集中存储项目技术方案

教育网网络存储系统项目项目方案科技发展有限公司二〇〇九年一月第1章总体概述1.1项目需求教育网因建设需要，现需增加一套网络存储设备。1.2建设目标增加一套网络存储设备1.3建设内容教育网网络存储系统项目下网络存储设备及其附件辅材的供货（包括设备、线材和其它所有附件、附材）、现场保管、安装（包括设备安装、导线连接等）、调试、培训及维护服务。1.4建设原则技术成熟先进性：设计要符合技术发展的潮流，设备选型要充分调研、科学论证、力求技术先进、设计合理、适当超前，能满足建成后5－7年内的使用需求，采用成熟的技术产品。灵活性：方案的设计要有技术的延续性、灵活的扩展性和广泛的适应性及良好的用户界面，注意分布实施的可操作性，保证前期投资的有效和后期投入的接续，最大限度的保证其继承性和经济性。实用性：根据系统需求出发，按照系统投入结合具体运用和实际来设计系统，最大限度的满足各项功能要求，确保实用性，系统应具有良好的性能价格比。开放性：系统设计采用的各项设备（软、硬件）均应符合国际通用标准，符合开放性原则，组网使用的技术要与技术发展的潮流吻合，保证系统的开放性和技术延伸性，与日后的技术应具有良好的亲和性。能够有效地保护已有的各类应用体系和数据资源。可靠性：必须保证系统的高可靠性，对重要系统、设备、部件采用冗余、容错、备份等技术设计，以保证局部的失效或错误不影响整个系统的运行。环保和环境协调性：采用低噪声、低功耗、无污染的技术和产品，色彩柔和与工作环境协调。经济合理性：不设计作用甚少的系统；不选用繁杂无大用的功能，操控性简易可靠，节省投资。维护性：系统的管理、维护和维修应具有简易性和可操作性。1.5设计依据本方案所遵守的技术标准但不限于以下标准：《有线网络建设技术规范》DG/TJ08-2009-2006《计算机信息系统安全等级保护网络技术要求》GA/T387-2002《信息安全技术网络基础安全技术要求》GB/T20270-2006《国家电子政务网络技术和运行管理规范》GB/T21061-2007《基于网络的企业信息集成规范》GB/Z18729-2002《网络信息分类系统》SJ/T11268-2002《IP网络技术要求-网络总体》YD/T1170-2001《IP网络技术要求——网络性能测量方法》YD/T1381-2005《公众IP网络安全要求--安全框架》YD/T1613-2007《系统设计方案建议书》《信息技术互连国际标准》（ISO/IEC11801-95）；《信息技术、软件包质量要求和测试》（GB/T17544-1998）；《软件工程标准分类法》（GB/T15538-1995）；《软件开发规范》（GB8566-88）；《软件维护指南》（GB/T14079-93）；《计算机软件可靠性和可维护性管理》（GB/T12394-93）。第2章技术方案设计2.1存储系统2.1.1存储技术发展趋势信息或数据在IT系统中，总是必然处于“计算”、“存储”、“传输”三个状态之一。这三个方面也正好对应于整个IT技术的三个基础架构单元——计算、存储和网络。1、DAS系统传统上，主机系统既负责数据的计算，也在通过文件系统、数据库系统等手段对数据进行逻辑和物理层面的管理，而存储设备，则是以直连存储（DAS）方式连接在主机系统中。然而，由于历史发展的原因，各种标准和各种版本的操作系统、文件系统拥挤在用户的系统环境中，使数据被分割成杂乱分散的“数据孤岛”(dataisland)，无法在系统间自由流动，自然也就谈不上设备的充分利用和资源共享。有鉴于此，人们开始寻找存储网络化和智能化的方法，希望通过提高存储自身的数据管理能力，独立于主机系统之外，以网络方式连接主机和存储系统，以设备资源透明的方式为计算提供数据服务。从而将数据管理的职能，从标准混乱、应用负荷沉重的主机中分离出来。在网络存储的发展过程中，SAN（存储区域网络）和NAS（网络附加存储）得到了迅速的发展。2、NAS（网络附加存储）NAS是一种直接利用局域网，基于文件的存储架构，存储数据的传输也是基于局域网。NAS的最大优点是可以很容易实现异构平台的文件共享，NAS的另一个优点在于其扩展性，因为存储单元可以比较容易地加入到网络中。然而，NAS存储在数据备份或存储过程中会占用网络的带宽，可扩展性有限，并且访问需要经过文件系统格式转换，所以是以文件一级来访问，不适合Block级的应用，尤其是要求使用裸设备的数据库系统。而SAN存储架构的出现弥补了NAS的不足，为存储系统的发展产生了巨大的推动力。3、SAN（存储区域网络）SAN（StorageAreaNetwork）存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构，这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。当有数据的存取需求时，数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。A、SAN的组成SAN由服务器、后端存储系统和SAN连接设备组成；后端存储系统为SAN解决方案提供了存储空间。B、SAN的优点：设备整合：多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统，不必为每台服务器单独购买存储设备，减轻维护工作量和维护费用；数据集中：不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中，大大提高了存储资源利用率；高扩展性：存储网络架构使得后续服务器可以方便的接入现有SAN环境，很好的适应了应用变化的需求；总体拥有成本低：存储设备的整合和数据集中管理，大大降低了重复投资率和长期管理维护成本。C、FCSAN和IPSAN的比较目前业界主流的存储技术包括FCSAN和IPSAN二种形式1、FCSAN的问题：兼容性差：FC协议发展时间短，开发和产品化的大厂商较少，而且厂商之间各自遵循内部标准，导致不同厂商的FC产品之间兼容性和互操作差，即使同一厂商的不同版本不同型号的FC产品也存在类似的问题；成本高昂：FCSAN的成本包括先期设备成本和长期维护成本，由于兼容性差，导致了用户无法自己维护FC设备，每年花在FC-SAN的系统保修服务的费用占当年采购成本的15%左右。如果再算上系统安装部署阶段的专业服务费用支出，以5年计算，整个服务费用支出与系统采购达到1:1！扩展能力差：FC-SAN高昂的成本和协议封闭，使得产品的开发、升级、扩容代价高昂。异构化严重：不同厂商FCSAN存储设备之间功能无法互通，重复投资严重。SAN的出现，从根本上是要建立一个开放、高性能、高可靠、高可扩展性的存储资源平台，从而能够应对快速的业务变化和数据增长，然而以上问题使得用户使用网络存储的目标产生了严重的偏离。2、IPSAN分析IP技术至今已经成为整个IT行业中最成熟、最开放、发展最迅速、成本最低、管理最方便的数据通讯方式。成熟可靠、成本更低的IP技术，将更适应广域网数据应用、大规模服务器数据集中、海量数据存储等应用对新一代存储系统的要求。IP网是国际互连网，企业内部网络的主要形式。经过多年发展，IP网络实现了最高的可管理性和互操作性。TCP/IP协议弹性强，适应网络的各种变化，无需停止服务即可实网络变更。1G的以太网已经普及，2006年已扩展到10G。FC在2008年才能到4G。不同厂家的IP网设备兼容性好。网络设备采购成本低廉。以太网知识普及，以太网多年的发展培养了无数的网络管理人员。IPSAN是通过高速以太网络连接服务器和后端存储系统。将SCSI指令和数据块经过高速以太网传输，继承以太网的优点，实现建立一个开放、高性能、高可靠性，高可扩展的存储资源平台。IPSAN继承了IP网络的优点：实现弹性扩展的存储网络，能自适应应用的改变；已经验证的传输设备保证运行的可靠性；以太网从1G向10G及更高速过渡，只需通过简单的升级便可得到极大的性能提升，并保护投资；IP跨长距离扩展能力，轻松实现远程数据复制和灾难恢复；大量熟悉的网络技术和管理的人才减少培训和人力成本将以太网的经济性引入存储降低用户总体拥有成本。2.1.2需求分析及架构选择2.1.2.1存储架构构建原则在信息日益膨胀的今天，存储系统应该得到和主机、网络、应用一样的重视。未来的信息系统规划和建设，必须从主机、存储和网络这三个方面入手，取得最佳的均衡，从而得到功能强大、扩展性强、易于管理、高投入产出的信息系统。在数据中心信息系统建设过程中，需要针对存储系统做整体规划。需要关注以下方面：1、存储容量扩展能力；2、存储系统扩展能力：磁盘阵列必须具备性能、功能上的扩展能力。如存储容量能够满足未来几年的发展需求，存储系统能够从本地存储扩展为远程容灾。3、提高设备和存储空间利用率：采用SAN联结方式，提高设备和存储资源的共享能力。4、简化管理：选用标准的技术搭建存储环境，降低管理和维护工作的难度；2.1.2.2信息中心存储系统技术及架构选择为了满足应用系统对于存储的需求，并考虑到性能、扩展性、可靠性等因素。在数据中心的建设存储区域网络（SAN），统一为应用系统提供存储服务。这样即可以有效的提高整套系统的存储利用率，简化管理和维护的工作量，并且有利于实现数据的集中备份；同时利用SAN－存储局域网的融合性和可扩展性，实现“服务器群－SAN网络－存储池”新一代IT架构，保护系统投资，降低系统的总拥有成本（TCO，TotalCostofOwnership）。构建集中的SAN存储，优点如下：设备整合：多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统，不必为每台服务器单独购买存储设备，减轻维护工作量和维护费用；数据集中：不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中，大大提高了存储资源利用率；高扩展性：存储网络架构使得后续服务器可以方便的接入现有SAN环境，很好的适应了应用变化的需求；总体拥有成本低：存储设备的整合和数据集中管理，大大降低了重复投资率和长期管理维护成本。在架构选择上，采用先进的IP-SAN存储设备来增加存储系统容量，并按照业务发展的需要，建立灾难备份系统，能获得更好的系统性价比。采用IPSAN技术有如下优点：符合存储发展的趋势：标准化、IP化，与各种系统整合和共享能力操作维护简便：对IP存储网络的管理，就是对以太网的管理，实现网络架构的统一扩充性强：增加服务器和扩充网络简单易行带宽和性能提升迅速：千兆以太网已经到桌面、万兆以太网也打规模部署,而且下一代100G标准已经确定，预计2011年商用。跨地域部署简便：突破距离限制，IP可达，数据可达。总体成本低：初期采购总成本、管理维护成本、人员成本、升级扩容成本等都具有很大优势。2.1.3存储架构规划及设计2.1.3.1服务器集中存储方案设计千兆以太网交换机千兆以太网交换机IPSAN主存设备IX3040快照快照快照生产卷B数据库服务器GEFE根据教育局数据信息的分布，在IP-SAN的方案规划中，可分为两个部分，分别是服务器集中存储和远程容灾备份，系统首先实现的是集中存储。集中存储方案说明：•服务器通过IPSAN网络（GE）与主存储链接；•IPSAN网络是普通千兆以太网，采用双机可以增强可靠性；•主存设备为高性能(万兆架构）、高可靠（双控制器、冗余电源等）的IX3040（8GE、最大224块硬盘）,实现对服务器群的集中存储；•存储组建RAID10、RAID5等逻辑卷，提高阵列IO性能以及可靠性；•在集中存储的基础上，可选配利用时间点快照等技术，实现在线CDP(连续数据保护），解决误删除、病毒等引起的数据软故障；•IX3040还能支持远程复制、镜像、快照等技术，可进一步组建基于存储的远程灾备系统，实现异地容灾；所有需要连接IX3040的服务器，如数据库服务器，只要安装千兆网卡，并安装软件的iSCSIInitiator，就可以通过以太网获得存储设备，从而不需要购置价格昂贵的HBA卡。如果有一些CPU负荷比较重的服务器，可以安装通过iSCSI的HBA卡的方式连接到系统，将部分存储运算交给HBA卡完成，从而减轻主机CPU的负荷。IX3000能够利用多种集群软件实现双机热备。例如IBM集群软件HACMP，ROSE等，保证Oracle数据库等系统的高可用性。IX3040还可为应用主机