董唯元存储专栏 向IP存储问声好

前言

回顾网络存储技术的发展，1999年到2000年间，SAN的概念一支独秀。磁盘阵列厂商、磁带设备厂商、存储软件厂商甚至服务器厂商都争相勾画自己的SAN解决方案。然而，SAN高昂的价格始终让中小型企业用户望而却步。2001年NAS技术忽然得到了各个厂商众星捧月般的拥戴。表面上的原因在于NAS技术在同样可以实现数据集中的同时，可以方便的实现数据共享，而且价格和使用维护的方便性都要明显优于SAN技术。还有一个隐含在技术背后的原因就是??开发NAS产品的技术难度较低，对于很多存储领域的“后来者”来说，这是一个很好的突破口。

    仅就技术而言，SAN和NAS可谓各有千秋。然而无论SAN还是NAS都只是最为基本的存储系统拓扑结构单元，而一个真正的实际应用，往往要求存储系统具有多方面的结构和性能特征。所以我们看到，用户在面对存储系统选择时，总是要无奈的调整甚至放弃掉一些需求，以使自身的应用可以稳定可靠的运行于现有的NAS或SAN架构之上。

    目前，国际存储工业协会正在考虑制定一个共享存储模式标准（share storage model），以此来统一SAN、NAS等具体技术实现。这很像以OSI七层协议标准来统一各种实际存在的网络协议，而且共享存储模式标准本身也是一个分层的结构。虽然这一标准还处在形成的初期，但其指导意义已经显现了出来。随着存储技术各个层次的明确划分，专家们发现SAN和NAS技术并不是完整的存储“协议栈”。就如同TCP/IP协议不是完整的网络通信协议栈一样。于是在存储“协议栈”上层，各厂商发展出了“虚拟存储”技术，而在底层出现了“IP存储”技术。从技术实现的层次上讲，与其说“IP存储技术是SAN和NAS技术的融合”，不如说“IP存储技术为SAN和NAS技术的融合提供了一个平台”更为确切。

    那么到底什么是IP存储技术呢？简而言之，就是以高速以太网联接为基础，通过IP协议进行数据交换的存储技术。也许这个算不上定义的定义令好多人哭笑不得。想来是笔者拙嘴笨腮，还是请读者看过下面的描述后，亲自来下个定义吧。

IP存储技术概貌

由于既有的成熟性和开放性，IP存储技术，使企业在制定和实现“安全数据存储”的策略和方案时，有了更多的选择空间。例如远程的数据备份、数据镜像和服务器集群等领域，IP存储的介入都可以大大丰富其内容。同时，IP存储也消除了企业IT部门在设计传统SAN方案时，必须面对的产品兼容性和连接性方面的问题。最重要的是，基于IP存储技术的新型“SAN”，兼具了传统SAN的高性能和传统NAS的数据共享优势，为新的数据应用方式提供了更加先进的结构平台。

    在过去的一年中，存储和网络厂商的注意力，主要集中在IP存储技术的两个方向上??存储隧道（Storage tunneling）和本地IP存储（Native IP-based storage）。

    存储隧道技术

    顾名思义，这种技术是将IP协议作为连接异地两个光纤SAN的隧道，用以解决两个SAN环境的互联问题。光纤通道协议帧被包裹在IP数据包中传输。数据包被传输到远端SAN后，由专用设备解包，还原成光纤通道协议帧。

    由于这种技术提供的是两个SAN之间点到点的连接通信，从功能上讲，这是一种类似于光纤的专用连接技术。因此，这种技术也被称为黑光纤连接（Dark fiber optic links）。由于其专用性，使得这种技术实现起来成本较高，缺乏通用性，而且较大的延迟也对性能造成一定影响。其最大的优势在于，可以利用现有的城域网和广域网。这一优势，正好为炒作的沸沸扬扬，但至今无法充分利用的宽带资源，提供用武之地。

    另一方面，虽然IP网络技术非常普及，其管理和控制机制也相对完善，但是，利用IP网络传输的存储隧道技术，却无法充分利用这些优势。其原因主要在于，嵌入IP数据包中的光纤通道协议帧。IP网络智能管理工具不能识别这些数据，这使得一些很好的管理控制机制无法应用于这种技术，如目录服务、流量监控、QoS等。因此，企业IT部门的系统维护人员，几乎不可能对包含存储隧道的网络环境，进行单一界面的统一集中化管理。

    目前的存储隧道产品还有待完善，与光纤通道SAN相比，只能提供很小的数据传输带宽。例如，一个在光纤SAN上，用两到三个小时可以完成的传输过程，在两个光纤SAN之间以OC-3标准传输大约需要14个小时。这是目前存储隧道产品比较典型的传输速度。当然，这样的性能表现，不会限制到该技术在一些非同步功能中的应用。如远程的数据备份，就不一定需要很高的数据传输带宽。

    总之，存储隧道技术，借用了一些IP网络的成熟性优势，但是并没有摆脱复杂而昂贵的光纤通道产品。

    本地IP存储技术

    这一技术是将现有的存储协议，例如SCSI和光纤通道，直接集成在IP协议中，以使存储和网络可以无缝的融合。当然，这并不是指，可以在企业IT系统中，把存储网络和传统的LAN，物理上合并成一个网络。而是指在传统的SAN结构中，以IP协议替代光纤通道协议，来构建结构上与LAN隔离，而技术上与LAN一致的新型SAN系统??IP SAN。这种IP-SAN中，用户不仅可以在保证性能的同时，有效的降低成本，而且，以往用户在IP-LAN上获得的维护经验、技巧都可以直接应用在IP-SAN上。俯拾皆是的IP网络工具，使IP-SAN的网络维护轻松而方便。同样，维护人员的培训工作，也不会像光纤技术培训那样庞杂而冗长。

    设想一下，一个大型企业的IT部门引入了一项新技术，并以此构建了底层的大型存储系统。却不需要调整现有的网络和主机，不需要改变应用软件，不需要增加管理工具，甚至不需要过多的技术培训。现有的网络管理工具和人员，完全可以应付这一切。这是一个多么诱人的系统升级方案！

    与存储隧道技术相比，本地IP存储技术具有显著的优势。首先，一体化的管理界面，使得IP-SAN可以和IP网络完全整合。其次，用户在这一技术中，面对的是非常熟悉的技术内容：IP协议和以太网。而且，各种IP通用设备，保证了用户可以具有非常广泛的选择空间。事实上，由于本地IP存储技术的设计目标，就是充分利用现有设备，传统的SCSI存储设备和光纤存储设备，都可以在IP-SAN中利用起来。

    本地IP存储技术，更进一步的模糊了本地存储和远程存储的界限。在IP-SAN中，只要主机和存储系统都能提供标准接口，任何位置的主机就都可以访问任何位置的数据，无论是在同一机房中，相隔几米，还是数公里外的异地。访问的方式可以是类似NAS结构中，通过NFS、CIFS等共享协议访问，也可以是类似本地连接和传统SAN中，本地设备级访问。

    随着带有IP标准接口的存储设备的出现，用户可以单纯使用本地IP存储技术，来扩展已有的存储网络，或构建新的存储网络。以千兆以太网甚至万兆以太网为骨干的网络连接，保证了本地IP存储网络，能够以令人满意的效率工作。

    选择哪一种技术

    无论在哪个方面，用户总是要面对这样的问题。答案又总是，明确需求，从实际出发。简单的讲，存储隧道技术很好的利用了现有的IP网络，来连接距离较远的各个“SAN岛屿”。例如，对存储服务供应商来说，如果想向已经建有光纤SAN的用户，提供数据看护服务，存储隧道技术就是非常好的选择。

    一些用户期望自己的IT系统具有很高的集成度，这一点是存储隧道技术难以达到的，而本地IP存储技术在这方面，具有相当强的竞争力。同时，这项技术也是实现从光纤SAN平滑升级到IP-SAN的最好选择。所以，越来越多的存储和网络厂商，开始对本地IP存储技术提供投入和支持。下面我们来关心一下各个厂商都在做些什么。

IP存储的产品及厂商

对于大厂商来说，新技术是进一步扩大市场，争取用户的法宝。而对于中小厂商来说，新技术更是从大厂商口中攫食的大好机会。这是这个原因，从IBM公司、Cisco公司、Adaptec公司等传统的IT巨人，到FalconStor公司、Nishan公司等名不见经传的中小型公司，都在IP存储技术上大做文章。

    IBM 200i型TotalStorage IP存储器，是一种开放式结构网络存储器，采用了“iSCSI”技术。iSCSI是由IBM下属的两大研发机构??加利福尼亚Almaden和以色列Haifa研究中心共同开发的，是一个供硬件设备使用的可以在IP协议的上层运行的SCSI指令集。简单地说，iSCSI可以实现在IP网络上运行SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。能够通过标准互联网协议（IP）传输数据和信息。这种标准是专为存储区域网络（SAN）的用户而设计，它们包括各中型企业、部门以及偏远分支机构等。

iSCSI技术为无法承担光纤通道SAN环境基础结构高成本的中间市场客户提供利用SAN所带来的好处。IBM iSCSI产品以中间市场为定位，一方面可以作为企业级光纤通道SAN的补充，可以实现不间断增长集中存储管理，并且可以和现有的IP网络技术进行良好的整合；另一方面，随着网络存储技术的发展，它将会同NAS系统进行全面的整合，成为一个独立的、与SAN系统并驾齐驱的发展领域。

    Cisco公司的SN 5420存储路由器，是第一款IP存储路由设备。这款产品提供在IP网络中传输SCSI指令和数据的功能。她现在可以支持VLAN技术，用户授权认证，甚至支持MIB附加管理功能。继Windows系列、Solaris和Linux之后，SN 5420现已支持AIX和HP-UX操作系统。

SN 5420的推出，旨在实现现有存储网络和IP网络的低成本互通。SN 5420的管理界面和工作原理，与Cisco的Catalyst 6500和Catalyst 4000等交换设备非常相像，用户可以很容易的掌握其管理使用方式。

    SN 5420并不是一款真正的“交换”设备，她只提供了两个光纤通道接口和两个高速以太网络接口。其主要作用在于把SAN中的光纤通道协议帧交换到IP网络中，而在IP网络中的交换或路由则完全交由其他网络设备。

    Nishan公司的IPS 3000和IPS 4000产品，则属于真正意义上的IP存储交换机。具有8个高速端口的IPS 3000和16个高速端口的IPS 4000，不仅可以实现Fabric的光纤通道协议交换，而且可以同时实现第二层的以太网络交换和第三层的IP协议交换。当然，其设计目标主要在于实现iSCSI和iFCP数据的交换。

在跨广域实现SAN方面，Nishan公司的IPS 3000和IPS 4000提供了高度整合的解决方案，目前还没有第二家厂商能够提供与此类似的产品和技术。

    Adaptec公司的ASA-7211和AIC-7211产品，为主机端和存储设备接入由iSCSI技术搭建的SAN提供了接口界面。在iSCSI的主机接口适配器、网络交换设备和存储设备都已经齐备之后，由iSCSI技术构成的新一代网络存储解决方案已经基本完整了。然而，目前iSCSI技术在实际中的应用还只是凤毛麟角。纠其原因，主要有三：其一，在管理性方面，iSCSI产品的相关管理软件还比较匮乏，各厂商的产品间，兼容性和开放性还不够完整；其二，iSCSI产品的厂商太少，致使用户在产品定型时，选择余地过小，一些产品甚至没有同类产品可以比较；其三，现有存储网络向iSCSI的升级动作过大。由于iSCSI技术目前不能兼容传统的光纤通道产品和普通SCSI产品，如果采用iSCSI技术搭建存储网络，用户现有设备无法加以利用。

    针对这种现状，FalconStor公司推出了IPStor产品，以纯软件的方式在现有IP网络环境中实现类似iSCSI和iFCP的功能。经过一段时间的完善和升级，IPStor目前已经发展成为一个丰富的产品系列。在IPStor所实现的新型低成本存储网络中，不仅可以兼容传统SCSI设备、传统光纤通道设备、传统以太网络和传统IP网络，而且还可以兼容iSCSI设备和iFCP设备。

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