SAN存储区域网络（第2版） (2008 年度畅销榜NO.832 )

本书的第1版写得非常成功，在此基础上，作者除第6章和第7章外，对全书进行了彻底的更新。本书从I/O通道入手，分析了存储系统的各个成分，包括存储设备、I/O控制器和各种存储网络连接设备的应用特性，以及RAID、镜像、备份与恢复等技术。另外，还介绍了SAN和NAS的体系结构和各种应用，并专门讨论了Internet存储技术，对存储网络的基本功能（连接、存储和文件组织）进行了详细的技术分析，增加了InfiniBand和iSCSI等前沿技术方面的内容。\r\n存储网络是一个正在兴起的全新领域，本书将成为读者的极有价值的参考资料。\r\n
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\r\n第一部分 网络存储概述\r\n第1章 存储网络意义 1\r\n1.1 作为商业财富的数据角色的变化 1\r\n1.2 存储网络的基本概念 2\r\n1.2.1 存储网络的特点 2\r\n1.2.2 存储网络的主要成分 3\r\n1.3 传统开放系统的存储方法概述 5\r\n1.4 SCSI：开放系统存储的主要技术 8\r\n1.4.1 传统的系统连接：SCSI总线 8\r\n1.4.2 SCSI总线的实现 10\r\n1.5 扩展I/O通道的新的存储连接技术 14\r\n1.5.1 网络连接存储 15\r\n1.5.2 光纤通道 16\r\n1.5.3 存储区域网络 17\r\n1.6 小结 20\r\n1.7 练习 21\r\n第2章 建立存储I/O通道 22\r\n2.1 认识物理I/O构件 22\r\n2.1.1 系统内存总线 22\r\n2.1.2 主机I/O总线 23\r\n2.1.3 主机I/O控制器和网络接口卡 25\r\n2.1.4 存储网络和总线 28\r\n2.1.5 存储设备和子系统 30\r\n2.1.6 介质 34\r\n2.2 I/O通道的逻辑成分 34\r\n2.2.1 应用软件 34\r\n2.2.2 操作系统 35\r\n2.2.3 文件系统和数据库系统 35\r\n2.2.4 卷管理器 36\r\n2.2.5 设备驱动程序 37\r\n2.3 组合硬件和逻辑成分使之成为一个I/O栈 38\r\n2.4 小结 41\r\n2.5 练习 41\r\n第3章 图解I/O通道 42\r\n3.1 本地存储的I/O通道 42\r\n3.1.1 本地I/O 42\r\n3.1.2 本地I/O通道详解 42\r\n3.1.3 网络服务器的I/O 49\r\n3.1.4 本地I/O路径的讨论及变化 51\r\n3.2 客户/服务器I/O通道 52\r\n3.2.1 客户I/O重定向 53\r\n3.2.2 服务器端的客户/服务器存储I/O 56\r\n3.3 在I/O路径中实现设备虚拟化 58\r\n3.3.1 设备虚拟化在I/O路径中的位置 59\r\n3.3.2 通道虚拟化 60\r\n3.4 小结 61\r\n3.5 练习 61\r\n第二部分 主要的网络存储应用\r\n第4章 提供数据冗余的磁盘镜像和复制 63\r\n4.1 磁盘镜像的数据保护 63\r\n4.1.1 磁盘镜像原理 64\r\n4.1.2 在I/O路径上实现磁盘镜像 69\r\n4.2 镜像的性能特征 73\r\n4.2.1 使用磁盘镜像增加I/O性能 74\r\n4.2.2 规划镜像配置 77\r\n4.3 镜像外部磁盘子系统 78\r\n4.3.1 基于镜像的数据快照 78\r\n4.3.2 本地以外的子系统镜像 80\r\n4.3.3 广域网环境的磁盘镜像 81\r\n4.4 小结 87\r\n4.5 练习 87\r\n第5章 使用缓存实现性能的增强 88\r\n5.1 缓存基础 88\r\n5.1.1 缓存命中和缓存未命中 89\r\n5.1.2 缓存及变化 90\r\n5.2 读. 写和算法 94\r\n5.2.1 缓存的读算法 94\r\n5.2.2 缓存的写算法 98\r\n5.2.3 磁盘缓存组成 101\r\n5.3 标记命令排队 106\r\n5.3.1 在磁盘驱动器中使用智能处理器 106\r\n5.3.2 标记命令排队的效果 107\r\n5.4 I/O通道对系统性能提高的重要性 107\r\n5.5 小结 109\r\n5.6 练习 109\r\n第6章 使用RAID增强可用性 110\r\n6.1 使用RAID的三个原因 110\r\n6.2 RAID的容量和可管理性 111\r\n6.2.1 容量的扩展 111\r\n6.2.2 RAID在管理上的优势 112\r\n6.3 RAID的性能 113\r\n6.4 RAID的可靠性和可用性优势 116\r\n6.4.1 通过冗余提高数据可靠性 116\r\n6.4.2 电源保护 117\r\n6.4.3 热备用和热交换 120\r\n6.4.4 RAID子系统中的内部I/O通道 122\r\n6.5 组织RAID阵列中的数据：分区. 分块和\r\n分条 124\r\n6.6 校验在分条的数据上的应用 128\r\n6.6.1 使用XOR函数建立校验数据 128\r\n6.6.2 联锁访问RAID的校验 131\r\n6.6.3 独立访问RAID的校验 131\r\n6.7 各级RAID的比较 134\r\n6.7.1 RAID咨询委员会 134\r\n6.7.2 RAID0：分条 135\r\n6.7.3 RAID1：镜像 135\r\n6.7.4 RAID2：使用专有磁盘的联锁访问 136\r\n6.7.5 RAID3：使用专有校验磁盘的同步\r\n访问 136\r\n6.7.6 RAID4：使用专用校验磁盘的独立\r\n访问 136\r\n6.7.7 RAID5：使用分布式校验的独立\r\n访问 138\r\n6.7.8 RAID6：使用双校验的独立访问 139\r\n6.7.9 组合不同分级的RAID 141\r\n6.7.10 多层RAID阵列的目标 141\r\n6.7.11 分条和镜像的组合—RAID0+1/\r\nRAID10 142\r\n6.8 RAID功能在I/O路径上的位置 143\r\n6.8.1 基于主机卷管理软件的RAID 143\r\n6.8.2 基于主机I/O控制器的RAID 144\r\n6.8.3 基于磁盘子系统的RAID 145\r\n6.9 设置容错标准：RAID咨询委员会 145\r\n6.10 小结 146\r\n6.11 练习 146\r\n第7章 网络备份：存储管理的基础 147\r\n7.1 网络备份和恢复 147\r\n7.1.1 用于网络备份系统的硬件 147\r\n7.1.2 网络备份的介质成分 151\r\n7.1.3 软件组成 155\r\n7.2 备份 161\r\n7.2.1 备份操作类型 161\r\n7.2.2 对运行的系统备份 162\r\n7.2.3 映像备份特例 164\r\n7.3 数据恢复 165\r\n7.3.1 恢复与文件系统和数据库的集成 165\r\n7.3.2 恢复操作类型 165\r\n7.3.3 介质管理对恢复的重要性 167\r\n7.4 备份和恢复安全数据 168\r\n7.5 磁带循环 171\r\n7.5.1 磁带循环的必要性 171\r\n7.5.2 常用的磁带循环模型 171\r\n7.5.3 备份和恢复存在的问题 174\r\n7.5.4 备份可测的因素 176\r\n7.6 小结 178\r\n7.7 练习 178\r\n第三部分 存储区域网络\r\n第8章 作为存储和文件组织应用的SAN\r\n和NAS 179\r\n8.1 连接. 存储和文件组织层的结构 179\r\n8.1.1 存储网络是一种应用 179\r\n8.1.2 连接层 180\r\n8.1.3 存储翻新 181\r\n8.1.4 文件组织层 182\r\n8.2 存储网络中的连接. 存储和文件组织层\r\n的集成 182\r\n8.3 排列存储网络的构件 185\r\n8.4 小结 187\r\n8.5 练习 188\r\n第9章 SAN结构和拓扑 189\r\n9.1 使用SAN转换网络存储通道 189\r\n9.1.1 可扩展的结构 189\r\n9.1.2 可用性结构 193\r\n9.2 SAN的网络拓扑结构 194\r\n9.2.1 传输帧结构 194\r\n9.2.2 交换网络 195\r\n9.2.3 环状网 198\r\n9.3 SAN结构的变化和扩展 201\r\n9.3.1 隔离SAN中的存储访问 201\r\n9.3.2 在存储子系统中嵌入网络连接 206\r\n9.3.3 存储域控制器 207\r\n9.4 小结 209\r\n9.5 练习 209\r\n第10章 SAN解决方案 210\r\n10.1 使用SAN解决存储问题 210\r\n10.1.1 存储池 210\r\n10.1.2 通过寻径技术实现高可用性 215\r\n10.1.3 数据移动 220\r\n10.2 使用SAN进行备份 223\r\n10.2.1 SAN备份发展的三个阶段 223\r\n10.2.2 第一阶段：LAN-free, 虚拟私有备份\r\n网络 223\r\n10.2.3 第二阶段：集成介质和设备 228\r\n10.2.4 第三阶段：无服务器备份 231\r\n10.2.5 结合集成SAN备份与无服务器\r\n特性 234\r\n10.3 基于子系统的备份 235\r\n10.4 小结 236\r\n10.5 练习 237\r\n第四部分 连接技术\r\n第11章 使用光纤通道连接SAN 239\r\n11.1 光纤通道的结构 239\r\n11.2 光纤通道连接的物理方面 240\r\n11.2.1 线缆 240\r\n11.2.2 收发器：系统到网络的接口 243\r\n11.2.3 FC-1中的编码和错误发现 243\r\n11.3 光纤通道中的逻辑层面 243\r\n11.3.1 光纤通道的端口类型 244\r\n11.3.2 光纤通道中的流量控制 247\r\n11.3.3 服务等级 248\r\n11.3.4 光纤通道中的名字和地址 251\r\n11.3.5 在光纤通道网络中建立连接 252\r\n11.3.6 光纤通道中的通信语法 255\r\n11.3.7 光纤通道中的FC-4协议映射 256\r\n11.4 使用通用名字的两个不同网络 257\r\n11.5 光纤结构 260\r\n11.5.1 延迟 260\r\n11.5.2 光纤结构中的交换机 260\r\n11.5.3 环通信 264\r\n11.5.4 环的内部 264\r\n11.6 小结 267\r\n11.7 练习 268\r\n第12章 使用以太网和TCP/IP网络连接\r\n存储 269\r\n12.1 存储和以太网/TCP/IP网络历史回顾 269\r\n12.1.1 以太网和TCP/IP网络中使用的名词\r\n解释 269\r\n12.1.2 以太网和TCP/IP概述 270\r\n12.2 存储网络和以太网/TCP/IP的结合 272\r\n12.2.1 服务器边界整合 272\r\n12.2.2 存储隧道 273\r\n12.2.3 以太网/TCP/IP存储网络通道 277\r\n12.2.4 通过光纤通道网络以隧道的方式传输\r\n以太网/TCP/IP流量 284\r\n12.3 本地以太网/TCP/IP存储网络 286\r\n12.3.1 本地局域存储网络 286\r\n12.3.2 可选的本地广域存储网络 286\r\n12.3.3 用于存储连接的千兆以太网特性 286\r\n12.3.4 以太网/TCP/IP网络中的延迟问题 287\r\n12.3.5 TCP/IP协议族的特性 287\r\n12.3.6 处理TCP算法的性能 289\r\n12.3.7 网络协议处理器 290\r\n12.3.8 网络协议处理器的保留 291\r\n12.3.9 iSCSI 291\r\n12.4 小结 292\r\n12.5 练习 293\r\n第13章 用InfiniBand技术连接存储网络和\r\n集群 294\r\n13.1 替代PCI的InfiniBand 294\r\n13.2 集群概述 296\r\n13.2.1 集群的市场情况 297\r\n13.2.2 集群的理由 298\r\n13.3 集群处理 300\r\n13.4 集群网络中的InfiniBand 306\r\n13.4.1 InfiniBand网络的组件 306\r\n13.4.2 使用VI协议管理远程系统存储 311\r\n13.5 用存储网络实现InfiniBand 314\r\n13.5.1 InfiniBand集群 314\r\n13.5.2 PCI替代结构 315\r\n13.6 小结 317\r\n13.7 练习 317\r\n第14章 网络连接存储装置 318\r\n14.1 NAS软件 318\r\n14.2 NAS的硬件实现 322\r\n14.2.1 NAS装置的硬件组件 322\r\n14.2.2 NAS应用及配置 322\r\n14.2.3 NAS的网络特性 324\r\n14.2.4 NAS装置的存储应用 326\r\n14.2.5 NAS装置的备份和恢复 328\r\n14.3 NAS的协议及文件系统操作 334\r\n14.3.1 NAS通信和文件组织方法的比较 334\r\n14.3.2 NFS服务器的CIFS仿真 337\r\n14.4 网络连接存储的新技术：NASD和\r\nDAFS 338\r\n14.4.1 NASD 338\r\n14.4.2 DAFS 340\r\n14.5 小结 342\r\n14.6 练习 343\r\n第15章 文件组织：存储网络的最新领域 344\r\n15.1 存储网络中文件系统的需求 344\r\n15.1.1 日志文件系统 344\r\n15.1.2 软件快照 345\r\n15.1.3 动态文件组织系统扩展 348\r\n15.2 数据库文件组织技术 349\r\n15.2.1 直接文件I/O 349\r\n15.2.2 数据库镜像及复制 350\r\n15.3 在存储设备和子系统中集成智能 352\r\n15.3.1 分析文件组织功能 352\r\n15.3.2 网络存储中的文件组织功能 353\r\n15.3.3 磁盘驱动器中基于对象的存储 354\r\n15.4 存储网络文件组织系统设计 355\r\n15.5 数据共享：存储管理的神圣目标 362\r\n15.5.1 数据共享文件组织系统的价值 362\r\n15.5.2 数据共享实现问题 363\r\n15.5.3 数据共享文件组织系统的数据结构\r\n函数 364\r\n15.6 解决锁定和语义差异 366\r\n15.7 文件级虚拟化 368\r\n15.7.1 文件级虚拟化的始祖：HSM 368\r\n15.7.2 在线文件级虚拟化 369\r\n15.8 小结 370\r\n15.9 练习 370\r\n第16章 在公用网上存储和检索数据 371\r\n16.1 Internet基础存储 371\r\n16.2 Internet存储服务 378\r\n16.3 个人存储服务和技术 381\r\n16.3.1 Internet存储方法 382\r\n16.3.2 基于Web的存储 384\r\n16.3.3 个人的Internet备份软件及服务 386\r\n16.4 小结 388\r\n16.5 练习 388\r\n第17章 管理存储网络 389\r\n17.1 管理设计 389\r\n17.1.1 灾难. 异常与漏洞 389\r\n17.1.2 SNMP企业网络管理 391\r\n17.1.3 存储网络中的SNMP 392\r\n17.1.4 基于网络的管理 394\r\n17.1.5 存储管理 394\r\n17.1.6 存储资源管理 394\r\n17.1.7 SCSI内部服务 395\r\n17.1.8 虚拟作为SAN的管理工具 395\r\n17.2 小结 397\r\n17.3 练习 397 \r\n
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在当今网络时代, 存储技术正在发生着革命性的变化, 并进入了一个全新的时代. SAN（存储区域网络）是近来业界十分引人注目的技术, 它一方面能为网络上的应用系统提供丰富. 快速. 简便的存储资源, 另一方面又能对网上的存储资源实施集中统一的管理, 成为当今理想的存储管理和应用模式.
本书从I/O通道入手, 分析了存储系统的各个成分, 包括存储设备. I/O控制器和各种存储网络连接设备的应用特性, 以及RAID. 镜像. 备份与恢复等技术. 另外, 还介绍了SAN和NAS的体系结构和各种应用, 并专门讨论了Internet存储技术. 本书作者在网络存储领域拥有十多年的工作经验, 他曾经是一位系统工程师, 精通存储技术, 了解该领域的发展方向. 2001年作者在第1版的基础上写出了该书的第2版, 第2版除第6章. 第7章内容外, 对全书进行了彻底的更新, 对存储网络的基本功能（连接（wiring）. 存储（storing）和文件组织（filing））进行了详细的技术分析, 并增加了InfiniBand和iSCSI等前沿技术方面的内容.
众所周知, 具有深远意义的Web技术诞生于高能物理应用领域. 同样, 译者所在的中国科学院高能物理研究所, 曾经开通了我国连入Internet的第一条专线, 并设立了国内第一个Web服务器. 实际上, 高能物理领域对计算技术的需求历来走在时代的前列. 目前, 随着对微观世界认识的不断深入, 我国高能物理发展对网络计算和存储环境提出了新的挑战. 为了适应这种挑战, 高能所计算中心目前正在进行“基于SAN的高速网络计算环境”课题的研究与实施. 在该课题的研究过程中, 我们深深感到了国内这方面资料的缺乏. 因此, 在华章公司的大力协助下, 课题组在杨大鉴研究员的组织下, 继2000年翻译了该书的第1版后, 又翻译了该书的第2版. 我们希望本书将有助于提高我国存储网络技术的应用水平.
本书主要由孙功星. 蒋文保. 范勇. 叶梅具体翻译, 其中孙功星翻译了第1～7章, 蒋文保翻译了第14章和第16章, 范勇翻译了第8～12章, 叶梅翻译了第13. 15章和第17章. 全书由杨大鉴研究员负责统稿和审校. 另外, 在翻译过程中得到了高能所计算中心主任于传松研究员的大力支持, 马梅. 许冬. 程耀东. 田承钧等同志也提供了很大的帮助.
由于存储网络是一个正在兴起的全新领域, 译者涉足该领域的时间也不长, 加上翻译时间仓促, 错误在所难免, 欢迎广大读者批评指正.

2001年12月

在决定事物是否应该产生的时刻, 我更加懂得了, 当今的需求是简单. 统一. 人们勉强地撤出了自身的迷宫, 千年的神秘却又迫使他们止步不前.
——摘自Rene Char的《凋落的花瓣》
在刚刚结束《SAN存储区域网络》（第1版）的写作时, 我就想改变它. 在这个领域里, 我了解了许多新的东西和新的前景, 我需要把这一切都写下来. 但在清楚地表达它们之前, 我还需要一点时间来理出头绪. 在过去两年里, 网络存储行业发生了巨大的变化, 因此, 我很迫切地想在书中分析这个新的技术.
尽管本书第1版与第2版中的许多材料相同或类似, 但与其说它是建立在第1版的基础上, 还不如说它是把第1版作为起点. 第2版的改动是非常大的, 虽然保持着类似的结构, 但从第1章开始, 就有了彻底的更新. 仅存的没有彻底改写的是第6章和第7章, 它们分别是关于RAID和网络备份的内容. 其余的章节都填充了许多新的材料.
首先, 本书围绕着三个基本的存储网络功能—连接. 存储和文件组织. 尽管这些主题在第1版中以不同的形式出现过, 但是并不明确, 也没有作为一种方法来分析产品和技术的功能. 对于一种新兴的行业, 设计一种新的分析方法带有某种危险. 但是, 我强烈地感到需要做些什么, 帮助读者理解网络存储带给我们的混乱.
本书的另一个目标是大大地增加网络的内容, 特别是在InfiniBand和以太网/TCP/IP存储方面, 如iSCSI. 对于前沿的和没有实际产品可供分析的技术, 写书是一件相当困难的事情, 但是, 这就是前沿技术的性质. 今天描绘的许多幻想也许明天有些就会变成现实. 希望本书的一些描述能够给读者带来更多的启示, 更少的误导.
与第1版一样, 本书主要是强调对问题的解释, 以帮助读者理解技术和体系结构, 并能够评估行业的发展趋势. 为了达到这个目的, 这一版在每章的结尾都附加了练习, 以帮助读者检验对所讨论的主要体系结构概念的理解程度. 练习适用于不同程度的读者, 能满足读者自己进一步研究的需要.
本书的第1版是非常成功的, 许多读者对本书的反映良好. 对于我来说, 没有什么能够比听到这些更好. 我真诚地希望本书能够有益于读者理解这个迷人的领域.

Marc Farley
2001年4月23日