在當(dāng)今的企業(yè)環(huán)境中，高可用性已經(jīng)變成了必須達(dá)到的指標(biāo)。隨著數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度的持續(xù)提高，數(shù)據(jù)可用性的重要性也不斷升級(jí)。而隨著企業(yè)和應(yīng)用的增長(zhǎng)，相關(guān)的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施也必須隨之?dāng)U展。由互聯(lián)網(wǎng)引發(fā)的向全球經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)移已經(jīng)使正常運(yùn)作從8×5模式轉(zhuǎn)向了24×7模式。在這種“全天候”運(yùn)作模式中，對(duì)高可用性的要求越來(lái)越高。為保持企業(yè)正常運(yùn)作，作為公司最重要的資源的數(shù)據(jù)必須隨時(shí)可用。不僅丟失數(shù)據(jù)會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性后果，中斷數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)也會(huì)使企業(yè)造成重要損失。

    99%的正常運(yùn)行時(shí)間看似很高，但這種“高度可用的”環(huán)境仍然意味著每年有83小時(shí)以上的停運(yùn)。無(wú)論是哪種規(guī)模的企業(yè)，都將遭受?chē)?yán)重影響。為設(shè)計(jì)高度可用的解決方案時(shí)，必須考慮停機(jī)的成本。對(duì)于金融經(jīng)紀(jì)公司而言，99%的正常運(yùn)行時(shí)間意味著每年將會(huì)損失5.4億美元的收入。

    資料來(lái)源：光纖通道行業(yè)協(xié)會(huì)1；Horison公司。

    如果正常運(yùn)作時(shí)間能提高到99.999%，收入損失就可以縮減到每年540,000美元。

    1. “災(zāi)難來(lái)臨時(shí)的業(yè)務(wù)連續(xù)性”，光纖通道行業(yè)協(xié)會(huì)，http://www.fibrechannel.com/technology/index.master.html。

    但是，實(shí)現(xiàn)99.999%的正常運(yùn)作絕非易事，其中高度可用的存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施是實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)可用性的核心，包括獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列（RAID）技術(shù)、在一個(gè)集群系統(tǒng)上保存多份數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程集群、存儲(chǔ)局域網(wǎng)（SAN）和可靠磁帶備份等。值得注意的是，SAN體系結(jié)構(gòu)支持的企業(yè)級(jí)高可用性配置不但能隨著企業(yè)的發(fā)展而擴(kuò)展，還能保護(hù)企業(yè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)投資。設(shè)計(jì)高度可用的SAN時(shí)需要考慮的因素包括：

• 
  
  人工錯(cuò)誤可能造成的影響及預(yù)防方法


• 
  
  環(huán)境問(wèn)題（例如供電中斷、空調(diào)故障等）


• 
  
  基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的軟件故障（交換機(jī)等）


• 
  
  計(jì)劃內(nèi)停機(jī)（軟件升級(jí)、硬件維護(hù)）


• 
  
  黑客帶來(lái)的威脅


• 
  
  基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的硬件故障（交換機(jī)等）

    其中的某些事件，例如硬件故障和斷電等，可以通過(guò)設(shè)計(jì)加固予以解決。但是，人工錯(cuò)誤等問(wèn)題則無(wú)法通過(guò)設(shè)計(jì)有效解決。

    存儲(chǔ)正常運(yùn)行時(shí)間對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)提高可用性至關(guān)重要。每位員工都必須通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器或者直接從工作站訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)才能制訂關(guān)鍵業(yè)務(wù)決策。如果存儲(chǔ)可用性出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)作都會(huì)受到影響。

    為避免這種問(wèn)題，必須實(shí)現(xiàn)最高的正常運(yùn)行時(shí)間，才能限制或消除對(duì)業(yè)務(wù)運(yùn)行的影響。

    圖1

    企業(yè)的高可用性?xún)?yōu)先順序

    設(shè)計(jì)高可用性解決方案

    設(shè)計(jì)高度可用的存儲(chǔ)環(huán)境時(shí)，必須采用端到端方法，即只考慮存儲(chǔ)解決方案組件是不夠的，必須考慮以下所有組件：

    存儲(chǔ)子系統(tǒng)

    設(shè)計(jì)高度可用的解決方案時(shí)，必須考慮存儲(chǔ)子系統(tǒng)的以下三個(gè)方面：

    數(shù)據(jù)保護(hù)

• 
  
  冗余高速緩存—-幾乎所有存儲(chǔ)子系統(tǒng)都采用了某種類(lèi)型的前端高速緩存。高速緩存能通過(guò)寫(xiě)操作高速緩存改善直接磁盤(pán)寫(xiě)操作引起的延遲，大大縮短子系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器發(fā)出寫(xiě)命令時(shí)，存儲(chǔ)子系統(tǒng)將把數(shù)據(jù)寫(xiě)入高速緩存，然后通知應(yīng)用服務(wù)器寫(xiě)操作已完成。其后，數(shù)據(jù)將在方便的時(shí)間寫(xiě)入物理磁盤(pán)。為進(jìn)一步提高可用性，許多子系統(tǒng)都提供前端高速緩存鏡像。這樣，即使高速緩存出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。


• 
  
  RAID—-幾乎所有子系統(tǒng)都利用廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列（RAID）提高數(shù)據(jù)可用性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保護(hù)，并加快訪(fǎng)問(wèn)速度。RAID包括簡(jiǎn)單的RAID 1（將數(shù)據(jù)映射到兩塊或多塊磁盤(pán)），也包括利用了數(shù)據(jù)奇偶計(jì)算和高級(jí)塊操作的RAID 5。盡管RAID 1和RAID 5技術(shù)提供的保護(hù)和性能不相同，但都能在磁盤(pán)發(fā)生故障時(shí)提高數(shù)據(jù)的可用性。


• 
  
  數(shù)據(jù)復(fù)制—-存儲(chǔ)復(fù)制的目的是防止整個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)故障。雖然復(fù)制一般都以異步方式在較遠(yuǎn)的距離上執(zhí)行，但這種方式不屬于本文的討論范圍。同步存儲(chǔ)復(fù)制不但能保證本地?cái)?shù)據(jù)中心內(nèi)的數(shù)據(jù)可用性，還能減小對(duì)重要應(yīng)用的影響。這種復(fù)制可以由存儲(chǔ)子系統(tǒng)執(zhí)行，也可以通過(guò)基于主機(jī)的外部應(yīng)用執(zhí)行。無(wú)論采用哪種方法，都需要建立兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)子系統(tǒng)，而且每個(gè)系統(tǒng)都擁有一份相同數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)備份。

    圖2

    同步數(shù)據(jù)復(fù)制模型

    子系統(tǒng)連接

    存儲(chǔ)連接與存儲(chǔ)本身的完整性同樣重要。如果應(yīng)用無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)其存儲(chǔ)，就無(wú)法正常工作。因此，存儲(chǔ)子系統(tǒng)供應(yīng)存儲(chǔ)的方式對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)高可用性解決方案非常重要。

• 
  
  冗余接口—-為實(shí)現(xiàn)真正的高可用性，必須采用冗余連接。磁盤(pán)邏輯單元必須通過(guò)存儲(chǔ)子系統(tǒng)上的多個(gè)接口輸出，這樣不但可建立主機(jī)級(jí)多路徑，還能從磁盤(pán)子系統(tǒng)本身增強(qiáng)兩條物理連接的冗余性。

    圖3

    能實(shí)現(xiàn)高可用性的冗余磁盤(pán)子系統(tǒng)接口

    子系統(tǒng)硬件冗余性

• 
  
  電源冗余性—-電力是存儲(chǔ)子系統(tǒng)的關(guān)鍵，多數(shù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)都提供雙電源。另外，帶有前端高速緩存的多數(shù)子系統(tǒng)一般都為高速緩存提供備用電池。某些子系統(tǒng)使用小電池，只為高速緩存提供幾天的電力；某些子系統(tǒng)使用大電池，以便延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，直至將高速緩存中的數(shù)據(jù)全部寫(xiě)入磁盤(pán)。


• 
  
  熱磁盤(pán)備用切換—-多數(shù)存儲(chǔ)子系統(tǒng)都提供備用物理磁盤(pán)，但提供的數(shù)量不等。只有在磁盤(pán)出現(xiàn)故障或突然失效時(shí)，才會(huì)使用備用磁盤(pán)。子系統(tǒng)能夠持續(xù)監(jiān)控每個(gè)物理硬盤(pán)的運(yùn)行狀態(tài)。一旦發(fā)生錯(cuò)誤跡象，就會(huì)將該磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)復(fù)制到熱備用磁盤(pán)上。另外，由于存儲(chǔ)子系統(tǒng)中一般都使用了RAID，因此，當(dāng)RADI磁盤(pán)組突然失效時(shí)，也可以使用熱備用磁盤(pán)重新建立主機(jī)數(shù)據(jù)。無(wú)論是哪種情況，子系統(tǒng)都能完全恢復(fù)，并且不中斷數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。

    存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

    提供主機(jī)與存儲(chǔ)之間的連接的網(wǎng)絡(luò)或矩陣也是整個(gè)高可用性解決方案中的重要一環(huán)。為保證設(shè)計(jì)中不出現(xiàn)單故障點(diǎn)，最好使用最佳實(shí)踐。這種設(shè)計(jì)實(shí)踐還有利于采用合理的冗余性，因?yàn)檫^(guò)度冗余將延長(zhǎng)故障恢復(fù)時(shí)間。

    存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)硬件

• 
  
  交換機(jī)硬件—-與組成存儲(chǔ)解決方案的所有其它組件相似，光纖通道交換機(jī)中的硬件也必須配備冗余硬件。在交換機(jī)產(chǎn)品系列中，硬件冗余性一般僅限于雙電源，但這只能解決斷電問(wèn)題，而不能解決其它交換機(jī)組件失效問(wèn)題。導(dǎo)向器級(jí)光纖通道交換機(jī)提高了存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的可用性，不但支持冗余電源，還為所有其它主機(jī)組件配備了冗余組件?？刂颇K負(fù)責(zé)提供恢復(fù)功能，交叉矩陣也嵌入在了冗余配置中。另外，軟件升級(jí)必須不間斷執(zhí)行。因此，導(dǎo)向器級(jí)硬件能夠使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正99.999%的正常運(yùn)行時(shí)間。

    存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

• 
  
  網(wǎng)絡(luò)冗余性—-在光纖通道SAN中，需要關(guān)注的另一個(gè)方面是矩陣本身。與同一物理基礎(chǔ)設(shè)施相連的所有設(shè)備都位于同一個(gè)光纖通道矩陣中，這使得SAN有可能受到矩陣級(jí)事件的影響，并波及到網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備。添加交換機(jī)或修改分區(qū)配置等操作都有可能影響到整個(gè)矩陣。因此，設(shè)計(jì)多個(gè)分立、相連的矩陣有助于隔離這些事件的影響范圍。思科的虛擬SAN（VSAN）功能能夠利用同一個(gè)物理基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)制這種環(huán)境，例如事件隔離。關(guān)于VSAN，我們將在本文的后面詳細(xì)討論。

    圖4

    設(shè)計(jì)采用隔離矩陣的SAN

• 交換機(jī)間鏈路（ISL）—-隨著SAN的增長(zhǎng)，交換機(jī)之間的連接將變得越來(lái)越重要。如果僅在交換機(jī)之間使用一條物理鏈路，將降低整體設(shè)計(jì)的冗余性。當(dāng)鏈路中斷時(shí)，冗余ISL能夠提供故障恢復(fù)功能。

    應(yīng)用主機(jī)

    主機(jī)總線(xiàn)適配器（HBA）是應(yīng)用服務(wù)器與SAN之間的接口。與網(wǎng)卡相似，它們也可以插入到服務(wù)器中的總線(xiàn)插槽中。雖然多數(shù)服務(wù)器產(chǎn)生的輸入/輸出（I/O）都不會(huì)對(duì)一條光纖通道鏈路形成壓力，但高可用性（HA）環(huán)境仍然要求雙HBA。兩個(gè)或多個(gè)HBA能夠提供多條存儲(chǔ)路徑，以便在一個(gè)HBA發(fā)生故障時(shí)實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)，平時(shí)則在HBA之間平衡負(fù)載。這種“多路徑”可以用多種方式實(shí)現(xiàn)，提高HBA可用性的途徑包括：

• 
  
  子系統(tǒng)軟件—-多數(shù)大存儲(chǔ)子系統(tǒng)提供商都已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多路徑軟件，以便執(zhí)行負(fù)載平衡和HBA故障恢復(fù)，例如EMC開(kāi)發(fā)的PowerPath。這些產(chǎn)品一般都針對(duì)廠(chǎng)商的子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，如果與廠(chǎng)商自己開(kāi)發(fā)的子系統(tǒng)一起使用，能夠提供增強(qiáng)操作模式。


• 
  
  卷管理軟件—-某些基于主機(jī)的卷管理應(yīng)用支持多路徑，例如Veritas開(kāi)發(fā)的Dynamic Multipathing（DMP），這種解決方案并不針對(duì)具體的子系統(tǒng)廠(chǎng)商。


• 
  
  HBA驅(qū)動(dòng)程序—-某些HBA廠(chǎng)商正在主機(jī)的HBA驅(qū)動(dòng)程序中提供多路徑特性，盡管這種解決方案只適用于某些HBA廠(chǎng)商或者某些HBA型號(hào)，但并不針對(duì)具體的存儲(chǔ)廠(chǎng)商。


• 
  
  操作系統(tǒng)—-幾種操作系統(tǒng)（OS）現(xiàn)在支持操作系統(tǒng)本身的多路徑特性，以便使多路徑特性同時(shí)脫離存儲(chǔ)子系統(tǒng)和HBA。

    提高存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的可用性

    Cisco MDS 9500系列多層導(dǎo)向器提供很多硬件和軟件特性，能夠支持光纖通道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的高級(jí)可用性。

    硬件特性

    下面介紹Cisco MDS 9500系列多層導(dǎo)向器中高可用性涉及的硬件特性。

    交換管理引擎模塊

    Cisco MDS 9500系列多層導(dǎo)向器允許在一個(gè)機(jī)箱中安裝兩個(gè)交換管理引擎模塊，以實(shí)現(xiàn)冗余性。每個(gè)模塊都包含控制引擎和交換矩陣。控制引擎是負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)的中央處理器。另外，控制引擎還參與所有網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議，包括所有光纖通道服務(wù)。在冗余系統(tǒng)中，兩個(gè)控制引擎以主用/備用模式操作，其中一個(gè)控制引擎一直作為主用控制引擎。備用控制引擎處于狀態(tài)化等待模式，所有主機(jī)管理和控制協(xié)議都與主用控制引擎保持同步。盡管備用控制引擎并不真正管理交換機(jī)，但仍然從主用控制引擎連續(xù)接收信息，以便在兩臺(tái)控制引擎中同時(shí)保留交換機(jī)的狀態(tài)信息。一旦主用控制引擎發(fā)生故障，備用控制引擎將能夠無(wú)縫接管主用控制引擎的所有任務(wù)。

    交換矩陣是系統(tǒng)的交換引擎，即系統(tǒng)內(nèi)所有端口之間的高速交換路徑矩陣。交換矩陣嵌入在每個(gè)交換管理引擎模塊中，如果冗余系統(tǒng)中配備了兩個(gè)交換管理引擎模塊，也就配備了兩個(gè)交換矩陣。兩個(gè)交換矩陣以負(fù)載共擔(dān)主用?主用模式操作。每個(gè)交換矩陣都總共擁有720Gbps的交換容量，并為每個(gè)插槽提供80Gbps帶寬。由于Cisco MDS 9500系列的每個(gè)交換模塊不消耗為交換矩陣提供的80Gbps帶寬，因此，即使只有一個(gè)交換管理引擎模塊，系統(tǒng)也能全性能運(yùn)作。在滿(mǎn)負(fù)荷Cisco MDS 9500系列導(dǎo)向器中，即使其中某一交換管理引擎模塊出現(xiàn)了故障，或者卸掉了一個(gè)交換管理引擎模塊，系統(tǒng)性能也不會(huì)有任何下降。

    交換管理引擎模塊屬于可熱插拔模塊。在雙交換管理引擎模塊系統(tǒng)中，模塊的插拔和更換不會(huì)對(duì)系統(tǒng)其它部分造成任何影響。

    圖5

    Cisco MDS 9500系列交換系統(tǒng)

    電源

    Cisco MDS 9500系列多層導(dǎo)向器支持雙冗余電源。電源以主用?主用配置操作，但相互獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源足以為整個(gè)系統(tǒng)供電。每個(gè)電源都是可熱插拔的。由于一個(gè)電源就能為整個(gè)系統(tǒng)供電，因而能夠熱更換故障電源。

    系統(tǒng)風(fēng)扇

    Cisco MDS 9500系列多層導(dǎo)向器使用一個(gè)風(fēng)扇為整個(gè)系統(tǒng)制冷。雖然看似屬于非冗余組件，但組件內(nèi)部采用的是N+1冗余配置。風(fēng)扇組中的每個(gè)風(fēng)扇都單獨(dú)監(jiān)控。如果某個(gè)風(fēng)扇發(fā)生了故障，系統(tǒng)將及時(shí)向最終用戶(hù)通報(bào)情況。事實(shí)上，即使有多個(gè)風(fēng)扇出現(xiàn)故障，系統(tǒng)運(yùn)行也不受影響。在正常的操作環(huán)境下，系統(tǒng)允許四個(gè)風(fēng)扇同時(shí)停轉(zhuǎn)。整個(gè)風(fēng)扇組件是可熱插拔的，系統(tǒng)可以在不安裝風(fēng)扇組件的情況下連續(xù)工作30分鐘，因此，管理員完全可以在保持系統(tǒng)正常操作的情況下更換風(fēng)扇。

    軟件特性

    與只依賴(lài)硬件冗余性提高可用性的傳統(tǒng)光纖通道交換機(jī)不同，Cisco MDS 9500系列提供一組強(qiáng)大的硬件特性，能夠大大增強(qiáng)典型存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的硬件冗余性。

    不間斷軟件升級(jí)

    每年，計(jì)劃內(nèi)停機(jī)時(shí)間都占設(shè)備總停機(jī)時(shí)間的很大比例。計(jì)劃內(nèi)停機(jī)的首要原因是對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的軟件進(jìn)行升級(jí)，例如修復(fù)軟件缺陷，或者添加新功能。但是，無(wú)論出于何種原因，計(jì)劃內(nèi)停機(jī)都將對(duì)業(yè)務(wù)運(yùn)行造成影響。作為導(dǎo)向器級(jí)光纖通道交換機(jī)的重要特性之一，交換機(jī)必須能夠在不影響SAN上流量正常傳輸?shù)那闆r下加載和激活交換機(jī)上的新軟件。

    Cisco MDS 9500系列多層導(dǎo)向器能夠在不影響交換機(jī)上流量的前提下隨時(shí)升級(jí)交換管理引擎模塊和交換模塊上的軟件。在升級(jí)過(guò)程中，用戶(hù)可以選擇同時(shí)升級(jí)兩個(gè)交換管理引擎，或者只升級(jí)主用交換管理引擎，即讓主用交換管理引擎運(yùn)行新版本，而讓備用交換管理引擎運(yùn)行老版本。如果新版本出現(xiàn)錯(cuò)誤，可以立即恢復(fù)到運(yùn)行老版本的備用交換管理引擎。這種方式既能提高軟件升級(jí)的靈活性，又能立即返回原來(lái)的穩(wěn)定軟件版本。

    內(nèi)部流程重啟

    Cisco MDS 9500系列的另一個(gè)獨(dú)特功能是失敗軟件流程重新啟動(dòng)。交換管理引擎模塊能夠持續(xù)監(jiān)控所有軟件流程。如果流程失敗，交換管理引擎可以在不影響交換機(jī)內(nèi)流量流動(dòng)的情況下重新啟動(dòng)該流程。這個(gè)特性能夠提高可靠性，因?yàn)槿绻鞒棠軌蛑匦聠?dòng)，將不需要對(duì)交換管理引擎執(zhí)行故障恢復(fù)。如果流程不能重新啟動(dòng)，或者重新啟動(dòng)后仍然無(wú)法正常執(zhí)行，主用交換管理引擎模塊將切換到備用交換管理引擎模塊。

    VSAN

    目前，許多SAN設(shè)計(jì)者都因各種理由而建立了獨(dú)立的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。在本文中，獨(dú)立存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)指物理上完全隔離、用于將主機(jī)與存儲(chǔ)相連的交換機(jī)或交換機(jī)組。某些常見(jiàn)的理由包括：

• 
  
  高可用性—-企業(yè)最常采用的方法是建立多個(gè)并行矩陣，然后將主機(jī)和磁盤(pán)放置到這些物理隔離的并列矩陣中。一般情況下，實(shí)施隔離的主要原因是將名稱(chēng)服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)限制在單個(gè)矩陣內(nèi)。這樣，當(dāng)某個(gè)矩陣中的服務(wù)失敗時(shí)，將不會(huì)影響到其它并行矩陣。因此，并行矩陣能夠提供從主機(jī)到磁盤(pán)的隔離路徑。


• 
  
  應(yīng)用和備用網(wǎng)絡(luò)—-許多客戶(hù)至少為其存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建立了兩個(gè)物理隔離網(wǎng)絡(luò)，以便讓一個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持應(yīng)用主機(jī)，另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)支持備份環(huán)境。利用這種方法，可以有效地將備份流量與主應(yīng)用流量隔離開(kāi)。


• 
  
  部門(mén)網(wǎng)絡(luò)—-許多客戶(hù)都為部門(mén)應(yīng)用建立了獨(dú)立的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，即為每個(gè)部門(mén)的應(yīng)用建立相對(duì)較小的獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。


• 
  
  同類(lèi)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)—-某些客戶(hù)為裝有不同操作系統(tǒng)的不同主機(jī)分別建立了獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。由于某些操作系統(tǒng)采用特殊方法識(shí)別和使用存儲(chǔ)，因此，許多客戶(hù)都通過(guò)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)隔離不同環(huán)境，例如Sun Solaris網(wǎng)絡(luò)和Windows NT/2K網(wǎng)絡(luò)。

    雖然這些建立獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的這些原因都很合理，但卻十分浪費(fèi)。添加網(wǎng)絡(luò)不但意味著添置硬件，增加資本投入，還意味著硬件利用率的降低。

    為了既能實(shí)現(xiàn)環(huán)境的隔離，又能縮減建立物理分割網(wǎng)絡(luò)的成本，思科在Cisco MDS 9000系列中開(kāi)發(fā)了虛擬SAN（VSAN）。VSAN能夠在同一個(gè)物理基礎(chǔ)設(shè)施之上建立多個(gè)獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)。利用ISL鏈路上基于硬件的幀標(biāo)記功能，每個(gè)獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)將相互隔離。EISL鏈路是增強(qiáng)型ISL鏈路，它包括每個(gè)幀的附加標(biāo)記信息，已經(jīng)在連接任何Cisco MDS 9000系列交換機(jī)產(chǎn)品的鏈路上得到了支持。VSAN的成員關(guān)系根據(jù)物理端口而定，任何物理端口都不能同時(shí)屬于多個(gè)VSAN。因此，與物理端口相連的任何節(jié)點(diǎn)都將成為該端口隸屬的VSAN的成員。

    VSAN能夠?yàn)橛脩?hù)提供極高的靈活性。例如，在Cisco MDS 9000系列產(chǎn)品中，每個(gè)物理基礎(chǔ)設(shè)施能夠支持1024個(gè)VSAN。每個(gè)VSAN都可以添加或者從EISL（增強(qiáng)型ISL）_Link中刪除，以便控制VSAN的范圍。另外，為根據(jù)每個(gè)VSAN的狀態(tài)，還配備了特殊的流量計(jì)數(shù)器。

    VSAN最大的特點(diǎn)是能夠提高可用性。VSAN不但能提供嚴(yán)格的硬件隔離，還能為每個(gè)新VSAN建立一套復(fù)制的光纖通道服務(wù)。因此，建立新VSAN時(shí)，將同時(shí)為支持新VSAN的交換機(jī)創(chuàng)建并激活完全隔離的一組服務(wù)，包括名稱(chēng)服務(wù)器、分區(qū)服務(wù)器、域名控制器、別名服務(wù)器和登錄服務(wù)器。這組服務(wù)副本能夠建立相互隔離的環(huán)境，解決同一個(gè)物理基礎(chǔ)設(shè)施上的高可用性問(wèn)題。例如，在VSAN 1中安裝主分區(qū)集不會(huì)對(duì)VSAN 2中的操作構(gòu)成任何影響。

    另外，利用VSAN還可以通過(guò)長(zhǎng)途基礎(chǔ)設(shè)施將遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心里的隔離網(wǎng)絡(luò)連接在一起。由于幀標(biāo)記在硬件中執(zhí)行，并包含在每個(gè)EISL幀中，因而可以通過(guò)多種介質(zhì)傳輸，例如密集波分多路復(fù)用（DWDM）或粗波分多路復(fù)用（CWDM）等。因此，來(lái)自多個(gè)VSAN的流量可以通過(guò)同一對(duì)光纖多路傳輸，不但增加了傳輸距離，還能保持完全隔離。由于VSAN能夠利用通用冗余物理基礎(chǔ)設(shè)施建立靈活的隔離矩陣，因而大大提高了可擴(kuò)展性，并最終實(shí)現(xiàn)了高可用性目標(biāo)。

    圖6

    利用VSAN降低SAN復(fù)雜性

    ISL PortChannel

    隨著光纖通道矩陣的增大，越來(lái)越多的交換機(jī)都必須滿(mǎn)足端口數(shù)量要求。ISL支持交換機(jī)之間的連接。與SAN中的所有其它連接相似，這些連接也必須采用冗余配置。利用思科的PortChannel技術(shù)，可以將16條獨(dú)立物理鏈路整合成兩臺(tái)交換機(jī)之間的一條邏輯ISL鏈路。這種方式不但能建立完全永續(xù)的邏輯鏈路，還能在兩臺(tái)交換機(jī)之間提供32Gbps的帶寬。思科PortChannel技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是，捆綁式物理鏈路可以位于交換機(jī)任何交換模塊的任何端口上。將物理鏈路分布在多個(gè)交換模塊之后，不但能為鏈路故障提供保護(hù)（例如電纜斷裂和光纖瑕疵），還能防止交換模塊失效。

    圖7

    Cisco MDS 9500系列中的端口通道

    Cisco MDS 9500系列多層導(dǎo)向器在PortChannel上支持兩種負(fù)載平衡算法。第一種算法先查看幀的源和目標(biāo)FC_ID，再進(jìn)入PortChannel，然后通過(guò)源和目標(biāo)FC_ID在幀內(nèi)創(chuàng)建硬件分區(qū)，作為這些流量應(yīng)該在虛擬鏈路中采用哪條物理鏈路的索引。來(lái)自這個(gè)源?目標(biāo)FC_ID對(duì)的流量將一直使用同一條鏈路傳輸。其它源?目標(biāo)FC_ID組合將制訂獨(dú)立鏈路決策，有可能通過(guò)或者不通過(guò)同一條鏈路傳輸。從目標(biāo)到源的流量不必要通過(guò)同一條物理鏈路傳輸，因?yàn)槟繕?biāo)方交換機(jī)也在對(duì)鏈路流量執(zhí)行獨(dú)立決策。

    Cisco MDS 9500系列中的第二種算法是根據(jù)源?目標(biāo)FC_ID以及操作的Exchange_ID（OX_ID，RX_ID）平衡負(fù)載。每次執(zhí)行操作時(shí)，都使用一個(gè)新的Exchange_ID，并制訂新的物理鏈路決策。即使在相同的源節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間，這種方法也能大大提高整個(gè)PortChannel的效率。利用這種算法，來(lái)自相同源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的交換可以沿PortChannel鏈路分布，且仍然能夠保持任何一次交換中所有幀的順序。

    基于角色的安全性

    安全性一般不與高可用性一起考慮。但是，人工錯(cuò)誤是引起停機(jī)的主要原因之一。用戶(hù)可能沒(méi)有意識(shí)到某項(xiàng)命令的結(jié)果就錯(cuò)誤地了執(zhí)行了這個(gè)命令。Cisco MDS 9000系列多層導(dǎo)向器和矩陣交換機(jī)支持基于角色的安全方法，以保證只有合法個(gè)人才能訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主要功能。管理員將為每個(gè)用戶(hù)指定一個(gè)角色，用group_ID表示，用以說(shuō)明在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的特定訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限。這種訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限規(guī)定了可以執(zhí)行的命令，即某個(gè)權(quán)限可以訪(fǎng)問(wèn)命令行界面（CLI）命令解析器樹(shù)的哪些節(jié)點(diǎn)。例如，管理員可以規(guī)定一個(gè)稱(chēng)為“no_debug”的角色，這個(gè)角色可以執(zhí)行debug命令以外的任何命令。這種許可系統(tǒng)可以精確地解析器樹(shù)中的第2個(gè)級(jí)別，因此，管理員甚至可以規(guī)定一個(gè)稱(chēng)為“no_debug_fspf”的角色，這個(gè)角色允許用戶(hù)執(zhí)行任何系統(tǒng)命令，包括debug命令，但FSPF debug命令除外。角色可以利用CLI命令在交換機(jī)內(nèi)規(guī)定和分配。為簡(jiǎn)化管理，還可以在Radius服務(wù)器中集中分配角色。系統(tǒng)提供兩個(gè)默認(rèn)角色，稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)管理員（完全訪(fǎng)問(wèn)）和網(wǎng)絡(luò)操作員（只讀訪(fǎng)問(wèn)）。用戶(hù)最多可以規(guī)定64個(gè)具體角色。只有擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理員角色的用戶(hù)才能創(chuàng)建新角色。

    圖8

    Cisco MDS 9500系列基于角色的訪(fǎng)問(wèn)特性

    總結(jié)

    存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的停機(jī)將對(duì)整個(gè)商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施造成巨大影響，使企業(yè)每年蒙受數(shù)百萬(wàn)美元的損失。通過(guò)設(shè)計(jì)高度靈活的強(qiáng)大存儲(chǔ)局域網(wǎng)，可以顯著縮短甚至消除停機(jī)時(shí)間。Cisco MDS 9500系列多層導(dǎo)向器提供硬件冗余性和可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)99.999%的硬件正常運(yùn)行時(shí)間。除硬件冗余性外，Cisco MDS 9500系列還提供永續(xù)性極高的軟件，能夠利用全新的高可用性特性集消除存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的停機(jī)情況。

多易