基于网络存储的高可用集群方案的设计与实现

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1、基于网络存储的高可用集群方案的设计与实现湘潭大学信息工程学院朱立谷摘要：本文介绍了网络存储技术，描述了SAN的拓扑结构，然后针对某企业数据中心的实际需求，设计一个高可用集群的SAN的存储结构，并详细描述了通过软硬件结合实现冗余数据路径和基于策略的应用故障切换的方法。关键词：网络存储SANNAS高可用集群数据路径DesigningandRealizingaHighAvailabilitySolutionBasedonNetworkingStorageLiguZhuCollegeofinformationengineering,XiangtanUniversity,Hu

2、nanProvince411105[Abstract]AnintroductionaboutthestoragenetworkingandthetopologyofSANisgiveninthispaper.AndahighavailabilitysolutionisdesignedforanIDCofalargeenterprise.ThesolutionisbasedonatopologyofSANwithredundantdevices,andthemultidatapathFail-overandtheapplication’sFail-overbasedo

3、npolicyarerealizedwithintegrationofhardwareandsoftware.[KeyWords]NetworkStorageNASSANHighAvailabilityClusterDatapath1．网络存储技术介绍网络存储是一种能够提供主机到存储系统灵活连接的解决方案。通过网络存储可实现“任一”主机和“任一”存储设备之间的连接，如图1所示。网络存储包括了网络和存储的精华，特别是灵活的网络寻址和远程传输能力、高效的I/O性能。服务器服务器服务器存储网络存储系统存储系统存储系统图1网络存储基本连接图网络存储技术虽然几年前就在IBME

4、390大型机环境中实现（ESCON），但在开放系统服务器中还很新。由于网络存储能够提供非凡的扩展性和高数据可用性，它得到了迅速发展并获得广泛的应用。网络存储主要沿着两条技术路线发展：SAN和NAS。NAS（NetworkAttachedStorage-网络连接存储）的模型源于网络文件服务器，NAS系统拥有一个专用的服务器，专门服务文件请求。大多数的NAS产品采用微核（MicroKernel）操作系统。微核操作系统一般只有通信和存储功能。它不支持桌面或服务器系统的大多数功能。目前出现了基于其他操作系统的NAS产品，其中基于Linux操作系统的NAS产品较多，它们卸除了

5、Linux操作系统中的许多功能，以提供一个专门用于完成NAS功能的简单快捷的系统。SAN(StorageAreaNetwork-存储区域网)是一种用于一个域多个主机连接到存储设备和子系统的专用网络。SAN的概念与光纤通道一直是紧密相连的，事实上，光纤通道导致了SAN的提出。光纤通道的主要传输协议是FCP（FibreChannelProtocol-光纤通道协议）,它是SCSII/O协议的串行转换。SAN将存储设备组合为网络的组成部分，使它成为计算机网络的对等体。网络存储将存储设备由以服务器为中心改为以网络为中心的技术，放弃了使用多年的由系统对存储设备进行严密控制的结构

6、。这种转变提出了很多尚未解决的问题，如何根据数据存储和访问的要求对存储网络进行设计和规划成为我们应用网络存储技术的一个重要课题。1．网络存储拓扑结构SAN有三种基本的网络拓扑结构：点到点连接、环状连接、交换式连接，见图2。光纤通道HUB服务器服务器光纤通道交换机服务器服务器服务器存储设备（a）点到点（b）环状连接（c）交换式连接图2SAN的基本拓扑结构点到点连接是存储设备通过光纤直接连接主机上的光纤HBA（HostBusAdapter-主机总线适配器），这是最简单的SAN，其连接距离可达10KM。环状连接采用FC-AL协议（FibreChannelArbitrate

7、dLoop-光纤通道仲裁环），连接在一起的主机和存储设备组成一个逻辑环状结构，一个环最多可接126个节点（FL-Ports）,所有节点共享一条带宽为100MB/S的光纤通道。通过光纤通道集线器使环状连接易于实现和管理。第三种拓扑结构采用了FC-SW（FibreChannelSwitchedFabrics-光纤通道交换结构）,物理上通过光纤通道交换机将主机和存储设备连接在一起，任一主机和任一存储系统都可以形成点到点的连接，每个设备（主机）占用一个交换机端口，每个端口拥有100MB/S的完全带宽。这三种基本的拓扑结构来源于底层的光纤通道技术，不同的拓扑结构给用户带来