享。

但由于它是采用文件请求的方式，相比块请求的设备性能差；并且NAS系统不适合于不采用文件系统进行存储管理的系统，如某些数据库。

SAN 的概念SAN（Storage Area Network）存储区域网络，是一种高速的、专门用于存储操作的网络，通常独立于计算机局域网（LAN）。

SAN将主机和存储设备连接在一起，能够为其上的任意一台主机和任意一台存储设备提供专用的通信通道。

SAN将存储设备从服务器中独立出来，实现了服务器层次上的存储资源共享。

SAN将通道技术和网络技术引入存储环境中，提供了一种新型的网络存储解决方案，能够同时满足吞吐率、可用性、可靠性、可扩展性和可管理性等方面的要求。

一、FC-SAN通常SAN由磁盘阵列（RAID）连接光纤通道（Fibre Channel）组成（为了区别于IP SAN，通常SAN 也称为FC-SAN）。

SAN和服务器和客户机的数据通信通过SCSI命令而非TCP/IP，数据处理是“块级”（block level）。

SAN也可以定义为是以数据存储为中心，它采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的光通道的直接连接方式，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。

SAN最终将实现在多种操作系统下，最大限度的数据共享和数据优化管理，以及系统的无缝扩充。

FC-SAN的组成在FC-SAN中，有一些专用的硬件和软件。

硬件包括FC卡、FC HUB、FC交换机、存储系统等，软件主要是FC控制卡针对各种操作系统的驱动程序和存储管理软件。

FC卡：主要用于主机与FC设备之间的连接。

λFC HUB：内部运行仲裁环拓扑，连接到HUB的节点共享100MB/S带宽（或更高）。

λFC交换机：内部运行Fabric拓扑，每端口独占100MB/S带宽（或更高）。

λFC存储设备：采用FC连接方式，光纤接口可以有一到多个。

FC存储设备通常采用光纤的硬盘，也有Fibre toSCSI（Fibre toλ ATA）的解决方案，使用SCSI（或ATA）的硬盘，在整个配置上较便宜。

存储网络管理软件：存储管理软件主要的功能是自动发现网络拓扑及映射，当在存储网络中增加或减少时自动发现及组态。

其实在前两年我们根本就没有讨论FC-SAN与IP-SAN优劣势的必要，因为在那个时候的存储区域网业界还是被光纤传输模式一统天下，并且在相当长的一段时间里面表现出了优异的性能、可靠性和可扩展性。

但是在这一年多以来，随着IP-SAN存储设备的出现，其携便利的扩展性和低廉的价格向FC-SAN发起了一轮又一轮的冲击。

那么在这个事关业务应用核心数据安全、高效传输的存储区域网到底采用何种方式搭建才能发挥应有的优势呢？本文力求从数据传输性能、传输稳定性、存储区域网的可扩展性、存储区域网设备的可靠性和SAN网络的可管理性共5个方面来对FC-SAN和IP-SAN进行一个对比。

=一. 数据传输性能方面的比较1.1 传输协议利用率问题从以上协议帧格式即可明显的看出，以太网传输数据包最高到1500 字节。

包是以太网中基本校正单元，在每一帧后都会导致消耗CPU 周期的一个中断。

在GB 以太网里负载通常也是一个限制因素，避免占用全部带宽。

而在FC 数据帧达到2000 多字节，FC 校正基本单元是一个多帧队列。

MTU可以达到64 个帧，比较以太网而言允许光纤通道在主机中断之间传输更多的数据。

这种MTU可减少需要的CPU 周期和提高传输效率。

同时光纤通道网络是基于流控制的封闭网络。

以太网设计之初是没考虑到要通过无流控制的公网，而是基于CSMA/CD机制来进行传输的，因此它在阻塞发生时，在一个时间段之后返回并重发包，消耗额外的CPU 周期，并且负载越大，其可能重发包的几率也相应增大，从而引起可能消耗大量的CPU资源。

如光纤传输中常使用的FCP-SCSI 协议是将光纤通道设备映射为一个操作系统可访问的逻辑驱动器的一个串行协议，这个协议使得以前基于SCSI 的应用不做任何修改即可使用光纤通道。

所以在FC本身的结构即为数据提供了高效率的传输途径。

而在以太网的传输中每次以单帧为单位，其中在传输过程中还必须进行层层的封装与解包，从而大大影响了整个链路的数据传输效率，并且在处理过程中也大大增加对系统本身性能的影响。

IP SAN比较FC SAN的优势SAN存储是构建数据库应用的首选存储方案，目前的主流应用有IP SAN和FC SAN 两种。

毋庸置疑，FC SAN是追求高性能存储的首选方案，但是，在入门级存储阵列领域和对于追求性价比的客户来说，其实只要条件合适，选择一款合适的IP SAN设备，性能同样能够满足企业客户的要求。

显然，大家一定会对此有很多疑问，在解答之前请大家先看看下面这张组网图。

这张组网图描述的一个典型SAN存储网络的组网方式，换成FC交换机和FC接口也一样适用，但是重点不是这里，我想说的是这张图为我们透露出如下两个信息：应用服务器采用跟存储的直连方式可以节省存储控制器的GE口消耗，该存储可以充分发挥GE口的带宽能力，无浪费。

如果采用交换机连接存储，每个存储控制器至少要有2个GE口，如果恰好只配置了2个GE口，该存储对外提供的带宽只有2Gbps，GE口带宽利用率只有50%。

想必很多朋友已经找到了答案，如果追求IP SAN的性能，只要在应用服务器跟存储控制器之间多插几根网线就OK了，以上图为例，单个应用服务器如果跟存储直接连接8根网线，就具备了2个4G FC接口的带宽能力。

好吧，我就知道有人会说IP网络协议跟FC协议差异会导致带宽利用率上的差别等等，这些我都认了，但是那又能差别多少呢？简单算一下，一块FC HBA卡的成本怎么也要上千块钱吧，服务器上配置1块，存储控制器上配置2块，1万多块钱就要砸进去了，如果还要再配置FC交换机，成本就要不知高出多少了。

大家都心知肚明8根网线哪怕我们选择最黑的供应商也不过几百块钱，无论如何这个成本差异足够让我们更慎重的进行差别选择了。

其实我就想让大家明白，不是只有FC SAN才能满足企业客户的性能需求的，IP SAN也是个不错的选择。

如果您动心了也别高兴的太早，还有一个大问题要解决。

哪家存储厂商的设备可以配置这么多GE接口呢？肯定有很多厂家的销售都会跳出来宣称我们都支持啊，但是这里我不得不提醒一下这里面的猫腻还真的不少。