【摘要】 存储的网络化是未来存储发展的必然,本文针对目前存储领域中分门别类的应用,特别是对ISCSI存储应用的理解,增加用户设计规划网络的分析能力
【关键词】 ISCSI(Internet SCSI)协议 TOE(TCP OFF-LOAD ENGINE:TCP卸载引擎) SAN(存储区域网)
随着数字技术、网络技术以及计算机的跨领域应用扩展 ,对电视台向采、编、播一体的数字视频网络化发展,特别是广播级视音频素材的数字化存储和共享起到了积极的推动作用。在广电领域中,现有系统绝大部分都是基于FC+以太的双网结构,其中FC网传输广播级视音频数据流,以太网传输高压缩比素材、素材信息以及网络控制信息,经过了长期实践的考验,预计在未来一段时间内,双网结构仍将在电视台视音频系统中被广泛应用。特别是随着高清时代的到来,电视节目制作对网络带宽的要求比标清要高出几倍,现有技术中只有FC能够满足要求。但近两年随着英特网的蓬勃发展,IP存储更加强大,网络的架构、协议、标准、管理技术等都很成熟,因此,另一存储成员iSCSI(internet SCSI)也就应运而生了,它是在以太网上运行基于IP协议的iSCSI标准,又称IPSAN。下面让我们谈谈媒体素材数字化网络化存储的需求。
一. 光纤通道存储区域网络(FC-SAN)
基于SAN技术的存储系统,是目前应用范围最广泛、数据传输速度最快的产品。由主机中的FC HBA 卡、FC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。FC(光纤通道)SAN则通过光纤通道协议将SCSI封装起来,并且在FC网络中进行数据交换,它引入了类似主机地址的概念,因此,可以在网络中进行数据共享。FC这种带有交换方式的总线技术所构成的存储网络系统凭借其持续稳定的总线带宽特性以及无单点故障的强大安全性,可以保证大数据量的并发访问情况下主机读写带宽的稳定,支持大规模节目收录、采集、编辑、播出、归档等应用工作站点共享FC盘阵上的节目素材,毫无疑问地将在目前乃至未来的若干年的大型网络项目中一直保持绝对的主导地位,系统的性能也是最棒最稳定的,缺点就是成本比较昂贵,FC协议发展的时间还比较短(与以太网相比),标准化工作完成得不够好,不同厂商的产品间互操作性比较差,物理覆盖有限,容易形成存储孤岛。
二. iSCSI支持的存储区域网IP SAN
通过传统的以太网仍然可以构建SAN——IP SAN。随着IT技术日新月异的发展,特别是千兆/万兆以太网技术的成熟、芯片处理能力的提升、iSCSI等相关标准的制定,一种面向视音频应用的基于纯以太网的单网架构解决方案开始出现,在国内外诸多项目中也得到了应用,并且由于iSCSI协议的出现,给网络存储界带来了震撼,终于有一种低价位高性能的解决方案可以满足日益增长的对数据存储的需求。无论是光纤SAN系统,还是iSCSI SAN系统,它们都可满足块级数据传输的需求,都支持SCSI指令集。无论是用于备份数据,还是执行一般的数据存取访问操作,都是没有问题的。遵循的都是SCSI(小型计算机系统接口)协议。SCSI是一种低端的数据通讯应用层协议,日常所需的管理开支非常少,它最早研制于1979年,技术已经非常成熟。iSCSI技术起步较晚,是近两年才涌现出来的,不过,它的发展速度非常迅猛,大有取代FC SAN成为主流存储技术的势头。在IPSAN的网络中,iSCSI协议负责将SCSI协议和TCP/IP协议相结合,建立出一条与阵列直通的SCSI通道,阵列在客户端表现为一块本地硬盘。也就是把SCSI协议完全封装在IP协议之中,为服务器提供块级服务。在IP-SAN架构下iSCSI协议带来更高的I/O性能,通过iSCSI协议可以实现对存储设备的数据块级共享访问。当内存得到数据后通过数据总线传递给磁盘系统,它们之间采用的协议为SCSI,这样IP-SAN能达到FC-SAN相近的性能。iSCSI最大的优点就在于:为用户节省了购买主机总线适配器(HBA)和光纤交换机的费用,不仅价格低廉,而且使用IP SAN,服务器的管理员就像使用本地磁盘一样,大大降低了系统的管理难度。
三. 网络附加存储(NAS)
在人们的印象当中,NAS存储解决方案的成本一向较SAN低廉,管理起来也比较简单,如果对比两者的数据传输率或系统稳定性的话,NAS确实较SAN略逊一筹。由于NAS采用的是较高端应用层面的NFS(网络文件系统)协议和CIFS(通用网络文件共享)协议,无形中延长了系统响应的时间,所以,它的数据传输速度较SAN要慢一些。NAS系统最大的优点在于:是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心,以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。NAS本身能够支持多种协议(如NFS、CIFS、FTP、HTTP等),而且能够支持各种操作系统。通过任何一台工作站都可以对NAS设备进行直观方便的管理。它独立于操作平台之外,将存储设备与服务器彻底分离;具备文件系统级别的智能化处理能力,完全以数据为中心,支持不同类型的文件共享;具备交叉协议用户安全性/许可性;可在不中断网络的前提下,增加和移除服务器。无论是配置和管理存储资源,还是共享文件,其操作步骤都较SAN系统简单许多。
四. 融合NAS与SAN的存储解决方案
NAS和SAN最大的区别就在于NAS有文件操作和管理系统,而SAN却没有这样的系统功能,其功能仅仅停留在文件管理的下一层,即数据管理。SAN和NAS并不是相互冲突的,是可以共存于一个系统网络中的,但NAS通过一个公共的接口实现空间的管理和资源共享,SAN仅仅是为服务器存储数据提供一个专门的快速后方通道。目前市面上流行的SAN/NAS存储解决方案,就综合了双方的优点。走综合化的道路,存储服务器将NAS和SAN的最佳功能综合在一个共享的存储池中,这一强大的融合将NAS的“头”或“网关”与SAN连接,以便为客户机提供文件服务。(注:NAS网关与NAS专用设备不同,它不是直接与安装在专用设备中的存储相连接,而是经由外置的交换设备,连接到存储阵列上——无论是交换设备还是磁盘阵列,通常都是采用光纤通道接口——正因为如此,NAS网关可以访问SAN上连接的多个存储阵列中的存储资源。它使得IP连接的客户机可以以文件的方式访问SAN上的块级存储,并通过标准的文件共享协议(如NFS和CIFS)处理来自客户机的请求)应用服务器还可以连接到SAN中,提供数据块服务。这样NAS便可扩展到SAN的极限,也不需要单独管理存储孤岛,集群会使你的应用程序正常运行,增强的可扩展性和可智理性,文件级存取及虚拟化可以充分利用存储网络,存储各种类型的数据,这是存储技术发展的必然趋势,随着时间的推移,将会有越来越多兼顾多家之长的存储产品问世,用户可根据自己对数据传输速率、可用性及安全性的实际需求,加以选择。
五. 未来网络化存储的发展趋势
目前国内市场上流行的大型网络项目通常需要复杂的光纤/以太网的双网结构,专有的光纤硬盘阵列等等,需要较多的资金投入,在日常管理和维护等方面占用较多的精力。对于这些投入,规模较大、资金雄厚的电视台可以承受,但国内很多中小型电视台就难以接受如此高昂的投入了。随着IPSAN的出现,广电行业内也已经采用了这种纯以太的单网结构,但规模都不大。近期,我台拟搭建一个专题制作网,系统应用均通过高速的千兆以太网络来完成,节目编辑所需要的素材信息和网络控制信息全部通过以太网传输。本系统中联入以太网的工作站数量将近10台,包括所有上下载站点、有卡精编站点、无卡站点、配音工作站以及服务器均接入千兆以太网络。
1.系统非线性编辑系统是基于“CPU+GPU+I/O通道卡”的技术理念和架构的编辑系统。它以软件为核心,摆脱了硬件的束缚,编辑功能不依赖于某一硬件板卡,可灵活