网络存储：城域网上的存储域网
摘要：网络存储用于解决企业的数据存储问题，其中的主流技术是存储域网（ＳＡＮ）。列举了网络存储的优点及其市场逐步扩大的事实；介绍了城域网上部署ＳＡＮ的好处、ＳＡＮ的运行模式及主要应用；最后对三种ＳＡＮ扩展技术――ＷＤＭ上的ＳＡＮ、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ上的ＳＡＮ和ＩＰ上的ＳＡＮ做了比较。
关键词：存储域网，网络存储，信息安全，数据保护
在网络存储技术出现之前，企业解决数据存储问题是通过集成许多服务器，每个服务器都有专门的存储系统与之相连的方式来实现的，这种方式被称为直连存储（ＤＡＳ：Ｄｉｒｅｃｔ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ）。
随着网络存储技术的兴起，存储域网（ＳＡＮ）和网络连接存储（ＮＡＳ）带来了更加动态的技术概念。ＮＡＳ是为网络上的应用和用户提供直接连到ＬＡＮ上的文件存储。ＳＡＮ则是一种专门的存储网络，与ＬＡＮ分离，使用光纤信道（ＦＣ）协议或者ＩＰ来为服务器和工作站提供块存储。
一、全球网络存储市场稳步发展
包括ＳＡＮ和ＮＡＳ的网络存储稳步发展的主要原因是受经济动力推动，网络存储与直连存储相比较有着明显的优势――降低了企业的总体拥有成本（ＴＣＯ）。特别是在数据量不断增长的情况下，采用ＳＡＮ或ＮＡＳ更加经济有效。
１． 企业选择网络存储的主要原因
企业采用网络存储的主要原因有以下四个方面。
（１）网络存储对资源的利用率高
当存储器直接连接到某个服务器上时，除了那个服务器之外其他设备很难共享资源，直连存储的磁盘利用率约为４０％～５０％，而ＳＡＮ或ＮＡＳ可以实现在多个服务器之间共享资源，因此可以获得８５％～９０％的利用率，公司还可以通过ＳＡＮ或ＮＡＳ整合其存储资源并且获得更加精确的性能。图１所示是不同存储技术的磁盘利用率
图1 不同存储技术磁盘利用率的对比
（２）网络存储的可管理性更好
图２说明随着存储容量的增长，管理网络存储所需要的人员数量远远没有直连存储所需要的人员增加快。 根据ＩＤＣ的统计，当企业的存储容量为２４ Ｔ字节时，采用直连存储需要１８个管理人员，而采用网络存储只需要２人，每人管理１２ Ｔ字节。当企业的整个存储容量增加到１９０ Ｔ字节时，采用直连存储的管理人员将从１８人增加到３６人，而网络存储的管理人员仅从２人增加到４人。
图2 随着存储容量的增长管理人员增加的情况
（３）网络存储的管理成本比直连存储低得多
所需管理人员的数量对成本支出有着关键性的影响作用。网络存储可以由很少的人管理更大的存储容量，因此可以大大节约管理成本。图３表明了三年内购买和管理每兆字节存储容量的企业总拥有成本，直连存储的成本为８４美分，而网络存储系统的成本是每兆字节３７美分，仅为直连存储的一半。
图3 存储系统的总体拥有成本比较
４）存储网络的其他优点
存储网络还有很多其他优点，如：
•在部署和管理方面更加灵活；
•能够更有效地按比例提高存储容量，由于企业将要面对的是不断增加的数据存储要求，所以这一优点对许多公司来说是一个重要的决策依据；
•方便了数据保护技术的使用，例如ＳＡＮ可以配置为提供自动数据路径故障切换（ｄａｔａ－ｐａｔｈ ｆａｉｌｏｖｅｒ），从而可以延长关键的企业应用的正常运转时间；
•基于ＳＡＮ的备份（也称为无服务器备份）使得数据的备份不受服务器或者局域网的影响。
２． 全球存储网络的市场逐步扩大
近年来，随着企业需要保存的信息量成倍增长，企业对存储的需求也逐步升级。Ｙａｎｋｅｅ Ｇｒｏｕｐ估计全球网络存储市场在２００４年将增长到１４３．４亿美元，２００５年将达到 ２４２．３亿美元。
从图４可以看出，全球网络存储市场正在逐步扩大，市场份额从２００１年的３１．９％逐步上升，到２００６年将占７０％。
图4 网络存储所占的市场份额
从图５可以看出，全球网络存储设备中的ＳＡＮ将成为市场中的主流。
图5 存储网络设备的市场规模
存储软件的市场也被业界看好，根据ＩＤＣ公司在２００４年６月初公布的报告，全球２００４年存储方面的软件支出持续上升，第一季度全球存储软件市场营业收入达１８．５亿美元，比去年同期上升了２３．３％。
二、城域网上的SAN
部署城域光纤网络最主要的一个驱动力是各个公司为了将ＳＡＮ从企业的数据中心扩展到城域范围，都在寻找更有效的方法来保护其关键数据，以保证商业的连续性和受灾后的恢复，而光纤网络正是在城域距离上传输海量数据的最理想网络。使用光纤网络将ＳＡＮ孤岛连接起来，可以实现以下目标：
•增加关键信息的可用性；
• 减少数据丢失的危险；
•大幅度减少备份和缩短存储海量数据的时间；
•在城域范围内巩固存储资源。
１． 城域网上部署ＳＡＮ的商务驱动力
企业将其ＳＡＮ通过城域光纤网延伸到一个或多个地点是为了防止意外事故或灾难发生时整个企业的商务陷入混乱或停顿。使ＳＡＮ延伸的主要驱动力有两个方面。
（１）保证商务的持续性，降低停机成本
将ＳＡＮ进行延伸和扩展是基于对停机成本的考虑，停机的一段时间内由于关键应用或数据丢失将造成商务活动停滞而无法创造收入。停机成本是现代企业运作的一个非常重要的考虑因素，甚至已经成为商业保险条例中的一个要素。表１列出了不同类型商务活动的潜在停机成本。
表1 不同类型商务活动的停机成本比较
２）保证故障恢复点和恢复时间达到要求
扩展ＳＡＮ的另一个主要考虑因素是为了满足对故障恢复点和恢复时间的要求。
恢复时间指标（ＲＴＯ：Ｒｅｃｏｖｅｒ Ｔｉｍｅ Ｏｂｊｅｃｔ）指故障发生后，系统需要多长时间才能恢复生产，用于衡量系统在灾难发生后多长时间可以重新开始运转，是反映业务恢复及时性的指标。
恢复点指标（ＲＰＯ：Ｒｅｃｏｖｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｏｂｊｅｃｔ）指灾难发生后，容灾系统能把数据恢复到灾难发生前的那一个时间点的数据，用于衡量企业在灾难发生后会丢失多少生产数据，是反映恢复数据完整性的指标。
表２列出了不同恢复目标对ＲＴＯ和ＲＰＯ的要求，对于不同的要求，可以选择不同的ＳＡＮ应用类型，以节约投资成本。
表2 不同恢复目标对RTO对RPO的要求
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２． 城域网上ＳＡＮ的运行模式
在城域网上部署ＳＡＮ时，不同运行模式的性能和成本差别很大，因此需要根据特定的应用和要求来决定采用何种ＳＡＮ的运行模式。城域网上的ＳＡＮ网络结构在物理上通常有两个地点：本地或生产地、远程或备份地。ＳＡＮ主要的运行模式包括同步或磁盘镜像运行，以及异步或备份运行。
（１）同步或磁盘镜像运行
这种运行模式下，本地的事务处理只有在远端事务处理完成后才完成； 在没有获得远端事务处理完成的通告之前，本地的事务处理由特定的缓存来完成。
（２）异步或备份运行
这种运行模式在本地和远端事务处理之间没有明确的连接，ＳＡＮ可以超出城域的范围延伸到更广域的网络上。
根据城域网上ＳＡＮ运行模式的不同，城域网上ＳＡＮ的应用主要包括：
•对等群集 在两个或者多个计算系统之间实现负载均衡；
•镜像存储 在城域的范围内，将一套磁盘中的数据复制或者镜像到另一个地点的另一套磁盘上；
•磁带连接 从磁盘到脱机磁带存储仓的长期异步备份。
图６表示城域网上ＳＡＮ的各种应用的结合。图中两个数据中心（Ａ和Ｂ）通过高带宽的城域网络（通常是多信道的ＷＤＭ系统）实现同步磁盘镜像操作，当这两个数据中心中的某一个出现问题时，系统能够按照要求在最短时间内得到恢复，第三个数据中心Ｃ位于不同的城域网中作为系统的异地数据备份点，Ｃ点的数据恢复时间需要几小时甚至数天。
图6 同步与异步相结合的存储域网运作模式
三、城域网上SAN 的主要技术比较
ＳＡＮ的扩展技术早在２０世纪８０年代就已经出现，第一代ＳＡＮ扩展技术是为了让企业管理系统连接（Ｅｓｃｏｎ）光纤信道适用于专线和ＡＴＭ ＷＡＮ的连接而设计的，强调的是使用复杂的映射和昂贵的仿真技术以使ＳＡＮ协议适用于ＷＡＮ环境。这种方法至今仍然适用于只有旧的传输网络可用，或者需要扩展距离的时候。
目前将ＳＡＮ扩展到城域范围的传输技术主要有：ＷＤＭ、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ、ＩＰ，
