DSpace at VNU: Giải pháp mạng lưu trữ SAN và công nghệ fibre channel áp dụng cho xây dựng mạng lưu trữ tại kho lưu trữ trung ương Đảng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
------------------------------------------

BÙI CÔNG CƢỜNG

GIẢI PHÁP MẠNG LƢU TRỮ SAN
VÀ CÔNG NGHỆ FIBRE CHANNEL
ÁP DỤNG CHO XÂY DỰNG MẠNG LƢU TRỮ TẠI
KHO LƢU TRƢ̃ TRUNG ƢƠNG ĐẢNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Hà Nội - 2007


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Bùi Công Cƣờng

GIẢI PHÁP MẠNG LƢU TRỮ SAN
VÀ CÔNG NGHỆ FIBRE CHANNEL
ÁP DỤNG CHO XÂY DỰNG MẠNG LƢU TRỮ TẠI
KHO LƢU TRƢ̃ TRUNG ƢƠNG ĐẢNG
Ngành Công nghệ Điện tử-Viễn thông
Chuyên ngành Kỹ thuật vô tuyến điện tử và thông tin liên lạc
Mã số 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC SỸ
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Vƣơng Đạo Vy

Hà Nội - 2007


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cám ơn PGS.TS Vƣơng Đạo Vi, Thầy đã chỉ ra hƣớng
nghiên cứu và đóng góp những ý kiến để tôi có thể hoàn thành luận văn. Thầy
đã truyền cho tôi phƣơng pháp vận dụng kiến thức khoa học để nghiên cứu và
trình bầy luận văn.
Tôi xin trận trọng cám ơn Văn phòng Trung ƣơng Đảng, nơi tối đang
công tác, đã tạo điều kiện để tôi tham gia nghiên cứu giải pháp để xây dựng
Kho lƣu trữ điện tử -Văn phòng Trung ƣơng theo Dự án tin học hoá hoạt động
của Văn phòng Trung ƣơng Đảng.
Tôi cúng rất biết ơn những đồng nghiệp ở Công ty HP Việt Nam, Công
ty IBM Việt Nam, Trung tâm hỗ trợ và giải pháp hệ thống FPT, Công ty
CMC đã thƣờng xuyên trao đổi thông tin và thảo luận các giải pháp áp dụng
để xây dựng mạng lƣu trữ cho Kho lƣu trữ điện tử - Văn phòng Trung ƣơng
Đảng.
Tôi xin chấn thành cám ơn bạn bè, đồng nghiệp, ngƣời thân đã giúp đỡ,
khích lệ tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn này.
Tôi hy vọng những nghiên cứu trong luận văn này sẽ đóng góp các giải
pháp tối ƣu cho mạng lƣu trữ cho Kho lƣu trữ điện tử-Văn phòng Trung ƣơng
Đảng.
Do thời gian và trình độ có hạn chắc chắn luận văn vẫn còn thiếu sót, tôi
rất mong sự đóng góp của các Thầy cũng nhƣ đồng nghiệp.
Tác giả

Bùi Công Cƣờng

BẢNG CHÚ GIẢI MỘT SỐ CỤM TỪ VIẾT TẮT
ACK
ANSI
ATM
BER
Block
CDB
CRC
DAS
EOF
ESP
FC
FC SAN
FCP
FCIP
FSPF
GBIC
HBA
IETF
iFCP
IP
IP SAN
IPSec
IP Storage
I/O
iSCSI
ISL
JBOD
LAN

Acknowledment - Một gói tin đƣợc gửi bởi bên nhận để
xác nhận dữ liệu đã nhận.
tổ chức Americal National Standards Institute
Asynchronous Tranfer Mode
Tỷ lệ lỗi bítKhối - Một đơn vị dữ liệu.
Command Descriptor Block - Khối mô tả lệnh và tham số
dùng trong giao thức SCSL.
Cyclic Redundant Check - mã dƣ thừa vòng
Direct Attach Storage - thiết bị lƣu trữ gắn trực tiếp
End of Frame
Encapsulating Security Payload – ESP header đƣợc thiết
kế để cung các các dịch vụ an ninh kết hợp trrong IPv4
Fibre Channel - bộ chuyển mạch kênh quang.
Fibre Channel Storage Area Network - Mạng lƣu trữ dựa
trên bộ chuyển mạch kênh quang.
Fibre Channel Protocol – giao thức kênh quang.
Fibre Channel over IP
Fabric shortest path first
Gigabit Interface Converter
Host Bus Adapter – Các điều hợp
Tổ chức Internet Engineering Task Force
Internet FCP – giao thức FCP dựa trên nền tảng TCP/IP
Internet Protocol – giao thức Internet.
SAN dựa trên nền tảng IP
IPSecurity- Giao thức xác thực và mã hoá dữ liệu
Thiết bị lƣu trữ dựa trên nền tảng IP
Input/Output
Internet SCSI- Giao thức SCSI dựa trên nền tảng IP
interswitch link- liên chuyển mạch
Just a Bunch of Disk-Một tập các đĩa đƣợc cấu hình dựa

trên kiến trúc vòng kênh quang.
Local Area Network - Mạng cục bộ.


LUN
MMF
NAS
Network portal
NIC
Node
PCI
PDU
PLOGI
Point-Point
Port
Portal
QoS
RAID
SCSI
SMF
SNIA
SONET
TCP/IP
Topo
ULP
VLAN
WAN
WWUI
WWN

Logic Unit Number – Số đơn vị logic
Multimode fiber – Cáp đa mode
Network Attach Storage-phƣơng pháp lƣu trữ dữ liệu sử
dụng các thiết bị lƣu trữ gắn trực tiếp vào mạng LAN
Cổng mạng (bao gồm : địa chỉ IP+số hiệu cổng TCP)
Network Interface Card - bộ điều hợp mạng
Nút mạng, có thể làm một máy chủ hay một thiết bị cuối.
Peripheral Component Interconnect - khe cắm mở rộng
Protocol Data Unit: đơn vị dữ liệu của giao thức dữ liệu.
Tiến trình đăng nhập cổng - cổng để xác lập phiên làm
việc giữa hai thiết bị cuối kênh quang.
Point To Point - Kết nối từ điểm đến điểm.
Thực thể vật lý dùng để kết nối một nút vào mạng
Một đối tƣợng iSNS sử dụng địa chỉ IP và số hiệu cổng
TCP để nhận diện IP Storage nguồn đƣợc gắn vào mạng.
Quality of Service-chất lƣợng dịch vụ. Dịch vụ phân phối
gói tin dựa trên tham số: xác thực, độ ƣu tiên, băng thông.
Redundant Array of Independent Drive - Một tập các đĩa
đƣợc cấu hình dựa trên mảng đĩa
Small Computer System Interface - chuẩn giao tiếp hỗ trợ
vận chuyển khối dữ liệu lớn dựa trên kiến trúc song song.
Single mode fiber – cáp đơn mode
Hiệp hội Storage Network Industry Association
Synchronous Optical Network-mạng đồng bộ quang
Transmition Control Protocol/Internet Protocol – Giao
thức đƣợc sử dụng trong mạng Internet.
Topology - Kiến trúc liên kết mạng
Upper Layer Protocol
Mạng LAN ảo, mạng logic trong một mạng vật lý.
Wide Area Network - Mạng diện rộng.

World Wide Unique Identifier- là tên của thiết bị
(World Wide Name) Địa chỉ cứng của thiết bị cuối kênh
quang. Địa chỉ này là duy nhất có độ dài 64 bit.


BẢNG CHÚ GIẢI MỘT SỐ CỤM TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt
Tiếng Anh
ACK
Acknowledment

Tiếng Việt
Một gói tin đƣợc gửi bởi bên nhận
để xác nhận dữ liệu đã nhận.
ANSI
Americal National Standards Tổ chức Americal National
Institute
Standards Institute
ATM
Asynchronous Tranfer Mode
Block
Khối - Một đơn vị dữ liệu.
CDB
Command Descriptor Block Khối mô tả lệnh và tham số dùng
trong giao thức SCSL.
CRC
Cyclic Redundant Check
Mã dƣ thừa vòng
DAS
Direct Attach Storage

Thiết bị lƣu trữ gắn trực tiếp
EOF
End of Frame
ESP
Encapsulating Security
ESP header đƣợc thiết kế để cung
Payload
các các dịch vụ an ninh kết hợp
trrong IPv4
FC
Fibre Channel
Bộ chuyển mạch kênh quang.
FC SAN Fibre Channel Storage Area Mạng lƣu trữ dựa trên bộ chuyển
Network
mạch kênh quang.
FCP
Fibre Channel Protocol
Giao thức kênh quang.
FCIP
Fibre Channel over IP
FSPF
Fabric shortest path first
GBIC
Gigabit Interface Converter
HBA
Host Bus Adapter
Các điều hợp
IETF
Internet Engineering Task
Tổ chức Internet Engineering Task

Force
Force
iFCP
Internet FCP
Giao thức FCP dựa trên nền tảng
TCP/IP
IP
Internet Protocol
Giao thức Internet.
IP SAN
SAN dựa trên nền tảng IP
IPSec
IPSecurity
Giao thức xác thực, mã hoá dữ liệu
IP
Thiết bị lƣu trữ dựa trên nền tảng IP
Storage
I/O
Input/Output


iSCSI
ISL
JBOD

Internet SCSI
interswitch link
Just a Bunch of Disk

LAN

LUN
MMF
NAS

Local Area Network
Logic Unit Number
Multimode fiber
Network Attach Storage

Network
portal
NIC
Network Interface Card
Node
PCI
PDU

Peripheral Component
Interconnect
Protocol Data Unit

PLOGI

PointPoint
Port

Point To Point

Portal

QoS

Quality of Service

RAID

Redundant Array of
Independent Drive
Small Computer System
Interface .

SCSI

Giao thức SCSI dựa trên nền tảng IP
Liên chuyển mạch
Một tập các đĩa đƣợc cấu hình dựa
trên kiến trúc vòng kênh quang.
Mạng cục bộ.
Số đơn vị logic
Cáp đa mode
Phƣơng pháp lƣu trữ dữ liệu sử
dụng các thiết bị lƣu trữ gắn trực
tiếp vào mạng LAN
Cổng mạng (bao gồm : địa chỉ
IP+số hiệu cổng TCP)
Bộ điều hợp mạng
Nút mạng, có thể làm một máy chủ
hay một thiết bị cuối.
Khe cắm mở rộng
Đơn vị dữ liệu của giao thức dữ

liệu.
Tiến trình đăng nhập cổng - cổng
để xác lập phiên làm việc giữa hai
thiết bị cuối kênh quang.
Kết nối từ điểm đến điểm.
Thực thể vật lý dùng để kết nối một
nút vào mạng
Một đối tƣợng iSNS sử dụng địa
chỉ IP và số hiệu cổng TCP để nhận
diện IP Storage nguồn đƣợc gắn
vào mạng.
Chất lƣợng dịch vụ. Dịch vụ phân
phối gói tin dựa trên tham số: xác
thực, độ ƣu tiên, băng thông.
Một tập các đĩa đƣợc cấu hình dựa
trên mảng đĩa
Chuẩn giao tiếp hỗ trợ vận chuyển
khối dữ liệu lớn dựa trên kiến trúc
song song


SMF
SNIA
SONET
TCP/IP
Topo
ULP
VLAN
WAN
WWUI

WWN

Single mode fiber
Storage Network Industry
Association
Synchronous Optical
Network
Transmition Control
Protocol/Internet Protocol
Topology
Upper Layer Protocol

Wide Area Network
World Wide Unique
Identifier
World Wide Name

Cáp đơn mode
Hiệp hội SNIA
Mạng đồng bộ quang
Giao thức đƣợc sử dụng trong mạng
Internet.
Kiến trúc liên kết mạng
Mạng LAN ảo, mạng logic trong
một mạng vật lý.
Mạng diện rộng.
Tên của thiết bị
Địa chỉ cứng của thiết bị cuối kênh
quang. Địa chỉ này là duy nhất có
độ dài 64 bit.

MỤC LỤC


TRANG PHỤ BÌA
MỤC LỤC
BẢNG CHÚ GIẢI MỘT SỐ CỤM TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 10
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG LƢU TRỮ ..... Error! Bookmark not
defined.
1.1. Khái niệm mạng lƣu trữ ........................... Error! Bookmark not defined.
1.2. Công nghệ và thách thức trong lƣu trữ điện tử ....... Error! Bookmark not
defined.
1.3. Lịch sử phát triển của các giải pháp lƣu trữ ............ Error! Bookmark not
defined.
1.4. Các đặc trƣng cơ bản của mạng lƣu trữ ... Error! Bookmark not defined.
1.4.1. Cấu trúc và thành phần của mạng lưu trữ ........... Error! Bookmark not
defined.
1.4.2. Tiêu chí kỹ thuật của mạng lưu trữ ........ Error! Bookmark not defined.
1.4.3. Giải pháp của mạng lưu trữ ................... Error! Bookmark not defined.

1.5. Kết luận chƣơng 1 .................................... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 2. CÔNG NGHỆ MẠNG LƢU TRỮ SAN . Error! Bookmark not
defined.
2.1. Công nghệ truyền thông trong mạng lƣu trữ .......... Error! Bookmark not
defined.
2.1.1. Giao thức SCSI ....................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Giao thức truyền thông Fibre Channel .. Error! Bookmark not defined.
2.1.3. Giao thức truyền thông iSCSI ............... Error! Bookmark not defined.
2.1.4. So sánh công nghệ truyền thông ............ Error! Bookmark not defined.

2.2. Mạng lƣu trữ FC SAN.............................. Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Kiến trúc ghép nối trong mạng lưu trữ FC SAN .. Error! Bookmark not
defined.
2.2.2. Cấu trúc và thành phần mạng lưu trữ FC SAN ... Error! Bookmark not
defined.
2.2.3. Ứng dụng của công nghệ Fibre Channel trong FC SAN ............... Error!
Bookmark not defined.

2.3. Mạng lƣu trữ IP SAN ............................... Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Ứng dụng công nghệ iSCSI cho mạng lưu trữ SAN .... Error! Bookmark
not defined.
2.3.2. Đặc điểm của mạng IP SAN ................... Error! Bookmark not defined.


2.4. Kết luận chƣơng 2 .................................... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ MẠNG LƢU TRỮ CHO KHO LƢU TRỮ ĐIỆN
TỬ CỦA VĂN PHÒNG TRUNG ƢƠNG ...... Error! Bookmark not defined.
3.1. Phƣơng pháp thiết kế mạng lƣu trữ .......... Error! Bookmark not defined.
3.2. Thiết kế mạng lƣu trữ cho Kho lƣu trữ điện tử của VPTW .............. Error!
Bookmark not defined.
3.2.1. Hiện trạng công nghệ thông tin tại VPTW........... Error! Bookmark not
defined.
3.2.2. Mục tiêu của Dự án, phạm vi nghiên cứu của luận văn. ............... Error!
Bookmark not defined.
3.2.3. Lựa chọn công nghệ cho mạng lưu trữ SAN ........ Error! Bookmark not
defined.
3.2.4. Tính toán cấu hình cho cho mạng lưu trữ ............ Error! Bookmark not
defined.
3.2.5. Tiêu chí kỹ thuật đối cho giải pháp mạng lưu trữ Error! Bookmark not

defined.
3.2.6. Đề xuất các giải pháp mạng lưu trữ SAN ............ Error! Bookmark not
defined.

KẾT LUẬN ..................................................... Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 13


MỞ ĐẦU
Máy tính dựa vào thông tin. Thông tin là tài nguyên cơ bản cho tất cả
quá trình xử lý máy tính đặt cơ sở trên đó. Thông tin đƣợc lƣu trong các
phƣơng tiện lƣu trữ, đƣợc truy cập bởi các ứng dụng thực thi trong máy chủ.
Thông tin đƣợc tạo ra và thu đƣợc mỗi giây, mỗi ngày. Thƣờng thông tin là
tài sản của các doanh nghiệp/cơ quan/tổ chức (gọi chung là doanh nghiệp).
Thông tin là tiền tệ trong thƣơng mại. Để đảm bảo tất cả giao dịch thƣơng mại
đạt kết quả cần phải có đƣợc thông tin chính xác, nhanh chóng. Việc quản lý
và bảo vệ thông tin thƣơng mại là sự sống còn cho giá trị trong kinh doanh.
Theo thống kê của Đại học California (Mỹ) ngày 1-10-2004, trong năm
2001, toàn thế giới sản xuất ra một lƣợng thông tin cần lƣu trữ tƣơng đƣơng 6
tỉ gigabyte (GB), tức là 1 GB cho mỗi ngƣời trên trái đất. Trong năm 20052006, lƣợng thông tin đƣợc tạo ra là 57 tỉ GB, lớn hơn toàn bộ lƣợng thông tin
đã sản sinh ra trong toàn bộ lịch sử loài ngƣời trƣớc đó. Có thể nhận thấy, một
cuộc bùng nổ thông tin lớn chƣa từng có đang diễn ra và công nghệ lƣu trữ sẽ
mang tính quyết định cho việc thu thập, chứa đựng và xử lý số thông tin đó
sao cho hiệu quả, nếu không chúng ta sẽ rơi vào tình trạng hỗn loạn thông tin.
Trong thời đại hiện nay, hoạt động và sự thành công trong hoạt động của
hầu hết các doanh nghiệp, phụ thuộc rất nhiều vào hạ tầng công nghệ thông
tin (CNTT) của họ. Xét trên khía cạnh CNTT, cốt lõi cơ bản trong hoạt động
của các doanh nghiệp là các quá trình lƣu trữ, xử lý và trao đổi dữ liệu, thông
tin. Liên quan đến các quá trình này, và cũng là một trong những thành phần
quan trọng bậc nhất của cơ sở hạ tầng thông tin là hệ thống lƣu trữ. Hệ thống

lƣu trữ đóng vai trò rất quan trọng trong tổng thể hệ thống hạ tầng thông tin vì
nó là nơi lƣu dữ liệu của toàn hệ thống. Lƣợng thông tin đang không ngừng
gia tăng theo cấp số nhân, để có thể đảm bảo năng suất lao động cũng nhƣ khả
năng cạnh tranh, doanh nghiệp đang có nhu cầu rất lớn về công nghệ lƣu trữ.
Thực hiện đề án tin hoá hoạt động các cơ quan Đảng, từ năm 2000 tại
Văn phòng Trung ƣơng (VPTW) đã nghiên cứu đề án “Điện tử hoá Kho lƣu


trữ Trung ƣơng Đảng”, đề án này đƣợc thực hiện trong nhiều giai đoạn, mỗi
giai đoạn là 5 năm. Trong giai đoạn 2001-2005, VPTW đã tiến hành xong các
dự án công nghệ thông tin về xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu dùng chung, số
hoá một phần tài liệu trong Kho lƣu trữ Trung ƣơng Đảng, xây dựng hệ thống
lƣu trữ dữ liệu. Trong giai đoạn 2006-2010, VPTW tập trung vào một số mục
tiêu sau: tiếp tục tiến hành số hoá một số lƣợng lớn tài liệu (khoảng hơn
1.000.000 trang tài liệu); xây dựng một Kho lƣu trữ điện tử hiện đại có khả
năng lƣu trữ lƣợng lớn tài liệu điện tử, đáp ứng nhu cầu khai thác tài liệu lớn
và nâng cấp hệ thống lƣu trữ hiện tại.
Cá nhân tôi trực tiếp tham gia nhóm xây dựng dự án, vì vậy, tôi lựa chọn
một phần công trình của dự án do cá nhân đảm trách để làm nội dung báo cáo
luận văn. Nội dung nghiên cứu là “Thiết kế giải pháp mạng lưu trữ cho Kho
lưu trữ điện tử”, đây chỉ là một trong 3 hạng mục công trình của dự án Kho
lƣu trữ điện tử. Tính đến tháng 12-2006, dự án đã triển khai xong nội dung
“Xây dựng dự án và giải pháp”. Hiện dự án đang lựa chọn đơn vị tƣ vấn thiết
kế xây dựng giải pháp chi tiết để phục vụ cho giai đoạn đấu thầu.
* * *
Luận văn nghiên cứu giải pháp phù hợp cho thiết kế mạng lƣu trữ dữ liệu
của Kho Lƣu trữ điện tử của Văn phòng Trung ƣơng. Nội dung và kết cấu:
Chƣơng 1. Giới thiệu về giải pháp mạng lƣu trữ SAN với các đặc tính cơ
bản về chức năng, phần tử mạng, đặc trƣng của mạng lƣu trữ. So sánh giải
pháp mạng lƣu trữ SAN với các giải pháp lƣu trữ DAS, NAS.

Chƣơng 2. Nội dung chƣơng 2 sẽ phân tích các đặc tính truyền dữ liệu và
giải pháp ứng dụng của hai công nghệ truyền thông Fibre Channel, iSCSI áp
dụng phổ biến trong mạng lƣu trữ hiện nay (FC SAN, IP SAN)
Chƣơng 3. Trên cơ sở những nghiên cứu tại chƣơng 1 và 2, tác giả đề
xuất giải pháp mạng lƣu trữ SAN sử dụng công nghệ FC để xây dựng Kho lƣu
trữ điện tử tại Văn phòng Trung ƣơng.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. HP StorageWorks (2005), San Fundamentals

[2]. HP StorageWorks (2006), SAN Design Reference Guide.

[3]. HP-UX (2005), iSCSI technology: Software Initiator Support Guide,
T145190011 & TC030402TB

[4]. IBM Redbooks (2006), Introduction to Storage Area Networks,
SG24-5470-03
[5]. IBM Redbooks (2002), Using iSCSI Solutions’ Planning and
Implementation, SG24-6291-00

[6]. IBM Redbooks (2001), SAN Survival Guide, SG24-6143-00

[7]. David Normal CS5538 (2001), Introduction to Network Technology:
Fibre Channel Technology for Storage Area Networks, Department
of Math and Computer Science ,Rivier College

[8]. Jean Walrand (1998), Communication Network , University of

Califonia at Berkelay .