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FC磁盤陣列技術詳解
時間:2012-07-17 09:29 來源:飛客數據恢復 作者:飛客數據恢復工程師
隨著信息技術的發展,磁盤陣列被越來越多地使用到各種應用系統中。開始只是簡單地作為某臺主機或服務器的附加外置存儲設備,主要用于擴展單臺主機或服務器的永久存儲空間,一般通過SCSI或其他接口與主機直接相連;后來隨著存儲網絡技術,尤其是光纖通道FibreChannel技術的發展,磁盤陣列通過光纖通道FC接口接入到存儲區域網SAN中,為多臺主機提供共享的存儲空間。
目前人們一方面正在致力于開發更多的接口技術(如iSCSI、InfiniBand等)讓磁盤陣列接入到成本更低的存儲網絡(如IP網絡)、或性能更高、功能更全的存儲網絡(如InfiniBand網絡)中,一方面致力于通過存儲虛擬化技術、全局文件系統技術提高磁盤陣列的利用率。
本文我們主要想討論目前使用最為廣泛的光纖磁盤陣列。之前我們先來看什么是光纖磁盤陣列,或者說討論一下光纖磁盤陣列的定義。
名詞分解:
磁盤陣列:實際上我們日常所說的磁盤陣列一詞的定義并不準確,根據SNIA(存儲網絡國際協會)的定義解釋,磁盤陣列(diskarray)就是通過一套控制軟件結合在一起的、在一個或多個可訪問磁盤子系統上的一系列磁盤;該控制軟件將這些磁盤的存儲空間以一個或多個虛擬磁盤的形式提供給主機;運行在控制器上的控制軟件一般稱為固件(firmware)或微碼(microcode);運行在主機上的通常稱為卷管理器。而磁盤陣列子系統(diskarraysubsystem)才是我們通常所稱的磁盤陣列,即具有可將其磁盤組織起來的控制軟件的磁盤子系統。
為了不引起誤解,在此我們只是告訴大家要注意區分磁盤陣列diskarray和磁盤陣列子系統diskarraysubsystem的細微區別,在后面的討論中我們還是使用大伙熟悉的磁盤陣列這個詞匯來代替較為晦澀的磁盤陣列子系統一詞。
而為什么又稱為光纖磁盤陣列呢?這是指這種磁盤陣列采用光纖通道技術。采用光纖通道技術有兩層含義,一層是指其對外--即對主機--使用光纖通道接口連接方式,一層是指其內部采用光纖通道技術來連接其內部的各個磁盤。
通常意義來說,光纖磁盤陣列指的是后一種含義。
但在最初光纖磁盤陣列上市的時候,內部往往采用SCSI、SSA等存儲接口,對外才是光纖通道接口。現在越來越多的光纖磁盤陣列逐漸向內外俱是光纖通道接口的方向發展,這里我們想討論的就是這種磁盤陣列。至于內部使用IDE、SCSI、SSA等接口技術、外部使用光纖通道技術,或者內部使用光纖通道技術,外部使用SCSI等其他接口技術的磁盤陣列(盡管這有些違背常識,但這種磁盤陣列的確存在),雖然也是光纖磁盤陣列,但不在我們的討論范圍內。
從光纖磁盤陣列的名詞解釋我們可以看出,從硬件構成來說它應當是由一堆磁盤和控制器及內外接口組成。一般的中、低端光纖磁盤陣列也正是這種結構:由一個或多個供大量磁盤放置的磁盤柜、兩個陣列控制器、陣列背板、若干電源、風扇等硬件部件組成。
其中最為主要的部件就是陣列控制器和磁盤柜
控制器:通過其內置的控制軟件,實現整個陣列的管理。
一般陣列對主機的接口就在陣列控制器上,一般每控制器至少有一個主機接口,有些控制器提供更多的主機接口;這些主機接口可以直接或通過光纖交換機與主機連接。此外各種管理接口(串口、以太網口等)也在控制器上。
而一般之所以采用兩個控制器,主要是從高可用性、提高性能和負載均衡的角度考慮的。很多陣列都可以通過這兩個控制器間的切換,防止控制器、連接線纜、網絡設備(如光纖通道交換機和集線器)、主機HBA的單點故障。某些陣列則可以通過主機或陣列軟件實現多通道的數據訪問和通道間的負載均衡。
可以說陣列控制器是中低端磁盤陣列的核心,相當于PC的主板、內存和CPU;而放置硬盤的磁盤柜是陣列實際存儲數據的地方,相當于PC的硬盤。
光纖磁盤陣列磁盤柜:主要特點是內部一般至少采用冗余的雙FC-AL仲裁環環路結構,內部硬盤實際上同時接在兩條仲裁環上。而中端磁盤陣列支持的環路數更多,可以達到4、8、16條之多。這種多冗余仲裁環結構最主要的目的就是為了高可用性,它可以防止單個線路、接口的故障導致整個陣列的失效。而且每個環路采用旁路技術來防止無硬盤接入和硬盤故障對環路通信的影響。