SAN网络存储共享软件全攻略

在高性能专用存储网络需求的驱使下，SAN存储区域网络系统大量应用于高性能计算网络系统、大型网站系统、非线性编辑系统等网络系统中，存储设备与计算机主机系统之间一对一的关系，被可供多个系统共享同一个存储设备网络的关系所取代。为确保多大量客户端主机对同一存储设备的共享访问权限和和管理权限的统一，就需要安装专门的存储共享管理软件或采用专门的共享文件系统。SANergy、ImageSAN、StorNext、GPFS、CXFS等软件或文件系统就是为了实现存储设备共享而开发的。一、典型SAN共享系统在说到SAN网络存储共享管理软件之前(假设你对SAN、NAS、DAS和ISCSI技术的特点和区别已经很熟悉)，我们先来看一看常用的、或典型的FC-SAN存储网络和IP-SAN存储网络架构的特点。FC-SAN共享存储系统结构图：（图1）大型FC-SAN存储共享系统经常被称“FC+LAN”双网结构，这是指在本该系统由FC光纤通道网络和LAN以太网络两个网络共同构成，其中以太网络负责工作站与MDC（MetaDataController）服务器与工作站之间的元数据信息传输和交换，FC光纤通道网络只负责实际数据的高带宽传输。这种网络结构可充分利用两种网络的特点，发挥两个网络的最大效率。IP-SAN共享存储系统结构图：以iSCSI设备为核心存储的IP-SAN采用了与FC-SAN类似的结构，典型的ISCSI存储网络系统结构如下所示：（图2）IP-SAN一般被称为单网结构，是指MDC服务器与工作站之间的元数据和实际数据都是通过以太网络来进行传输和交换。单网结构具有网络结构简单，可充分利用现在设备，系统建设时对现在系统修改较小，管理维护方便等特点。一、SANergySANergy可以理解为一个文件系统的扩展，它能提升嵌入WindowsNT、Windows2000®、Unix和Machintosh操作系统内部的分布式数据共享能力。SANergy可以将标准网络文件输入/输出，由LAN重新指向SAN。普通的网络协议（CIF或NFS）在标准的LAN上建立连接以共享文件，而数据本身通过更高效的SAN以高得多的带宽传输。与SAN连接的存储介质可被格式化成NTFS、UFS或EXTFS格式或支持SANergyopenAPI的任何其它文件系统。SANergy将标准的WindowsNT、Windows2000、SUNSoloris™或RedHatLinux®文件服务器扩展后，充当共享式存储器的元数据控制器（MDC）。这个MDC通过运行SANergy客户端软件的计算机，管理对SAN存储器的访问。通过提供重要的文件系统元数据，MDC在客户计算机提出请求时，管理对公用存储器的访问。然后，客户机可以通过SAN的连接直接访问该存储器。SANergy对大部分系统服务或应用程序提供透明支持，使用户能够通过实施存储区域网络（SAN）透明地共享公用存储器、卷和文件的存取；可以使UNIX®、WindowsNT®和AppleMacintosh系统在卷、文件和字节级上跨平台共享存储资源，从而比基于服务器共享的方式大大增加吞吐量，降低管理费。SANergy不是一个独立的文件系统，而只是一个文件I/O重定向程序。它截取文件I/O重定向到MDC文件系统管理的磁盘，所以它只是一个SAN文件系统外壳软件。MDC对磁盘及文件系统的管理视主机平台而定，如是Windows就是NTFS、Solaris，就是UFS、Linux就是EXT2等。在异构操作系统平台之间共享数据需要采用NFS协议处理，性能表现不佳，实现可用性不高，不能满足混合平台、大量主机并发工作环境中的性能要求。工作站以网络文件系统方式安装共享磁盘，而SANergy不是独立的文件系统，它必须以网络文件系统的形式安装在主机上（Windows就是网络盘符、UNIX和Linux就是NFS文件系统），那些不能在网络文件系统上处理数据的应用就无法运行，或运行效率和很低。除了MDC外，所有SANergy主机都无法为其他LAN主机提供数据共享，因为它本身就是网络文件系统，不能再次共享。Metadata传输占用LAN带宽高，占用MDC主机资源多，不能支持大量主机并发访问。SANergy使用NFS/CIFS文件传输协议传输Metadata信息，不仅占用很大的LAN带宽，而且由于MDC必须运行NFS/CIFS服务器处理连接，所以消耗资源很大，在高负载环境中效率低下依赖其它文件系统技术处理硬件，在高负载环境中数据处理性能低下SANergyMDC只有在Windows或AIX环境下才可以双机切换，而且需要机群软件支持。如果MDC主机是其它UNIX或Linux，就无切换功能。这个约束极大降低了SANergy系统的可靠性和可用性。笔者注：SANergy软件安装和使用简单方便，需要进行设置的参数项少，任何人只需要进行简单地培训就可以使用。虽然SANergy软件的官方价格仍然很高，但实际上其它盗版到处都有，不需要注册码且可以长期使用，与从官方购买到的软件完全相同。因此对于一些存储需要共享但又不想花买正版软件的人来讲，应该是一个不错的选择。然而，经本人长期亲自使用后发现，SANergy软件的稳定性和安全不足。虽然官方一直声称主机数没有限制，但实际上当网络中的主机数量到达100-150时，MDC服务器性能会大幅度降低，经常出现一些莫名其妙的问题，可能会引起数据丢失或文件系统损坏，系统运行和维护管理要求严格，必须在对共享网络存储有深入了解的技术人员指导下来进行日常维护。目前官方已不再对SANergy的后期开发和升级，改去开发新的共享软件，但不知道还提供SANergy软件的后期技术支持。另外，SANergy软件在异构操作系统平台下表现不佳，实际性能只相当于同构性的1/4-1/5,这个性能远不能满足系统正常运行的需要。二、ImageSANImageSAN是RorkeData公司专门针对广电行业音视频(AV)SAN网络存储应用而研发的，是WindowsNT/2000/XP及MacintoshOSX环境及混合环境的SAN解决方案，并提供广泛的应用支持和高适应性的容错能力。基于ImageSAN的存储共享解决方案通过速度、协作和多任务提高了视频、音频及图形编辑系统的网络化处理能力。MDC设置：ImageSAN可以保证卷Master的动态切换，确保高可用性。在对等网中，每一台主机都有可能成为卷Master。从成本考虑，用户根本不必花费额外的MDC费用。而从安全性等方面考虑，当网络中主机数量大于10时，用户往往使用域模式(并不是必须如此，取决于用户以太网的设置)，单独设置了一台域服务器，ImageSAN就可以指定该服务器为Master。同类其它产品则完全依赖MDC，MDC一旦出故障，将导致整个网络瘫痪。二次共享：在每一台ImageSAN工作站上，SAN共享卷都直接显示为本地硬盘。由于具有所有本地硬盘的特性，SAN存储卷可以再映射到以太网以便共享。这样，SAN以外的以太网工作站也可以访问SAN中的资料。更重要的是，SAN中的每一台主机都可以面向以太网共享同一SAN分区(用户权限支持)。整个网络的处理能力分担了原来单台服务器的负载，大大减小了网络瘫痪的可能性。这一点特别适合无卡网络编辑的要求。动态高可用冗余标准：ImageSAN网络中的Master如果出故障，同一网络中的工作站都可以接管成为Master。而且，SAN中的每个卷都可以单独指定自己的Master，也可让网络选举产生Master，非常灵活。如果通过其他软件管理SAN，Master的MDC出故障，就要靠Slave的MDC接管。如果Slave的MDC也出故障，将导致整个网络瘫痪。笔者注：ImageSAN软件在视频共享网络环境中性能表现良好，但在非视频共享环境中表现一般。感觉上ImageSAN实际使用的案例比较少，特别是大型网络系统中很少用到ImageSAN，非视频共享行业用户对ImageSAN更少听闻。三、StorNextStorNextFS是完全为SAN网络环境设计的文件系统，不依赖于任何现有操作系统中附带的、独立的、跨平台SAN文件系统。StorNextFS是真正的64位文件系统，可以保证管理巨大的磁盘空间和文件数量，不同类型的主机可以同时以FCDirectI/O方式访问数据，中间不需要任何协议转换。因此，StorNextFS可以充分利用和发挥SAN体系结构的所有优点，完全摆脱现有文件系统产品的结构束缚，特别是在混合平台、大量主机并发工作环境中优势非常突出。采用日志型文件系统的设计保证系统的可靠性、健壮性和快速恢复能力。StorNextFS直接通过TCP/IP协议传输Metadata，MDC采用优化算法处理Metadata，Metadata传输占用LAN带宽低，占用MDC主机资源少，可以支持大量主机并发访问，因此传输和处理效率非常高，可以满足大量主机在高负载环境下并行工作的要求。StorNextFS具有自己的磁盘逻辑卷管理功能，可以优化组合SAN中的磁盘资源，并且可以对SAN网络链路进行多通道并发处理、保证带宽质量和实现负载均衡。加上StorNextSM管理模块，可以管理多种磁带库和磁带介质具备多种SAN网络和磁盘优化功能，可充分发挥硬件性能，在高负载环境中数据处理性能突出。StorNextFS的Metadata控制器可以在任何类型的主机（多达7台）中进行切换，因此可以最大限度地保证系统的连续、可靠运行。由于StorNextFS是独立的文件系统，工作站以本地文件系统方式安装共享磁盘，共享磁盘直接显示为本地磁盘，可进行二次网络共享，所有应用软件都可以以本地磁盘和文件系统方式处理StorNextFS中的数据。具有原始集成的HSM数据归档、迁移、备份和容灾功能（StorNextStorageManager），StorNextFS是符合XDSM数据管理标准的文件系统，具备内置的数据迁移、保护、容灾等管理模块?CStorNextStorageManager实现跨存储介质的、长期的数据存储和保护解决方案。笔者注：StorNext软件是目前最热门的存储共享管理软件，因此软件价格也居高不下，当网络规模较大时，可能StorNext软件的购置费用就会占用非常大的一部分成本。StorNext设置参数较多，技术人员要求较高。听说朋友说StorNext的问题与SANergy相比并不少，且出了问题难以排查。四、CXFSCXFS是可扩展的日志性群集文件系统，具高可扩展性。单一文件大小可以达到九百万TB，文件系统可以达到1800万TB。动态分配算法使得一个文件系统可以存储数百万个文件而不浪费磁盘空间，单一目录管理百万个文件而不影响性能。CXFS通过使用先进的XVM卷管理工具，一个磁盘卷可以有几千个磁盘构成，当现有磁盘卷容量不能满足用户需求时，可以在线增加新的磁盘，确保CXFS能满足日见增长的存储需要。网络的速度、服务器的能力和协议本身都是NFS性能的障碍。NFS协议是同步操作，每一数据块请求都需要两次网络I/O；CXFS只通过网络请求少量的Metadata信息，大量的数据I/O是直接通过读写磁盘实现的。另外CXFS还可以在单一系统I/O路径使用多块FC卡增加I/O带宽。因为CXFS服务器只在数据传输之初将文件信息和文件控制权限赋予CXFS客户机，而不参与每一次的数据传输，所以CXFS服务器并不需要很大即可支持大量的客户机。CXFS被设计成能自动识别并恢复单点失败，单点失败包括：主Metadata服务器失败、SAN失败、TCP/IP网络失败等。在CXFS配置中，一台主机是Metadata服务器，所有其他主机都可以设计成备份Metadata服务器，一个备份服务器探测到主Metadata服务器失败后将自动变成主Metadata服务器。笔者注：据官方工程师讲，为了有效地利用CXFS文件系统，建议除了普通的以太网络和SAN网络之间，再建立一个“第三网”，该网络只负责CXFS管理服务器和客户端工作站之间的元数据信息和指今的管理和传输。笔者曾在2004年测试过CXFS文件系统，测试网络采用