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什麼是Storage Area Network (SAN)?運作方式為何?

儲存區域網路(SAN)是專用儲存裝置網路,用於提供多個電腦和伺服器可存取的共用儲存集區。將資料儲存在像 SAN 這樣的集中式共享 Oracle 架構中,可讓組織從集合位置管理儲存,並套用一致的安全、資料保護和災害復原政策。

SAN 的用途為何?

SAN 用於為多台電腦和伺服器提供共用儲存集區。儲存裝置在網路上顯示為直接連接儲存裝置。

SAN 將儲存裝置的責任從個別伺服器中移除,並收集到可存取、管理和保護的集中位置。透過獨立於傳統 LAN 的網路將儲存裝置連接到伺服器,可優化儲存流量效能,因為流量不必與伺服器和工作負載競爭 LAN 頻寬。

為何稱為 SAN

SAN 是儲存區域網路的縮寫。SAN 將儲存裝置整合在與區域網路(LAN)分開的單一儲存區。連接到 SAN 的電腦和裝置可存取 SAN 伺服器上可用的磁帶庫和磁碟陣列等儲存裝置,就像本機儲存一樣。

SAN 儲存裝置如何運作?

SAN 的元件包括佈線、主機匯流排介面卡,以及連接到儲存陣列和伺服器的 SAN 交換器。SAN 使用區塊式儲存和高速架構,將伺服器連接到邏輯磁碟單元(LUN),從共用儲存集區中提供一系列區塊式儲存,並顯示為邏輯磁碟。 

SAN 由三種不同層級組成:主機、網狀架構和儲存。

主機層

主機層由附加至 SAN 的伺服器組成,該伺服器執行需要存取儲存的企業工作負載,例如資料庫。 

SAN 主機使用主機匯流排介面卡(HBAs),獨立的網路介面卡專用於 SAN 存取,以連接伺服器的作業系統。這讓工作負載得以使用作業系統,將儲存命令和資料傳達給 SAN 及其儲存資源。

布料層

網狀架構層由纜線和網路裝置組成,構成了互連 SAN 主機和儲存裝置的網路架構。SAN 網路裝置可包括 SAN 交換器、閘道、路由器和通訊協定橋接器。

網狀架構層透過一般網路提供多重替代路徑,從主機到跨網狀架構的儲存裝置,來增加備援性。這表示如果一個路徑中斷,SAN 可以使用替代路徑進行通訊。

儲存層

儲存層包含數個儲存裝置,這些裝置通常是硬碟(HDD),但可能包含 SSD、CD、DVD 和磁帶機。SAN 內的儲存裝置可以組織成 RAID 群組,以增加儲存容量並提高可靠性。

SAN 技術支援多種協定,讓各個層級、應用程式和作業系統進行通訊。最常用的協定是光纖通道協定(FCP),其基於光纖通道(FC)技術。網際網路小型運算系統介面(iSCSI)是 FC 的低價替代方案,通常用於中小型組織。 

SAN 儲存裝置是不錯的備份選項嗎?

儲存區域網路有好幾個原因,因此提供了良好的備份選項:

  • SAN 可讓您將備份從多台伺服器合併到單一位置,並在需要時彈性擴充儲存容量。 

  • SAN 解決方案也支援更快速的備份。由於伺服器可以直接備份至 SAN,因此傳送至 SAN 的備份不必透過 LAN 傳輸,也不會受到區域網路上流量的影響。 

  • 如果 SAN 叢集中的一個伺服器故障,該伺服器的工作負載將自動容錯移轉至 SAN 中的其他伺服器。您也可以將資料複寫至異地 SAN,以支援災害復原。 

  • 由於 SAN 建立在互連儲存裝置和電腦的網路架構之上,因此,如果在單一網路路徑上發生中斷,可以啟用替代路徑。這降低了單一裝置故障導致儲存裝置無法存取的可能性。

SAN 儲存裝置具備什麼優勢?

SAN 解決方案為企業工作負載提供多項優勢,包括:

提升效能

SAN 將儲存處理從伺服器移至儲存任務專用的獨立網路。由於 SAN 專用於儲存,因此 LAN 上的流量不會影響流量效能。SAN 解決方案還能移除儲存流量並釋放頻寬,進而提升 LAN 的效能。 

更大的擴充性

SAN 可以由數千個 SAN 主機伺服器和儲存裝置組成,這些伺服器和儲存裝置可以透過增加新的主機和儲存容量來擴充,以滿足不斷變化的業務需求。 

改善可用性

在 SAN 中,儲存裝置仍獨立於應用程式,並可透過多種路徑存取。若發生通訊故障,網路網狀架構可以使用替代路徑來維持儲存可用性。

集中管理

SAN 的集中式功能可套用至 SAN 上的所有儲存資源,讓儲存管理更加簡單。功能包括資料加密、重複資料刪除和儲存設備複寫。

提升資料安全性

使用 SAN 時,資料保護演算法可在單一位置實作。這樣可確保安全與合規設定一致地應用於 SAN 中的所有伺服器。

如何存取 SAN 3 種典型方法

您可以使用數種通訊協定來存取 SAN。FCP、iSCSI 和 FCoE 是最常見的三種。 

光纖通道協定(FCP)是最常用的 SAN 協定。FCP 使用 SCSI 命令與基礎光纖通道(FC)連接,在儲存、伺服器、交換器和資料中心之間傳輸資料。

FC 是一種高速網路技術,每秒提供高達 16 GB 的效能,並在高達 10 公里的距離內支援光學和銅質媒體。FC 通訊協定被視為比 TCP/IP 更安全,且較不容易受到惡意軟體和人為錯誤的影響。 

網際網路小型電腦系統介面(iSCSI)是一種區塊協定,允許 SCSI 封包透過 TCP/IP 網路傳輸。它提供與 FCP 相同的區段單元儲存裝置存取,但使用傳統的乙太網路。iSCSI 在傳輸控制協定(TCP)之上工作,允許透過網際網路、LAN 和 WAN(廣域網路)傳送 SCSI 指令。 

乙太網路光纖通道(FCoE)。FCoE 使用 SAN 裝置之間的光纖通道連結,而不是 TCP /IP 和高速乙太網路連結。FCoE 透過乙太網路傳送乙太網路封包內的光纖通道封包。這需要特殊的 FCoE 交換器和轉接器,結合 FC 主機匯流排介面卡的功能與乙太網路轉接器。使用高效能網路時,FCoE 是標準光纖通道的絕佳替代方案。

您應該在何時使用 SAN 儲存設備?

SAN SAN 儲存裝置有兩大特定使用案例:

資料庫管理  

SAN 提供高速交易環境中大型企業資料庫所需的高 I/O 處理速度和低延遲。這些資料庫通常包含任務關鍵資料,需要高效能和可用性。 

有了支援高達 128 Gbps 速度的光纖通道技術,SAN 可以滿足企業資料庫的輸送量和延遲需求。SAN 也為 RAID 和熱插拔硬碟提供平行處理和支援,以增強資料管理。

虛擬化

SAN 適用於大規模高效能虛擬化部署,可運行各種作業系統和應用程式。SAN 可在虛擬機器與虛擬化主機之間快速傳輸多個 I/O 串流,並提供可擴充性和彈性,以支援虛擬環境的動態性質。 

SAN 可支援各種作業系統、應用程式和虛擬化技術,並提供虛擬化環境中所需的基礎架構可靠性,以防止導致多個應用程式中斷的故障。

SAN 儲存的成本是多少?

SAN 的確切成本取決於您組織的工作負載和儲存需求。 

一般來說,SAN 需要 FC 主機匯流排介面卡 (HBS)、光纖纜線、FC 交換器和磁碟、磁碟陣列和 FC 連接磁帶。擁有多達 10 台伺服器、5TB 儲存容量的小型 SAN,成本約為 100,000 美元。更先進的 SAN 解決方案可能花費超過一百萬美元。

影響 SAN 部署成本的因素包括 SAN 類型(FC 或 iSCSI);製造商與型號;磁碟類型、速度與容量;控制器容量;功能與容量授權;以及維護與支援需求。

利用 Pure NVMe 解決方案提升傳輸速度

有鑑於上述優點,越來越多現代化組織使用全快閃儲存來部署 SAN 解決方案,以實現高效能、低延遲和更低的總成本。

雖然 FCP、iSCSI 和 FCoE 協定能與 HDD 和磁帶型 SAN 完美配合,但全快閃解決方案卻可能造成效能瓶頸。

NVMe(非揮發性記憶體表達)是一種傳輸協定,用於使用高速 PCI Express(PCIe 匯流排快速存取快閃記憶體儲存。NVMe 儲存系統的優勢包括更快的傳輸速度、更高的資料輸送量,以及超過 64K 佇列的大規模平行處理,以進行 I/O 作業。

利用由下而上設計的 Pure 解決方案提升傳輸速度,將 NVME 儲存系統發揮最大潛力,包括:

  • DirectFlash® Fabric: 利用專為 SSD 設計的 SAN 帶來的效能優勢。
  • FlashArray//X: 效能優化的全快閃陣列,適用於 Tier 0 和 Tier 1 區塊式資料儲存應用程式。
10/2024
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