記錄:FC-SAN與IP-SAN比較


1. 存儲區域網中設備穩定性比較
FC-SAN 由於使用高效的光纖通道協議,因此大部分功能都基於硬件來實現的,如後端存儲子系統的存儲虛擬通過帶有高性能處理器的專用RAID 控制器來實現,中間的數據交換層通過專用的高性能ASIC來進行基於硬件級的交換處理,在主機端通過帶有ASIC 芯片的專用HBA 來進行數據信息的處理。因此在大量減少主機處理開銷的同時,也大大提高了整個FC-SAN的穩定性。
IP-SAN 使用通用的IP 協議,而所有的協議轉換及處理時,絕大部分依賴於軟件來實現,而軟件的不穩定性因素也隨軟件的複雜度的增加而呈指數級增加,從而在大型的網絡中,整個系統的穩定性也會隨之降低。
2. 存儲區域網的可擴展性比較
在全交換(FC-SW Fibre Channel switch fabric)的FC-SAN 中,各通信終端通過FC端口登陸後來進行數據的傳輸與處理,而每個端口會提供專用的24位的FC端口地址(WWN)來進行數據通信,根據其地址分配策略,在FC-SW中實FC-SAN與IP-SAN比較際可用的地址值達到1550 萬,因此在實際的企業級應用中,完全可以滿足任何規模的存儲網絡的建立。
同時在FC 網絡中,由於所有的介質均選用光媒質來進行傳輸,所以其設備均具有熱插拔的能力,因此不管在已有的或者新建立的FC-SAN 網絡裏可在線完全非中斷應用的情況下對現有的FC-SAN 網絡進行擴展,如增加新的服務器、增加新的存儲空間等等,並且完全不影響已有系統的性能。
在IP-SAN中由於藉助原有的IP網絡,因此在其網絡連接拓撲也同樣具有好的可擴展性。但在使用IP 存儲時,由於通常使用了專有的存儲虛擬軟件,所有的存儲分配與虛擬均通過軟件來實現,所以在進行存儲的擴展時,很大程度取決於存儲虛擬軟件的設計性能以及架構等等。
3. 存儲區域網的可靠性比較
FC-SAN的設計初衷是基於企業級的核心數據以及應用而設計的,因此在其興起、發展直至成熟,對整個系統的可靠性均有着很高的要求。在整個系統中,除了本身系統即基於高靠的環境中外,所有設備均採用高可靠性的硬件及芯片來設計,並且系統的核心部件以及相關的所有鏈路等均可採用熱插拔雙冗餘的設計,如存儲子系統的冗餘控制器、冗餘電源等;鏈路可採用多路徑冗餘或者負載均衡等等。另大部分設計是基於硬件的,所以方便使用高可靠、高性能的嵌入式系統來進行數據的處理。
IP-SAN 本身即基於不可靠的IP 網絡,因此其可靠性必須在已有的軟件中增加其可靠性的設計,如增加冗餘的功能、提供HA 模式等等。因爲是基於軟件設計的,因此在功能上會有所豐富的表現,但其可靠性也同樣是基於軟件的複雜度的增加而降低,同時也可能會引起性能下降的副作用。
五. 存儲區域網的可管理性比較
FC-SAN本身即一個開放式的獨立系統,並存儲和處理企業核心的數據信息,因此對其有和良好的管理與監控也至關重要。在FC-SAN 的發展與成熟過程中,無論就其系統的某個單獨的子系統還是整個FC-SAN 系統都與產生產生了相應豐富的管理與監控軟件。它們可以提供各種方式的連接,如WEB、RS-232等;各種管理界面,如字符界面、命令行界面、GUI圖形界面等;各種集中或獨立的靈活管理方式,如C/S方式的集中管理、直接本地LED或者遠程WEB單獨監控、整個存儲子系統設備的集中管理與配置或單個模塊的特定監控等等。
IP-SAN 基於IP 網絡的設計,其本身很大一部分也是基於軟件實現的,因此就其管理性而言,由於可在已有的平臺或軟件中嵌套、重新設計新的管理模塊,所以也提供了豐富的管理功能及方式,因此也同樣有着好的可管理性。

 

一般來說IP-SAN存儲設備的磁盤控制器不是採用FC-SAN存儲設備中的硬件RAID芯片+中央處理器的結構,而是採用每個磁盤櫃中分爲多個磁盤組,而每個磁盤組由一個微處理芯片控制所有的磁盤RAID操作(採用軟件計算,效率較低)和RAID組的管理操作。這樣一來,每一次磁盤I/O操作都將經過IP-SAN存儲內置的一個類似交換機的設備從前端衆多的主機端口中讀取或者寫入數據,而這些操作都是基於IP交換協議,其協議本身就要求每一個微處理芯片工作時需要大容量的緩存來支持數據包隊列的排隊操作,所以一般我們看到的IP-SAN存儲都具有幾十個GB的緩存。利用這個大的緩存區,IP-SAN存儲在測試Cache的最大讀帶寬時可以獲得600,000IOPS甚至以上這樣高的值,但是這個值並不能真正說明在實際應用中就能夠獲得好的性能。因爲在具有海量存儲的時候,不可能所有的數據均載入到系統緩存中,這個時候就需要大量的磁盤I/O操作來查找數據,而IP-SAN存儲所採用的SATA磁盤在這一塊切切性能非常弱,而且還涉及到一個在IP網絡上流動的iSCSI數據向ATA格式數據轉化的效率損失問題。也就是說IP-SAN存儲存在一個緩存Cache到磁盤的數據I/O和數據處理瓶頸。
而採用FC磁盤的FC-SAN存儲設備就不存在這樣的問題。通過2條甚至4條冗餘的後端光纖磁盤通道,可以獲得一個非常高的磁盤讀寫帶寬,而且FC的磁盤讀寫協議不存在一個數據格式轉換的問題,因爲他們內部採用的都是SCSI協議傳輸,避免了效率的損失。而且FC-SAN存儲設備由於光纖交換和數據傳輸的高效性,並不需要很大的緩存就能夠獲得一個好的數據命中率和讀寫性能,一般2Gb或者4Gb即可滿足要求。另外由於具備專門的硬件RAID校驗控制芯片,所以磁盤RAID性能將比軟件RAID性能好很多,並且可靠性更好。
從連接拓撲結構來看
在FC-SAN 中存在着其靈活的連接方式,可根據不通的應用需求而選擇不同的連接拓撲,其主要連接方式有如下三種:
點對點:首先各個組成設備通過登陸建立初始連接,然後即採用全帶寬進行工作,其實際的鏈路利用率爲每個終端的光纖通道控制器以及發送與接收數據可獲得緩衝區大小來決定。但其只適用於小規模存儲設備的方案,不具備共享功能。
仲裁環:允許兩臺以上的設備通過一個共享帶寬進行通信與交流,在此拓撲結構中,任意一個進程的創建者在發送一段報文之前,都將首先與傳輸介質就如何存取信息達成協議,因此所有設備均能通過仲裁協議實現對通信介質的有序訪問。
全交換:通過鏈路層交換提供及時、多路的點對點的連接。通過專用、高性能的光纖通道交換機進行連接,同時可進行多對設備之間點對點的通信,從而使整個系統的總帶寬隨設備的增多而相應增大,在增多的同時絲毫不影響這個系統的性能。
在IP-SAN 中基於以太網的數據傳輸與存取中,雖然在物理上可體現爲總線或者星型連接,但其實質爲帶衝突檢測多路載波偵聽(CSMA/CD)方式進行廣播式數據傳輸的總線拓撲,因此隨着負載以及網絡中通信客戶端的增加,其實際效率會隨着相應的降低。
從網絡設備及傳輸介質來看
FC-SAN:使用專用光纖通道設備
在鏈路中使用光纖介質,不僅完全可以避免因傳輸過程中各種電磁干擾,而且可以有效達到遠距離的I/O通道連接
在FC-SAN 中所使用的核心交換設備-光纖交換機均帶具有高可靠性及高性能的ASIC芯片設計,使整個處理過程完全基於硬件級別的高效處理。
同樣在連接至主機的HBA設計中,絕大多數操作獨立處理,完全不耗費主機處理資源。
IP-SAN:使用通用的IP網絡及設備
  在傳輸介質中使用銅纜、雙絞線、光纖等介質進行信號的傳輸,但在普通的廉價介質存在信號衰減嚴重等缺點,而使用光纖也同樣需要特有的光電轉換設備等。在IP網絡中,可藉助IP路由器進行傳輸,但根據其距離遠近,會產生相應的傳輸延遲。
  核心使用各種性能的網絡交換機,受傳輸協議本身的限制,其實際處理效率不高。
  在主機端通常使用廉價的各種速率的網卡,大量耗費主機的應用處理資源。
可得出如下光纖通道(FC)與網絡(IP)的對比表,該對比表可清晰表明使用光纖通道進行大數據量的信息存儲傳輸與處理中在其性能有着網絡在現階段無法比擬的優勢。
  面向連接的模式 數據傳輸通道 信號傳輸校驗方式 特點 傳輸延遲 傳輸距離 RAID方式
光纖通道(FC) 連接業務 物理電路 可靠的硬件傳輸 高速 低延遲 較短距離 基於硬件
網絡(IP) 無連接 邏輯電路 不可靠的傳輸 高連接 更高的延遲 更遠的距離 基於軟件
從存儲能夠響應的併發操作能力來看
從應用上來說,相對於IP-SAN,FC-SAN可以承接更多的併發訪問用戶數。當併發訪問Storage的用戶數不多的情況時,FC-SAN對比IP-SAN二者性能相差無幾。但一旦當外接用戶數呈大規模增長趨勢時,FC-SAN就顯示出其在穩定、安全、以及高性能傳輸率等方面的優勢,不會像IP-SAN由於自身傳輸帶寬的瓶頸而導致整個系統的被拖垮。面對大規模併發訪問,無論是從外接用戶數規模來說還是從傳輸性能和穩定性來說,FC-SAN都有着IP-SAN不可比擬的優勢。

轉載

 

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章