SAN的概念

SAN(StorageAreaNetwork存储区域网络)是一个由存储设备和系统部件构成的网络，所有的通信都在一个与应用网络隔离的单独的网络上完成，可以被用来集中和共享存储资源。SAN不但提供了对数据设备的高性能连接，提高了数据备份速度，还增加了对存储系统的冗余连接，提供了对高可用群集系统的支持。

简单地说，SAN是关联存储设备和服务器的网络。它和以太网有类似的架构。以太网由服务器、以太网卡、以太网集线器/交换机及工作站所组成，SAN则由服务器、HBA卡、集线器/交换机和存储装置所组成。

 

SAN的历史

在上个世纪80年代，连接主机和存储设备的标准方法是通过像IDE或并行SCSI这样的接口实现的点对点的DAS(直接连接存储)方式。并行SCSI提供了相对快速的访问SCSI硬盘的速度(5MBps或10MBps)，并且几个硬盘可以通过同一个接口连接到计算机上。

但是，随着存储子系统变得越来越大，计算机变得越来越快，一个新问题出现了:外部存储设备开始变得庞大起来。磁带库、RAID(廉价冗余磁盘阵列)和其他SCSI设备开始需要越来越多的空间，这就要求并行SCSI连接从主机延伸出来得越来越远;同时，主机系统要求更高的I/O(输入/输出)速率。另外，应用系统希望采用同一个存储系统，SCSI带来的连接数目的限制也摆在了人们面前。

为了满足这些新的需求，人们开发了为存储设备提供千兆串行网络访问能力的光纤通道(FibreChannel)协议。光纤通道协议综合了许多优点，如单模光纤最远距离可达到10公里，通过连接设备可达100公里，可以使用多种介质的简单串行线缆(光缆、铜缆)、千兆网络速率以及可以在同一线缆上同时使用多种协议。这些特点使得光纤通道协议作为并行SCSI协议的替代者在整个90年代都得到了人们的认可，现在光纤通道协议被用在绝大多数高容量、高端直连存储设备上。

随着光纤通道协议作为并行SCSI的点对点方式替代者的出现，并随着其逐渐被市场所接受，一种组合单纯的存储应用与网络技术于一身的新技术出现了――这就是存储区域网络(StorageAreaNetwork，SAN)。

以光纤网络搭建的SAN，具有三个主要元素:接口(FC)、连接设备(光纤交换机、Hub等)、协议。加上附加光纤接口存储设备以及服务器就构成了SAN系统。

在iSCSI诞生以前，搭建SAN只能选择光纤通道，这也是SAN曾经成为光纤存储网络代名词的原因。

 

FCSAN与IPSAN

在iSCSI出现以后，用以IP技术搭建的存储区域网络应运而生。这时候SAN就不能作为光纤存储网络的代名词了，因此，我们不得不将SAN这个“名”前面加一个“姓”便于区分两种不同技术的存储网络。

以光纤搭建的存储网络是FCSAN，以iSCSI技术搭建的存储网络叫做IPSAN。

两种存储网络最大的区别是作为网络的核心连接设备不同，导致了连接线缆的不同:FCSAN使用光纤交换机，通过光纤(或者铜缆)连接主机和存储设备，网络中的协议是FC；IPSAN使用以太网交换机，通过IP连接主机和存储设备，网络中的协议是TCP/IP。

当然，还有一种特殊情况是，网络中采用iSCSI技术的交换机(例如Cisco的SN5420以及SANRAD的VSwitch)，和主机连接使用TCP/IP，和存储设备连接采用FC或者SCSI。

 

FCSAN和IPSAN的对比

FCSAN和IPSAN都将整个系统规划出两张网:一张是面对应用网(或Client/Server架构或Browzer/Webserver架构)；另一张是存储网(由主机中的HBA卡、交换机及存储设备三层结构组成的SAN)，它专门解决主机系统对磁盘的块级(Block-Level)存储数据调用。这也是使用SAN的原因之一。因为NAS除了未建立独立的存储网外，另一个重要原因是它只能解决对文件级的调用(当然，NETAPP通过使用iSCSI技术使NAS设备具有iSCSI接口解决了数据库调用的问题，这将在以后的章节中详细的探讨)，只有SAN才能支持数据库的块级调用。

以IP网络起家的网络厂商巨头Cisco及主机厂商巨头IBM认为，应该寻求一种新的方式，以与应用网相同的体系架构、技术标准去构造存储网，这不论从技术构造上，还是从经济成本分析角度看，无疑都是理想的。为此，两家联手，于2001年1月发起成立IETF工作组，专门研究与开发iSCSI技术标准，以此统一应用与存储分开的两种网络类型。几十家专业化IT公司的共同努力，IETF的iSCSIRFC标准终于在2003年2月11日通过。至此，产生了与应用网完全同构的存储区域网，即IETFiSCSI标准支持的IPSAN。

对各行各业的IT技术人员而言，网络技术是基于Ethernet及TCP/IP构筑的，它们的许多应用已建立在Internet的架构之上，并期待着存储网络化最终会向这个方向迈进。过去IT发展的历史已经说明，包括Token-Ring、FDDI、ATM以及Bell发明了一百余年的、面向连接的语音交换技术，都将统一融合到TCP/IP为基本架构的Internet上去。SAN也将向基于IP网络方向发展。

其实FCSAN的弱点是它的物理机理决定的，它无法使存储设备随它在Internet上运行，从而无法满足应用前端对存储数据“无时不有、无处不在”的要求。FCSAN的物理覆盖有限，不超过50公里。这样容易形成存储孤岛。物理覆盖有限面临的第一个挑战是异地备份解决方案如何基于FCSAN设计。

当年人们解决信息孤岛问题，发展网络技术，产生通信子系统，用了大约20年的时间，使得IT技术大踏步地发展到今天，而今又面对存储孤岛问题。存储孤岛无法解决地理阻断对系统级数据的问题，包括数据迁移、复制、备份等不同级别的存储系统数据整合问题。

IPSAN最显著的特点就是价格低廉以及无限长度扩展的先天优势。这不正是虚拟存储解决的问题之一吗？(关于通过使用iSCSI技术实现虚拟存储的问题，将在以后的章节中介绍)

不可回避的是，IPSAN也正在面临着一些不可回避的问题的困扰:

首先就是传输效率问题:TCP/IP传输效率不高，又经过了iSCSI协议的打包拆包过程，传输效率与FC相比还是有些不足的。但是有测试表明，在无网络通讯干扰的情况下，iSCSI的性能已经接近甚至达到了1Gb光纤通道技术的性能指数。随着10G网络的推广，iSCSI必能解决这些问题。

其次是IP存储产品目前用户的认知度还不够。

再次是IP存储并不是在现有的IP网络上连接一个带网卡的存储设备那样简单，同样需要一些专门的驱动和设备。可喜的是，现在，Adaptec等传统光纤通道适配器的厂商都发布了iSCSIHBA，Intel公司依仗自己在网络及芯片领域的霸主地位，推出了专用的IP存储适配器，Microsoft、HP、Novell、SUN、AIX、Linux也具有了iSCSIinitiator软件，帮助用户免费连接iSCSI设备。

最后是安全问题。对于用户来讲，存储设备放置的是用户最为关键的数据，这些数据也往往是保密性的，一旦把这些数据放置在IP网络上，安全问题将变得异常突出。IETF的Internet工程指导小组(IESG)要求在三种IP存储协议中使用IPSec:iSCSI、FCIP和iFCP。负责IETFIP存储工作组传输领域的人员认为，窃听是IP协议存在的安全漏洞，而这正是IESG坚持加密能力的原因。还有一些厂商认为，依靠IPSec解决IP存储安全问题并没有抓住问题的关键。尽管IPSec可以保护在IP网络上传输的存储数据的安全，正如它保护IPVPN上传输的数据那样，但是它没有采取任何保护存储设备上数据的措施。保护存储设备上的数据需要使用采用3DES或高级加密标准(AES)的加密芯片。

其实从最低层技术角度上讲，光纤通道并没有人们想象中的安全，其实它是工作在第二层的协议，原本并没有建立安全机制。而iSCSI规范包含了initiator和目标验证(使用CHAP,SRP,Kerberos,和SPKM)来防止未经授权的访问同时只允许可信赖的节点访问。作为补充，IPsec可以提供安全保证，防止侦听。所以说，本质上讲，iSCSI比光纤通道要安全的多。

由此可见，IPSAN的发展，也必将经历一个过程。但是可以预见，iSCSI必将获得长足的发展。