作為存儲和文件組織應用的SAN和NAS連接、存儲和文件組織層的結構存儲網絡中的連接、存儲和文件組織層的集成排列存儲網絡的構件2023/2/41存儲網絡是一種應用就象運行于各種網絡的客戶端/服務端應用和分布式應用，存儲是一種基于多種網絡技術的獨特的應用。2023/2/42連接層存儲網絡連接的優點最小的錯誤率成功的緩沖：流量控制全雙工傳輸低延遲順序提交數據獨立于存儲和文件組織層的連接層多路通信和復合協議2023/2/43文件組織層文件組織層的功能有兩個作用：向用戶端和應用表示抽象對象，以及在真實或虛擬的存儲設備上組織數據層，它被稱為表示層和數據結構層。文件系統和數據庫提供存儲網絡文件組織層的主要功能。表示層數據結構層文件組織層2023/2/44一個簡單的關于SAN/NAS的悖論SAN企業存儲（EnterpriseStorage）的概念提出了存儲子系統的自適應問題，如果存儲子系統要管理數據對象（如文件、數據庫表、元數據等），它就必須決定哪些數據塊對應于這些數據對象。因此，我們需要的似乎是一些能將數據對象與存儲位置夏天關聯的風嵌文件組織功能。這樣，具有該功能的存儲子系統通常被認為是NAS產品。SAN和NAS不是明顯獨立的單元，連接、存儲和文件組織層才是可以分開說明的部分。2023/2/45存儲網絡中的連接、存儲和文件組織層的集成存儲層和文件層之間的層次聯系獨立于存儲層/文件組織層結構的連接層NAS作為文件組織層的應用SAN作為存儲層的應用2023/2/46存儲層和文件層之間的層次聯系文件組織層存儲層連接層應用層商業和桌面應用表示層 用戶的數據和應用、文件、（文件組織層）目錄、文件夾的邏輯視圖數據結構設備和子系統中存儲和保留的數據（文件組織層）的結構和邏輯塊存儲指令、數據傳輸、存儲位置傳輸（存儲層）和設備虛擬化總線/網絡層尋址和命名服務、路由、橋、虛擬網（連接層）絡和分區介質訪問層仲裁、會話協議、流量控制（連接層）物理層線纜連接、網絡端口、連接驅動器（連接層）2023/2/47獨立于存儲層/文件組織層結構的連接層存儲層文件組織層連接層2023/2/48NAS作為文件組織層的應用NAS服務器文件組織層存儲層到客戶端的連接到服務器的連接2023/2/49排列存儲網絡構件文件組織層存儲層連接層存儲層文件組織層連接層文件組織層802.3(連接層)FC(連接層)存儲層文件組織層NASNAS客戶端NAS服務器文件組織層NASSCSI存儲層連接層802.3(連接層)連接層SCSI連接層傳統的存儲系統結構NAS的具體結構NAS和SAN采用的結構2023/2/410排列存儲網絡構件文件組織層NASNAS客戶端NAS服務器文件組織層NAS存儲層（SAN）通用連接層文件組織層NAS客戶端NAS服務器文件組織層存儲層連接層設備存儲層連接層理想的存儲系統結構通用連接層，但分離了用于文件組織層和存儲層的網絡2023/2/411連接層技術的競爭光纖通道的存儲優勢以太網在存儲方面的努力InifiniBand

正在蠢蠢欲動通用連接層的重大意義文件組織層（NAS）存儲層（SAN）評價以太網需要本地安裝域支持多個發起者，產品有限需要進一步細化在存儲方面的努力光纖通道支持，但很少被布署最先用于市場，已經處于領先地位關鍵應用不足以動搖以太網的優勢InfiniBand還未實現，最初將通過一個適配器來實現未實現，最初將通過一個適配器實現將開發本地連接能力的VIA群2023/2/412

SAN結構和拓樸使用SAN轉換網絡存儲通道SAN的網絡拓樸結構SAN結構的變化和擴展2023/2/413直連式與網絡連接服務器服務器存儲存儲總線總線服務器服務器存儲存儲存儲網絡2023/2/414可擴展的結構使用級聯交換機進行擴展交換SAN的性能擴展優勢SAN的遠距離擴展優勢2023/2/415使用級連交換機進行擴展

核心交換機邊緣交換機邊緣交換機2023/2/416交換SAN的性能擴展優勢共享總線連接交換連接2023/2/417SAN的距離擴展優勢地板機架服務器服務器存儲機架存儲SAN本地磁盤子系統遠程磁盤子系統服務器建筑1建筑22023/2/418可用性結構存儲更新升級和布署新的服務器集群配置的高可用FAILOVER2023/2/419SAN的網絡拓樸結構—傳輸幀結構結束標志奇偶校驗和數據負載協議元數據源地址目的地址開始標志2023/2/420SAN的網絡拓樸結構—交換網絡發起者：用于發起I/O操作的是發起者，其目標為目標單元，交換機將由發起者發起的一個連接傳輸到目標連接。緩存：通常情況下，交換機中的任一端口可以和其中的另外任何一個端口通信。交換機端口通常有緩存，用于臨時存儲由它傳遞的數據。SwitchNodeNodeNodeNodeNode緩存緩存緩存緩存緩存骨干網2023/2/421交換機阻塞阻塞：雖然交換機骨干網具有很高的速率，但也會發生阻塞。當這種情況發生時，數據必須被存在緩存中，直到目的單元被它先前的會話釋放。地址映射：交換機“映射”它的端口到某些地址，并使用這種映射通過內部端口的連接來連接發起者和目標單元。存儲轉發與直通交換干線2023/2/422ArbitratedLoop（AL）一個節點的TX連接到下一個節點的RX可操作的順序:Arbitrate環路控制打開目標的環路數據傳送關閉最大帶寬-當前100MB/secNode1Node3Node2TxTxTxRxRxRx2023/2/423Arbitrated環路技術2023/2/424Arbitrated環路技術集線器網絡的團隊特性環中的獨立I/O控制器必須基于幀的內容作出各種決定，并且它們需要擔當中繼器的角色，處理每個幀，重新產生幀的信號并把它們順序發送到另一個控制器環網的尋址環中的單個網絡節點必須產生其自己的地址表，并維護自己的地址和路由。擴展環環網能通過端到端的連接添加額外的集線器擴展端口的數量。HubNodeNodeNodeNodeNode2023/2/425Arbitrated環路技術訪問環在任一時刻，環上的每一個存儲控制器都知道環的狀態。當幀流經每個控制器時，控制器檢查幀的協議元數據以決定傳輸是否在此處開始或已經結束。當一個控制器發現當前環上的I/O操作將要結束時，它會準備參加競爭以奪得環的控制權。當環上的一個I/O操作結束時，環產生某個特定的幀以標識環處于空閑狀態，該幀被具有最高優先級的控制器修改，插入自己的地址，表示已經獲得了環的控制權。管理環中的失效控制器旁路失效的控制器2023/2/426Arbitrated環路技術交換的環拓樸結構的組合環路1環路2NodeDNL_PortNodeBNL_PortNodeANL_PortSwitchFL_PortFL_PortF_PortNodeEN_PortNodeCNL_Port2023/2/427SAN的分區多端口存儲子系統中的端口分區LUNmasking和WWN(WorldWideNode)2023/2/428SAN交換機中的分區SAN交換機中的分區交換分區的不同實現使用網絡地址實現軟分區硬分區SwitchNodeNodeNodeNodeNodeZoneXZoneY2023/2/429交換機中軟分區的操作過程端口讀分區成員數據地址匹配丟棄幀發送幀幀到達地址決定否是2023/2/430多端口存儲子系統中的端口分區輸出卷D分區C輸出卷D輸出卷C輸出卷B輸出卷A分區B分區A服務器3服務器2服務器12023/2/431LUN掩碼服務器主機I/O控制器地址001-阻塞地址052-可視地址076-阻塞地址103-可視地址104-阻塞2023/2/432存儲區域網的變更管理SAN（存儲區域網）變更會經常導致錯誤的產生，并且SAN中的大多數問題都由它引起，其中一些問題在整個存儲區域網中都是最難發現和解決的。SAN變更管理軟件在實行變更期間和之后通過識別和分析以前的差錯和漏洞來管理SAN的變化和發展。該軟件可使管理人員更快地識別和修正SAN中的差錯，在實行變更前預測所計劃的變更效果，監控變更的實行以確保其準確無誤和對整個變更過程進行更佳的控制，從而可以協調負責從事變更工作的各分散小組的活動。通過使這些過程自動化，用戶能在降低其SAN環境的風險和費用方面獲得極大的改進。2023/2/4332023/2/434光纖通道技術2023/2/435光纖通道SAN的理想傳送通道方式支持多協議網絡能力和功能異構互連帶寬--可用性--可靠性--集成--伸縮性2023/2/436封閉的,結構化的高性能容錯大量數據傳送硬件加強網絡開放的，非結構化的容錯不重要層到層（Peertopeer）數據、聲音和視頻軟件加強附加連接處理器內存磁盤通道12023/2/437Channel封閉的,結構化的高性能容錯大量數據傳送硬件加強Network開放的，非結構化的容錯不重要層到層（Peertopeer）數據、聲音和視頻軟件加強光纖通道光纖通道連接2023/2/438SAN拓撲結構點到點100MB><100MB

ArbitratedLoop100MB交換式光纖100MB100MB100MB2023/2/439點到點技術100MB/sec100MB/sec2023/2/440Arbitrated環路一個節點的TX連接到下一個節點的RX可操作的順序:Arbitrate環路控制打開目標的環路數據傳送關閉最大帶寬-當前100MB/secNode1Node3Node2TxTxTxRxRxRx2023/2/441Arbitrated環路技術2023/2/442Node

光纖交換式光纖最大節點數=16百萬最大帶寬=200MB/secx節點數節點(N-端口)登錄到光纖(F-端口)由光纖管理的內部路由和地址解析由N—端口管理的端到端連接N-PortF-PortF-PortN-PortNode

TXRXRXTX2023/2/443交換式光纖技術10Km2023/2/444混合

環路和Fabrics一個環路可以且只能連接一個FL端口一個節點可以是公用的也可以是私有的私有節點只能在環路內部進行通信環路1環路2NodeDNL_PortNodeBNL_PortNodeANL_PortSwitchFL_PortFL_PortF_PortNodeEN_PortNodeCNL_Port一個fabric可以連接多個環路2023/2/445分區（Zoning)分區可以將FC連接的設備邏輯上劃分成組SwitchNodeNodeNodeNodeNodeZoneXZoneY2023/2/446分區操作區中的成員只能看到該區中的其它成員設備可以是多個區中的成員FC-AL分區可以在單個HUB上創建私有環好處安全的設備訪問允許操作系統共存2023/2/447FC協議結構ATMFC-ATMIPFCLinkEncapsulation

FC-LEULP(UpperLevelProtocol)SCSI-3SCSI-3CommandSetMappingFC-4IPI-3CommandSetMapping(IPI-3STD)FC-3CommonServicesFC-0FC-1FC-2FibreChannelPhysical&SignalingInterface

(FC-PH,FC-PH2,

FC-PH3)PhysicalVariantEncode/Decode FramingProtocolFC-AL8B/10BEncodingCopper,OpticalFC-AL-2HPQuickFrameReferenceat/HP-COMP/io/tech/index.html2023/2/448OSI參考模型和FC光纖通道分層模型的比較

2023/2/449FC幀類型類型1AcknowledgedConnectionServiceFullbandwidthw/guaranteeddeliveryDedicatedpathbetweenports類型2AcknowledgedConnectionlessServiceIndependentlyswitchedframesNon-dedicatedpathbetweenports類型3UnacknowledgedConnectionlessServiceSameasClass2withoutacknowledgementsInvalidframesarediscarded.ULPprovideserrorcorrection/handling2023/2/450光纖通道的有關參數速度Xferrate: 1.062Gbit/sec (2x,4xalsodefined)MaximumUserPayload: 2112bytesBitErrorRate: 1x10-12距離Copper: 10’smShortwaveLaser(MMF): ~500m(850nm)LongwaveLaser(SMF): ~10km(1300nm)連接點到點: 2ArbitratedLoop: 126交換式光纖: 16百萬(224)2023/2/451總結與問題光纖通道最佳通道和網絡結構拓撲結構點到點Arbitratedloop交換式光纖混合方式支持分區（Zoning）有利于管理和安全不同的結構和幀類型速度、連接和距離都比較令人滿意2023/2/452FC與SCSI的比較2023/2/453線纜信號質量與線纜線纜長度速度與距離傳輸速率9um50um62.5um100MB/s10km500m300m200MB/s2100m300m150m400MB/s2100m175m90m2023/2/454線纜連接器與收發器光纖銅線2023/2/455FC-1中的編碼和錯誤發現8B/10B編碼方法在物理網絡上使用10位信息傳輸8位數據

2023/2/456光纖通道的端口類型N端口——在系統和子系統連接到光纖網絡中常見。L端口——在系統和子系統連接到環型網中常見。NL端口——在系統和子系統連接到光纖網絡和環型網中，包括通過環連接到光纖網。F端口——連接到N端口的交換端口。FL端口——在環中連接到NL端口的交換端口。E端口——連接到其他交換端口的交換端口。G端口——可以是F、FL和E端口的通用端口。

2023/2/457光纖通道的端口類型—N端口N端口在光纖通道SAN的通信中代表存儲發起者和目標。它們有管理幀的責任。沒有N端口網絡上就沒有流量。

和其他光纖通道端口一樣，N端口是一個嚴格的連接設備，因為它們不執行任何基于邏輯塊地址或文件信息的操作。實現N端口的HBA或子系統控制器將提供一些存儲或文件歸檔功能，但N端口自身只嚴格執行連接操作。

2023/2/458光纖通道的端口類型—F端口F端口是在光纖通道交換機中實現的，是為與之連接的N端口提供連接服務的。N端口和F端口經常互相通信，而不管是否發送數據。在不進行傳輸時間，N端口向交換機上相應的F端口發送IDLE字符串。IDLE字符串在N端口和F端口之間建立“心跳”，使鏈路上的問題能被立即發現。

2023/2/459光纖通道的端口類型—L端口環上使用了另一種類型的端口，叫做L端口。對應于N端口設計用于在光纖網中發起和控制通信，L端口設計為用于在環形網中發起和控制連接。

2023/2/460光纖通道的端口類型—FL端口在光纖通道拓撲結構加入環時，必須容許光纖網絡中的N節點與環形網絡中的L節點互相通信。FL端口和NL端口用來完成這個功能。

2023/2/461光纖通道的端口類型—NL端口NL端口是一種既有N端口功能又有L端口功能的端口。它可以發起和管理光纖和環形網之間的通信，容許存儲發起者和目標互相進行通信。環中的NL端口也可以訪問光纖網提供的網絡服務。NL端口和交換機的FL端口一起提供構建公共環的基礎。

2023/2/462光纖通道的端口類型—E端口用于交換機之間通信的交換機端口叫做E端口。E端口為交換機之間的干線鏈路提供連接。E端口提供使用多個交換機構建光纖網的方法。

E端口不僅僅用于為交換機之間的數據提供I/O路徑，也用于在交換機之間傳輸關于網絡服務的信息。

2023/2/463光纖通道的端口類型—G端口交換機端口通常可以自動配置它們的功能，這是通過識別鏈路另一端端口類型來實現的。這種類型的端口稱為G端口，即通用端口。

2023/2/464光纖通道的端口類型—B端口B端口是為了使用其它網絡，如ATM或以太網，從一個本地SAN運載光纖通道存儲I/O流量傳輸到一個遠程站點而設計的。B端口是FC-BBW描述的一部分。2023/2/465光纖通道的端口類型—示例環路1環路2NodeDNL_PortNodeBNL_PortNodeANL_PortSwitchFL_PortFL_PortF_PortNodeEN_PortNodeCNL_Port2023/2/466光纖通道中的流量控制緩沖區信用卡（BufferCredits）

端到端的流量控制

緩沖區到緩沖區的流量控制

2023/2/467服務等級—等級1等級1是一個面向連接的服務，它對兩個N/NL端口之間連接的可獲得性提供保證。等級1是一個運行在光纖上的虛擬端到端的鏈路。其他流量無法干涉等級1的連接。在等級1連接上發送的流量在目的端口上按次序到達。這給目的節點省去了很多時間，因為它不必對傳輸的幀重新排序。2023/2/468服務等級—等級2等級2是一個面向無連接的服務，它提供具有對傳輸幀進行確認的多元通信。多元通信是指在一對發送者和接收者之間沒有專有路徑的通信。該服務允許N、L及NL端口和SAN中一系列其他的N、L及NL端口進行通信。每個想要通信的N、L和NL端口必須向交換機或環中其他端口表示自己的意圖，才能建立連接。2023/2/469服務等級—等級3等級3是光纖通道網絡中最常使用的服務等級。它是多元的、無連接的數據報服務。數據報服務是指不包含傳輸確認的通信。等級3可以認為是等級2的子集，但不提供發送數據是否被接收正確接收的機制。2023/2/470流量控制與錯誤恢復的獨立光纖通道技術是一種獨立于存儲功能的網絡技術。光纖通道中的流量控制機制獨立于錯誤恢復。流量控制在FC-2層進行管理，錯誤恢復由高層協議實施管理。對于SAN存儲流量，錯誤恢復是由SCSI-3實現中的FCP協議的任務。等級2中的錯誤恢復開始較早，因為等級2中的流量控制確認可以比等級3所基于的SCSI超時處理更快地識別問題。其它類型的流量，如視頻傳輸實時流量的自動重傳幀由上層協議而不是由發送端口決定是否重傳。2023/2/471等級2和等級3的比較對特定的類型的存儲流量，如事務過程或備份，是否需要使用等級2是爭論的焦點。一種觀點認為端到端流量控制提供了更少的差錯和更快的錯誤恢復，因而網絡更穩定；另一種觀點認為端到端流量控制消耗的網絡帶寬比它節約的還要多。解決的方法是根據具體的配置確定使用等級2或是使用等級32023/2/472等級2和等級3的比較事務過程中的流量控制對錯誤恢復的影響使用等級2可以更快的識別傳輸錯誤，更早地開始錯誤恢復維持高傳輸速率的流量控制幀的丟失導致重傳更頻繁光纖通道中的鏈路數量增加會導致SAN中總的錯誤率的增加。端到端的流量控制會有助于SAN維護穩定的傳輸速率。等級3適用于簡單的SAN，且已經成熟，等級2適用于復雜的SAN2023/2/473光纖通道中的名字和地址編址方案決定它的擴展能力，分配和訪問方法決定使用的難易程序，而命名使網絡實體更易于識別。光纖通道中的名字和地址元素有：全球名字（WWN）端口地址仲裁環物理地址（ALPA）2023/2/474WorldWideName(WWN)64位存儲在非易失內存中由IEEE編號規范決定2023/2/475端口地址一個24個位的端口地址由三個部份所組成:Domain(從23到16位)

Area(從15到08位)

Port或仲裁環物理地址－AL_PA(從07到00位)2023/2/476仲裁環物理地址AL_PA環上的每個結點地址分配一個8位仲裁環位置地址（ArbitratedLoopPhsicalAddress，簡寫為AL_PA）。該地址在環上的每一個NL端口或FL端口進行環初始化時設置。2023/2/477公共環和私有環AL_PA用于設置端口的低8位地址，如果端口為NL端口，并且連接至FL端口，則高16位由交換機設置（公共環），否則為0（私有環）。私有環不能被環外的節點訪問。公共環上的單個設備可以設置成私有的，如此，它只能與環上的節點進行通信。公共環路1公共環路2NodeDNL_PortNodeBNL_Port私有設備L_PortSwitchFL_PortFL_PortF_PortNodeEN_PortNodeCNL_Port2023/2/478在光纖通道網絡中建立連接—光纖登錄光纖登錄當一個N端口不傳輸數據時，向鏈路另一端相關的F端口發送IDLE控制。當N端口想初始化一個數據傳輸時，它就執行光纖登錄，在交換機上有一個登錄服務進程在運行。N端口使用保留的地址FFFFFE，F端口認為它是一個登錄請求，并路由到交換機的登錄服務進程。光纖登錄建立要在光纖網中使用的服務等級和其他通信參數。一旦登錄在交換機的特定F端口完成。

節點登錄在光纖登錄完成后，網絡中發起和接收的N端口通過第二個名為節點登錄的進程互相進行通信。一些通信參數再次交換，兩個節點可以開始傳輸了。

進程登錄（可選）另外端口使用進程登錄來選擇要使用的上層協議。對于光纖通道來說，就是FCP串行SCSI協議。

2023/2/479在光纖通道網絡中建立連接—環仲裁AAAAA未仲裁未仲裁未仲裁第1步：仲裁開始：端口被寫至幀第3步：看到較高優先級并發送幀較低優先級地址發送幀第2步：較高優先級端口地址寫至幀較低優先級地址發送幀較低優先級地址發送幀第4步：當端口識別出自己的地址時仲裁結束端口9端口9端口5端口7端口2端口1端口42023/2/480NL端口接受光纖中的N端口的訪問過程存儲子系統SwitchFL_PortFL_PortF_PortN_Port公共環路2服務器NL_Port1）對環進行仲裁并獲得權限2）使用交換機中的FL端口打開一個環回路3）進行交換機FL端口的光纖登錄4）進行到目的N端口的節點登錄5）進行到目的的N端口的進程登錄2023/2/481光纖通道的通信機制—幀光纖通道網絡中最小的通信單元是幀。光纖通道幀和其他網絡技術中的幀類似：它們有起始標記、頭部、地址域、應用數據、差錯檢測域以及幀終止符。幀格式如