基于總線連接的被動存儲

    本書的第一部分主要講述了SCSI存儲技術，它是如今大多數(shù)開放系統(tǒng)服務存儲技術的基礎。并行SCSI使用了總線結構。在這種總線結構中，主機的I/O控制器和設備通過一條公用通訊總線進行連接。

    在網(wǎng)絡存儲技術出現(xiàn)以前，沒有太多必要去考慮服務器存儲通信的結構�，F(xiàn)在，存儲網(wǎng)絡技術已經出現(xiàn)并已投入使用，因此對傳統(tǒng)并行SCSI存儲和網(wǎng)絡存儲的結構差異進行比較就變得很有必要。工業(yè)分析家MichaelPeterson提出了總線連接存儲（BAS）。他使用這種新概念來描述傳統(tǒng)的并行SCSI，或更具體的說，IDE存儲�？偟膩碚f，這是一個有用的概念。但這并不意味著他暗示NAS和SAN這些概念在以前已經被提出。總線綁定存儲技術，簡單地說，就是并行SCSI和IDE存儲技術。

    總線綁定技術曾經因作為一種包括很多大公司在內的大型工業(yè)的基礎而達到成功的顛峰。這種技術被廣泛應用，并為現(xiàn)存的、幾乎所有開放系統(tǒng)服務上使用的存儲系統(tǒng)提供連接。但同時，它也顯示出一些無法滿足變化的客戶要求的危險信號。通常情況下，它無法提供足夠靈活和可擴展的功能以滿足如今對系統(tǒng)和存儲快速布署的要求。

    本節(jié)講述了IT組織在傳統(tǒng)的面向總線的存儲技術中發(fā)現(xiàn)的主要的限制和缺點。在對現(xiàn)有存儲技術的缺陷進行討論之后，你將看到對SAN技術如何解決這些問題的簡單說明。

    傳統(tǒng)的BAS設備和子系統(tǒng)通常被連接到一臺單獨的服務器上。盡管存在帶雙控制器的存儲子系統(tǒng)，但第二個控制器通常被用于在一臺獨立服務器中和雙重啟動控制器同時工作，而不是綁定到另外的系統(tǒng)上，從而能提供高可靠性和更好的性能。從服務器的角度來看，BAS是一種一對多的關系。在這種關系中，一臺主機和多個設備或子系統(tǒng)進行通信。

    另外一種總述性的說法是，BAS設備和子系統(tǒng)從屬于它們的控制主機。它們的身份、所進行的操作以及管理都被其連接的主機完全控制。例如，BAS設備和子系統(tǒng)由主機系統(tǒng)上的總線地址標識—和由單獨的網(wǎng)絡地址來標識的方法完全不同。更進一步的，如果主機系統(tǒng)沒有進行初始化，數(shù)據(jù)傳輸將不會發(fā)生。存儲管理也取決于基于主機的軟件模塊。這些模塊將收集管理的信息，并將它們在總線上的存儲設備和主機上的管理系統(tǒng)之間，或與網(wǎng)絡上的另外一個系統(tǒng)之間進行傳遞。

 

    存儲技術的擴展局限性

    BAS最主要的缺點之一在于：它不能同時針對容量和性能的要求進行擴展。

    1.BAS技術的原始容量限制

    每個系統(tǒng)中都存在性能的局限，它們決定了該系統(tǒng)能處理的數(shù)據(jù)量。而能被連接到一方服務器上的原始存儲容量被三方面的因素所制約：

    一個系統(tǒng)能支持的主機輸入輸出設備控制的數(shù)量。這由硬件中的插槽數(shù)量所限定，或由軟件中操作系統(tǒng)所能訪問的I/O路徑數(shù)限定。

    能被物理連接到每個主機的I/O控制器上的設備或子系統(tǒng)數(shù)目。

    這些設備和子系統(tǒng)的總容量。

    主機存儲器和主機I/O總線的結構是為了平衡許多不同的要求而設計的。一般而言，增加主機支持的I/O控制器的數(shù)量會增加成本，并且它會增加處理器中斷次數(shù)，從而對系統(tǒng)的CPU性能產生負面影響。主機I/O總線技術中的物理設備限制，如總線長度，也對能使用的總線I/O控制器的數(shù)量產生顯著的影響。例如：PCI總線結構只能提供僅有幾英寸的總線，最多只能有三個適配卡接在上面。由于這些原因，想建立一個能輕易支持多個主機I/O控制器的系統(tǒng)并不容易，代價也很高。

    回顧并行SCSI結構的尋址能力，就像第2章中討論的那樣，窄帶SCSI總線除了一個I/O主機控制器外，還可支持多達7個地址；寬帶SCSI總線可支持15個地址。每個地址可支持16個LUN，而使用最普遍的設備，磁盤驅動器，通常在總線上被作為設備使用，而不是LUN。盡管15個設備3條總線看上去不少，但仍不足于滿足存儲量達1012數(shù)量級的系統(tǒng)的要求。更重要的是，BAS的性能是不完美的，因為當高優(yōu)先級的應用搶去了多數(shù)可用總線帶寬時，低優(yōu)先級的總線地址和發(fā)起者會進入“饑餓”狀態(tài)。

    但這里需要關注的并不僅僅是系統(tǒng)。存儲子系統(tǒng)也是根據(jù)BAS技術的極限而設計制造的。存儲子系統(tǒng)的制造商能在那些有潛力比一個典型計算機系統(tǒng)支持更多內部SCSI總線的組件和設計方案中做出選擇。當然，設計和制造BAS接口的存儲子系統(tǒng)，也是一種挑戰(zhàn)。這些接口將能使用相同的基礎總線技術而獲得更高的存儲容量和相同或更好的性能。

    每15個月磁盤驅動器的容量都大約會翻一番，這意味著它能獲得75%的年增長率。盡管這一點很令人難忘，它仍趕不上IT或企業(yè)所處理的存儲信息100%或更高的增長率的增長步伐。但是在這里我們真正要討論的并不是單個磁盤驅動器的容量增長。關鍵在于設備的容量是有限的。

    磁盤子系統(tǒng)有時會安裝空的驅動器包以備將來的容量擴展。這意味著當更大容量出現(xiàn)時，可以安裝這些磁盤。然而，我們不應該假設新出現(xiàn)的高容量磁盤會被廠家認證并支持。如果子系統(tǒng)已經掛滿了磁盤，那么增加容量就要求增加新的子系統(tǒng)，或將現(xiàn)有的子系統(tǒng)替換為新的更高容量的子系統(tǒng)。換而言之，單個磁盤容量的增加對BAS技術總體帶來了好處，但對任何已安裝的系統(tǒng)沒有任何幫助。

    和那些支持橋和通過互聯(lián)設備進行級聯(lián)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡技術不同，BAS技術不能通過橋接或連接的方法接到其他總線上，以進行實際的容量擴展。這并不是因為沒有進行過這種嘗試，而是因為BAS技術的設計本身就不允許這樣做

 

    2.BAS備份中的缺點

    備份是存儲技術中最基本的應用。不幸的是，由于在第7章中討論的許多問題，在備份中使用BAS技術并不是非常有效。BAS的距離限制意味著備份設備和子系統(tǒng)必須在它們所連接的系統(tǒng)的數(shù)米范圍之內。這給在分布式服務環(huán)境中重組介質和更換磁帶帶來了很大困難。為回避這些困難，人們設計出了能通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡來路由備份數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡備份系統(tǒng)，但是這會導致網(wǎng)絡上的嚴重擁塞。

    通過主機系統(tǒng)CPU和存儲總線執(zhí)行任務的單發(fā)起者BAS導致了備份網(wǎng)絡阻塞，在備份所運行的服務器上產生了很重的負荷。另外，設備到設備的傳輸操作又稱為第三方拷貝，不能應用于高速、無服務器的備份系統(tǒng)。幾年前，SCSI規(guī)范就聲稱在理論上支持它了。

    對于IT專業(yè)人士而言，設備的最低限制是一個很嚴重的問題：使用基于總線連接的存儲的備份也被公認為不能擴展以滿足今天大規(guī)模網(wǎng)絡安裝的要求。在備份硬件和帶庫的能力已完全能勝任的同時，性能和距離擴展問題將存儲問題推到了前沿，成為大型網(wǎng)絡管理者們所面臨的主要問題。

 

    3.SAN中進行備份的擴展性優(yōu)勢

    第10章最初看起來像是SAN和備份系統(tǒng)之間的“關鍵應用”。和BAS不同的是，SAN設備子系統(tǒng)在那些能使用集中式介質分組系統(tǒng)的多個服務器之間使用長距離連接。SAN還給備份提供了兩大優(yōu)勢：將備份數(shù)據(jù)流從LAN中轉移，并且清除通過主機系統(tǒng)CPU和存儲總線進行的備份數(shù)據(jù)傳輸。

 

    4.BAS在數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)發(fā)布上的不足

    備份數(shù)據(jù)傳輸不能被視為廣域系統(tǒng)所提出的、將數(shù)據(jù)在系統(tǒng)和存儲設備及子系統(tǒng)之間傳輸?shù)囊�求的一部分。�?shù)據(jù)倉庫即一個很好的應用實例，通常有大量的數(shù)據(jù)需要由一個集中式系統(tǒng)傳輸?shù)揭恍┬⌒偷姆植际较到y(tǒng)中。還有其他許多數(shù)據(jù)驅動的應用需要在系統(tǒng)之間交換式分發(fā)數(shù)據(jù)。

    將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量可能會非常大，從而嚴重加重其相關網(wǎng)絡和系統(tǒng)的負載。

    如所提到的，第三方拷貝操作在理論上可由并行SCSI規(guī)范支持，但它通過一個共享的存儲I/O總線連接到2個不同的服務器上時，實現(xiàn)第三方拷貝的操作幾乎不可能。例如，通過一個多發(fā)起者存儲總線連接的UNIX和WindowsNT系統(tǒng)來實現(xiàn)第三方拷貝就幾乎沒有希望。這意味著所有的數(shù)據(jù)傳輸必須經過一個“長距離的路由”，經過它們各自的主機I/O總線的控制器、系統(tǒng)存儲總線、網(wǎng)絡接口卡、協(xié)議堆棧，等等。盡管這不會明顯限制系統(tǒng)的可擴展性，但能進行交換的數(shù)據(jù)量必須被限制，從而限制了系統(tǒng)的增長。