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存储漫谈——从RAID-0故障到SAN BOOT  

2009-05-10 14:54:34|  分类: 网络技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                                                 存储漫谈——从RAID-0故障到SAN BOOT
      
      昨天BOSS的PC机出问题,磁盘出错。PC上使用2个SSD组成RAID-0,没有数据备份和保护措施。听他报告的故障现象,我判断是RAID-0磁盘系统数据出错,估计有一块硬盘离线。
      到现场开机即发现RAID功能报错,进入阵列配置界面,果然,RAID-0的两个磁盘消失了一个。如果是偶然故障导致磁盘离线,再建立一个阵列上线应该可以恢复全部数据的,数据维修的原则是“故障越严重,修复越简单”,如果全部数据丢失,那么往往全部数据都能恢复;如果只是丢失部分数据,由于数据被覆写,丢失的数据也多半找不回来了。
      于是在阵列配置程序中删除成员盘,重新创建阵列,两个硬盘出现在设备列表中,选取,添加,创建RAID-0 stripe,保存。查看RAID状态正常,但是,磁盘阵列容量只有16MB!
      我再看了一遍,确定没有花眼。仔细看看两个成员磁盘的容量,原来其中一个磁盘容量变得只有8M了,应该是磁盘本身故障导致的阵列不同步,并非“最严重”的磁盘消失故障类型,数据只能找回16MB。至此,已经可以判定阵列数据不可现场修复,找专业修复公司的话费用不会便宜,还不一定成功。
      BOSS的电脑从3年前起就开始使用RAID-0,在系统体积、噪音、速度上取得最佳的平衡,缺点就是RAID-0对应的数据丢失概率比单硬盘增加一倍:任意硬盘故障会导致RAID-0系统出现故障。如果4个硬盘做RAID-0,故障概率也就增加4倍!为了防止磁盘故障造成较大的数据损失,我们配备了外部的存储服务器,定期将重要数据复制到存储服务器上作为备份。
      相比PC机,存储服务器的数据保护手段就多了,硬件级的冗余磁盘阵列,SAN快照备份,在操作系统级也有定期的卷影复制。如果利用通讯线路,还能进行远程的多点同步备份由于没有了体积噪音甚至造价等限制,存储系统的性能可以非常之高,远远高过PC机。缺点就是体积、噪音、耗电、管理维护复杂,把一头牛那么大,还像飞机引擎样啸叫的服务器放在身边使用,那简直是活受罪。
      那么,有没有办法在PC机上就能享受服务器级别的存储性能呢?这也是我正在考虑的问题,高性能,且不能增加用户端的使用压力,基本维持用户现有的工作环境和习惯,优化,而不是复杂化。
      利用服务器系统,这是解决问题的方向;避免服务器系统的缺点曝露给用户,那么将呼啸着的巨大服务器系统远离用户身边是个好办法,当然,投资巨大的缺点是必须曝露的。用户的PC机跟服务器之间需要数据传递,用户需要使用服务器上的磁盘数据,享受服务器系统的存储性能,那么,必定有通讯线路存在。从现在业内普遍使用的技术看,有光纤SAN和ISCSI SAN 两种通讯系统可供选择。
      光纤SAN历史悠久,设计目的也很简单,将磁盘系统独立在计算机之外,使用光纤替代内部的硬盘线路。独立的磁盘系统没有体积、噪音、甚至投资的上限,因此可以做的非常的专业,而用户的计算机只是通过光纤使用磁盘系统而已,甚至不需要知道使用的光纤,除了性能,用户的使用习惯不会有任何变化。
      光纤SAN的存储系统造价昂贵,多用户使用的才能体现其价值。SAN使用专用的交换机来传输磁盘数据,跟以太网的星型结构类似,用户端使用专用的HBA卡,跟以太网的网卡类似,区别是SAN传递的只是存储信息,模拟磁盘系统,而不会传输网络数据。SAN只能共享磁盘柜,而不能联网打游戏。
      在早期的SAN存储系统中,服务器与交换机的数据传输是通过光纤进行的,因为服务器是把SCSI存储指令传输到存储设备上,相当于延长了硬盘线路,不能用普通LAN网的IP协议传输,只能使用独立的光纤线路(FC)传输,因此这种SAN就叫FC-SAN,而后期出现了用IP协议封装的SAN,可以完全走普通LAN网络,因此叫做IP-SAN,其中最典型的就是现在热门的ISCSI。
      而近几年崛起的ISCSI SAN将存储的数据传输指令、数据以数据包的形式进行封装,因此就可以使用普通IP协议,在计算机网络上进行传输。由于存储系统对传输带宽的要求极高,一般ISCSI都在中心机房的高速网络系统上架设,这样才具备与可与直连存储近的性能,才有实际应用的价值;理论上能传输IP的网络都可以实现ISCSI,例如ADSL线路,但是由于速度与普通磁盘系统毫无可比性,对于海量的存储数据传输而言,低带宽网络毫无意义,例如:要求1秒完成存储的数据,低带宽线路可能需要1天。
      ISCSI SAN与FC SAN的区别只在传输手段和设备上,用户计算机和磁盘存储系统布局、功能、用法几乎完全一样。在传输带宽上,FC SAN目前主流是4Gbps(4Gbit,约500M字节每秒),与一个服务器内部的RAID卡带宽(约800M字节每秒)相近;企业中心机房网络一般是千兆以太网(1Gbps,120兆字节每秒),与单个硬盘的速度相当。但是,目前10G(万兆)以太网已经逐步进入企业,对应的数据传输率是1.25G字节每秒,是FC  SAN的2.5倍。
      那么,我们在考虑建设SAN系统时就面临抉择:是选用FC SAN,还是ISCSI SAN?也就是新建独立的存储网络,还是只升级现有的计算机IP网络?
      由10G以太网还未成为主流,因此在成熟的系统中,FC SAN在性能、性价比方面肯定占绝对优势,可用于核心数据库、高负荷运算等需要高性能的系统。千兆以太网上实现ISCSI简单和廉价,性能差点,可以用于备份、存档用途的存储系统。
      对于用户而言,达到同样的性能和稳定性,FC-SAN和ISCSI预期的投入不会有多少差别,这也是市场规律所决定的。万兆以太网上实现ISCSI、以及下一代8Gb甚至16Gb FC-SAN会在一个新的性能平台上竞争,而同级别性能的设备,价格不会相差多少。用户所要做的是:知己知彼。了解自己现有的IT基础,归纳需求重点;考察市场上能满足需求的设备,结合预算情况作出选择。
      回到解决BOSS的问题上来。如果既要保证BOSS所用计算机的性能、数据安全性,又不能改变用户端的计算机使用环境,也就是用户端几乎没有任何外观、声色上的变化,使用SAN是比较好的办法。现有房间不允许重新装修布线,没有光纤,因此ISCSI SAN就成了唯一选择。增加千兆ISCSI只需在机房增加存储柜,在用户端增加ISCSI HBA网卡即可。我查了万兆以太网的标准,似乎是有双绞线准,问题是需要6类线以上的标准,而且市场上还普遍只提供万兆光纤端口,铜缆接口的万兆端口未见商用。因此,要实现万兆ISCSI,新铺设光缆是必需的了。
      我们单位已经在筹建光缆网络,使用物理光纤来连接各个分支机构,而不再只是租用营运商的带宽。在物理光纤上,我们可以传输万兆以太网,也可以传输 FC SAN。选用ISCSI的好处是,我们可以节约光缆资源,而且BOSS变换计算机场地时,恢复存储连接变得很简单,连接网络,搞定,区别只是速度(毕竟不是到处都有万兆网络,不是到处都铺设了光缆)。这也是存储虚拟化的应用之一。
      如果用户的数据在SAN上,而且可以实现SAN BOOT,那么用户的计算机就是无盘站的一种,性能最高的那种。数据在SAN上,可以任意备份,分布式存储,而这些高级功能都不需要用户参与。
      享用数据,把一切交给网络,这就是我们的理想。
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