實現SAN環境下的數據共享存儲

摘要:在復雜的計算機異構平臺環境下，數據共享是人們夢寐以求的目標。中國石油勘探與生產技術數據管理系統和油氣水井生產數據管理系統已搭建了良好的SAN集中存儲平臺，實現了不同系統數據的集中存放和管理，但如何更充分地發揮SAN存儲的技術優勢，實現存儲的優化是該文探討的一個話題。

關鍵詞:SAN;資源共享;存儲共享;分層存儲

中圖分類號:TP309文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)32-8866-02

Data Sharing of Based on the Environment of SAN

LI Qun1， GUAN Zun-you2

(1.Research Institute of Petroleum Exploration Development (Norwest)， Lanzhou 730020， China; Information Center of Daqing Oilfield Ltd. Daqing 163453， China)

Abstract: Data sharing is the target of a dream based on the environment of different computers linking. Technical data management system of Exploration Production of Petrochina provides a SAN centralizeddata storage platform for different system data.How to Developing SAN storage with the advantages of optimization technique is a topic of this article.

Key words: SAN; resource sharing; storage sharing; hierarchy store

SAN(Storage Area Network)即存儲區域網絡。它是一種類似于普通局域網的高速存儲網絡，通過專用的集線器、交換機和網關建立起服務器和磁盤陣列之間的直接連接。SAN網絡技術支持遠距離通信，并允許存儲設備真正與服務器隔離，使存儲成為由所有服務器共享的資源。SAN也允許各個存儲子系統，如磁盤陣列和磁帶庫，無需通過專用的中間服務器即可互相協作。

SAN存儲區域網絡的優點主要體現在:資源共享，SAN中的主機和應用系統共享存儲設備和數據;優秀的擴展能力，在不影響主機和應用系統運行的情況下，存儲容量和性能都可以無限擴展，增加主機也不影響存儲系統;光纖通道可以使存儲設備遠離主機系統，便于災難恢復;數據和存儲設備整合，將設備和數據統一存儲和管理，降低采購、管理和維護成本，便于進行數據保護;滿足海量存儲環節的高性能需求，適合于高速數據流。

目前，中國石油勘探與生產技術數據管理系統和油氣水井生產數據管理系統采用的SAN存儲模式為，光線通道(FC)磁盤陣列在SAN中以邏輯卷方式被IBM AIX，SUN Solaris ，Microsoft Windows 等類型的FC主機所共享，不同主機控制的邏輯卷中的數據無法在SAN中被其他主機所共享。

采用SAN存儲，在實現基本的存儲和數據整合的基礎上，還可實現兩方面內容:SAN共享文件系統實現SAN存儲架構下的文件多主機共享;分層存儲管理，實現不經常訪問的文件遷移到磁帶和數據多版本備份的功能。

1 SAN共享文件系統

SAN共享文件系統能夠使多個主機服務器通過SAN同時對數據進行訪問，實現了數據訪問的高性能。

隨著應用的發展，采用基于SAN共享的文件系統(也簡稱SAN文件系統)可實現跨平臺的數據共享，無論是Unix、Windows系統，還是Linux系統都可以保證數據的共享，從而提高了SAN環境下的存儲空間利用率。

SAN共享文件系統可以帶來如下好處:數據和主機真正分離，主機類型的變化、數量的增減不影響數據;不依賴于任何特定硬件產品，保持完全的開放性，并隨著硬件技術和產品的性能提高而提高;減少文件復制，消除無用的冗余拷貝，增加系統有效存儲空間，提高存儲資源的利用率，降低總的存儲成本;以光纖通道速度并發訪問同一數據，提高了工作效率和整個存儲系統性能;可以靈活進行擴展:如果系統中服務器的處理能力不足，可以通過簡單的增加主機數量，平衡負載;如果系統存儲容量和性能不足時，可以通過增加存儲設備和網絡帶寬加以實現，進而提升存儲容量，滿足性能要求;實現數據整合，降低數據管理工作的成本和負擔。

一個優秀的SAN共享文件系統應該具備如下特性:不依賴于具體的主機操作系統和文件系統，使數據存儲和主機操作系統真正的分離。不依賴于具體硬件產品，如主機適配器(HBA)、網絡交換機、磁盤陣列、磁帶庫等;同時支持不同的主機平臺，如各種UNIX、Linux和Windows。

目前主流的SAN共享文件系統軟件有三種:1)VERITAS Cluster File System;2)IBM SANergy;3)ADIC StorNext File System(FS)。

上述三種文件系統，各有各的優勢:VERITAS Cluster File System是群集文件系統，保證主機群集中的各個主機節點可以共享訪問同一個存儲空間或同一個文件。但它的局限性也很高，必須要求所有共享節點為同一操作系統平臺，安裝統一版本群集軟件，此外還有很多限制。另外，支持的操作系統有限，目前僅支持Solaris和HP-UX。但是由于其和存儲管理軟件結合的較緊密，文件共享讀寫性能較高，穩定性較好。

SANergy對底層文件系統依賴較高，支持傳統的NTFS、UFS、EXT2等，產品發展受上述產品的制約，產品未來發展不明朗。SANergy采用現有DAS文件系統管理硬件，視主機平臺而定(如是Windows就是NTFS、Solaris就是UFS、Linux就是EXT2等)，技術依賴其他廠商，在混合平臺之間共享數據需要采用NFS協議處理，不能滿足混合平臺、大量主機并發工作環境中的性能要求。SANergy不是日志型文件系統，系統可靠性較差。

ADIC StorNext File System (FS) 是64位日志型文件系統，可以保證管理巨大的磁盤空間和文件數量，不同類型的主機可以同時以FC Direct I/O方式訪問數據，中間不需要任何協議轉換。因此，StorNext FS可以充分利用和發揮SAN體系結構的許多優點，完全擺脫現有文件系統產品的結構束縛，特別是在混合平臺、大量主機并發工作環境中優勢突出。采用日志型文件系統的設計，保證了系統的可靠性、健壯性和快速恢復能力。StorNext FS目前支持Solaris、Aix、IRIX、Linux和Windows系統。

StorNext FS的實施是將StorNext FS軟件安裝在每個直連在SAN網絡的主機上(支持Unix、Linux、Windows NT/2000)，不依賴于任何主機文件系統(如UFS、NTFS等)。StorNext FS將掛接在SAN網絡上的FC磁盤陣列的存儲空間形成一個或多個SAN文件系統，使得每個主機都可以以FC的高速度同時訪問同一個文件，完全避免了通過網絡在主機之間拷貝文件，減少了文件在磁盤上擁有的多個副本。這不僅極大提高了系統性能，而且降低了磁盤存儲成本。

綜上所述，從異構混合平臺的支持能力、文件系統體系結構、性能和可靠性等方面，ADIC StorNext FS是一個較好的選擇。

下一步我們在保護已有投資的情況下，通過在AIX、 Solaris、Windows系統等主機上部署基于SAN的StorNext FS文件系統，就可以保證有幾臺服務器同時訪問磁盤陣列上同一數據，比如不同服務器E4900、E2900、V890等可以訪問磁盤陣列中同一項目數據，避免了磁盤上的數據復制和冗余。據此提高系統整體性能，節省系統磁盤存儲成本。

2 分層存儲管理系統

石油勘探開發系統中涉及的地震、測井等大塊、海量數據中只有少量的數據是經常被應用訪問的部分，而大量的數據都具有較低的訪問頻率，如果將這些數據都存儲在價格很高的磁盤上，則所需要的投資將是十分巨大的。

分層存儲管理系統，實現的最主要的功能就是將大量不經常使用的數據存儲到較低性能，價格相對低廉的存儲設備上，通常是磁帶庫系統。比如按存儲時間的長短來確定數據的重要性，通常已經存儲了一年的數據，其重要性可能不如剛剛產生的數據，這時就可以把已經存儲了一年的勘探開發等數據由高性能、高可靠的磁盤陣列遷移至較為廉價的磁帶庫中，這樣一來，不僅可以為新產生的數據提供更充足的存儲空間，隨之帶來的是存儲成本的降低。

目前系統部署的備份系統可以根據定制的備份策略，實現數據分層管理，也可以把經常不用的數據備份到磁帶庫系統中，實現多版本數據備份的功能。

3 小結

如果我們在勘探開發信息系統中部署合適的共享管理軟件，那么用戶就可以通過非常可靠的服務來在主機間共享某個文件系統，實現數據在存儲設備間的遷移，以及輕而易舉的擴展系統容量。

隨著SAN技術的發展，SAN提供了許多卓越的特性，善于和充分利用其特性，挖掘已建系統SAN架構的潛力，進行系統優化，是提升系統效率，節省成本的有效途徑。