LUN详解(原创)

LUN概述

LUN的全称是Logical Unit Number，也就是逻辑单元号，是SCSI中的概念。 我们用Target ID(也有称为SCSI ID的)来描述这些设备，设备只要一加入系统，就有一个代号，我们在区别设备的时候,只要说几号几号就ok了。 早期的SCSI系统采用3个ID，一个SCSI总线上只能接驳8个设备，除了SCSI控制卡占用了一个ID外，只剩7个设备号可用。尽管SCSI以后采用了4位ID，扩展到了16个设备，但对于现代的存储设备，这种个位数的ID识别号显然不够用。目前生产环境上多产用RAID技术来规划存储，通过RAID组合后的磁盘不再能看到单独的磁盘信息，而是变成了一个巨大的存储空间。古老的RAID技术只能将此存储空间整体分配，被指定了一个LUN后，成为了一个“逻辑”磁盘，供接驳的计算机使用。
鉴于上述种种原因，于是我们引进了LUN的概念，也就是说LUN ID的作用就是扩充了Target ID。每个Target下都可以有多个LUN Device，我们通常简称LUN Device为LUN，这样就可以说每个设备的描述就有原来的Target x变成Target x LUN y了，那么显而易见的，我们描述设备的能力增强了，同时也能对存储空间内的磁盘进行单独的管理。就好比，以前你给别人邮寄东西，写地址的时候，可以写：
　　xx市人民大街54号 xxx(收)
　　但是自从高楼大厦越来越多,你不得不这么写:
　　xx市人民大街54号xx大厦518室 xxx (收)
所以我们可以总结一下，LUN ID不等于某个设备，只是个号码而已，不代表任何实体属性，在我们的实际环境里，我们碰到的LUN可能是磁盘空间，可能是磁带机，或者是media changer等等。 LUN就是我们为了使用和描述更多设备及对象而引进的一个方法而已，一点也没什么特别的地方。

还要说明的地方是，在有些厂商和有些产品的概念里，LUN ID被绑定到了具体的Device上，比如IBM的一些带库，整个带库只有一个Target ID，然后changer,tape drive被分别分配为LUN0、LUN1、LUN2…，但是我们要注意到，这只是产品做了特别设计，也是少数情况。

存储和主机的LUN概念区别
在磁盘阵列和磁带库大行其道的时代，存储越来越智能化，越来越像一个独立的机器，实际上存储和主机的电气独立本来就是一个必然趋势，俗话说得好，儿大要分家嘛。在存储越来越重要的时代，存储要自立门户是必然的事。
如果我们把存储当作一个独立的主机来看，理解起来就很简单了。我们说到LUN的概念的时候，我们就要将分为两个层面。一个层面就是在阵列这个机器的OS识别到的范围，另一个层面就是服务器的OS识别到的范围。这两个层面是相对独立的，因为如果我们把存储当作一个主机来看，那么它自然有自己的Device、Target、LUN之说，而服务器也有自己的Device、Target、LUN之说；另外一方面，这两个层面又是相互关联的，一个阵列的控制系统，大多都有虚拟化的功能，阵列想让主机看到什么样的东西，主机才能看到相应的东西。当然，服务器识别到的最小的存储资源，就是LUN级别的。那么主机的HBA卡看到的存储上的存储资源就主要 靠 两个东西来定位，一个就是存储系统的控制器(Target)，一个就是LUN ID，这个LUN是由存储的控制系统给定的，是存储系统的某部分存储资源。

LUN masking，LUN mapping和Zone

我们有了独立的磁盘阵列用了之后，服务器只要看到存储的控制系统，就有可能使用磁盘阵列的磁盘资源，但是磁盘阵列不可能只为某一个服务器来使用，所以它必须管制主机使用某部分磁盘资源。实现这种管制的主要技术有：LUN mapping，LUN masking和Zone。

LUN masking

LUN masking是指LUN与主机HBA卡的WWN地址绑定，与主机HBA卡建立一对一或多对一的连接和访问关系。无论主机跳线到同一个FABRIC（无 zone设置)的哪一个端口上，主机都能识别到相同的LUN。存储设备一般默认在卷和主机间建立多对一的对应关系，即一台主机可访问存储设备上的多个卷。
每块磁盘都在一个队列里，磁盘分区也能被分配成LUN。当多台计算机在同一时间访问同一磁盘时将会导致磁盘数据的混乱。如果你应用LUN masking，那么一个单独的RAID将被分到多个逻辑磁盘上，这些磁盘都分配给了指定的计算机。通过LUN masking，只有特定的LUN才能被特定的SCSI卡访问。不仅是SCSI接口的磁盘阵列，由于FC实际使用的也是SCSI协议，因此较新的FC磁盘阵列也可有提供LUN masking功能。被划分完的LUN设备会属于一个Host Group中。同一Group中的FC卡，能访问这个Group中的LUN，而不能跨越Group访问指派给别的Group的LUN
逻辑单元数掩码(LUN masking)是以独立磁盘冗余阵列(RAID)为中心的，在一个端口掩码多个LUN的加强型方法。LUN masking在存储控制器级别上进行 主机HBA的WWN绑定，因此存储控制器能够将不同LUN划分给一个或多个主机，可以提供LUN级别的访问控制。

LUN masking也允许磁盘存储资源在多个独立服务器之间共享。单个的大容量RAID设备可以划分子模块，之后通过带LUN masking功能的SAN光纤通道连到RAID上的不同主机上，提供服务。所以，只有一个或者有限的服务器可以看到LUN (例如，磁盘薄片，部分，单元)， 可对RAID设备中的每个LUN进行限制。

但并不是所有的RAID设备具有LUN masking能力，这样，为了设置LUN masking， 一些HBA厂商允许在驱动器级进行持久绑定（persistent binding）。

LUN Mapping
LUN Mapping是LUN与存储设备的主机端口进行绑定，工作站连接不同的主机端口时所能访问的LUN不同。
当一个存储系统同时为多个应用系统提供数据存储服务，且不同应用系统的主机分别处于不同的地理地址时，有可能用到第二种LUN Mapping方式。即将不同的LUN与不同的存储主机端口绑定，不同的主机端口与不同的FC交换机或者不同的ZONE连接，从而实现不同的工作站只能访问不同的端口。
一个LUN Mapping中所对应的LUN和存储主机端口(WWPN)成为一个分区。由于存储设备的主机端口数量是一定的，如果划分的LUN Mapping分区越多，分区中存储主机端口就会越少。存储设备的冗余链路连接功能就越小，当一个分区里只能设置一个主机端口时，存储就失去了冗余链路连接功能，整个系统极易因存储主机端口和交换机端口的故障而发生单点故障。 当系统无FC交换机，主机与存储设备的主机端口直连时，通过LUN Mapping实现起来LUN分区非常方便。当所有主机端口都连接到同一个FABRIC时，就需要与 FCswitch的ZONE结合起来一起使用，来实现数据通信的隔离。
不同厂商对LUN Masking和LUN Mapping的定义和解释不完全相同。有的甚至就定义成一个名称，如SAN SHARE，而有的存储干脆就没有LUN Masking和LUN Mapping功能。

ZONE

在早期的SAN方案中，服务器大多是同种操作系统，SAN环境下的安全性问题并不突出。但是现在的方案中，异种操作系统并存的需求比比皆是，多套磁盘阵列 子系统或具有多个主机接口的磁盘阵列子系统也很常见。为了保证SAN正常工作，不互相破坏数据。基于FC存储交换机层面的Zoning 分区划分，可以有效提供一种解决方案。这样服务器只能访问同一分区内的设备，提高设备访问的安全性.
很多用户将Zoning 分区和LIP 隔离混淆，认为Zoning 就是LIP 隔离，实际情况为两者是不同的概念。
当FC 存储交换机遵循FC-AL协议工作时，一般所有的设备之间协商AL_PA地址（或常说的Loop_ID），这个过程我们称为环路初始化(LIP)。SAN上有任何新的设备启动都会引起LIP，这时所有的机器停止工作进行地址协商，因此LIP会使系统中断工作.
当 FC存储交换机遵循FC-SW协议工作时，需要特殊的服务来确保SAN正常工作，与上面所说LIP相类似的一个服务就是RSCN。设备做完Fabric Login后会向交换机登记许多信息，当该设备关闭或重新启动时就会引起登记状态的改变，RSCN服务就是负责将登记状态改变信息通知SAN上的所有设 备。
可见，LIP和RSCN都对SAN的正常工作造成破坏，对于一些特殊关键应用甚至是致命的，如视频流应用和磁带库备份应用。根据FC-AL协议标准，LIP一般需要15毫秒，而遵循FC-SW 协议的RSCN根据实际的SAN环境的复杂程度，甚至影响正常通讯达数秒。
对于不具备LIP隔离功能的交换机，在解决RSCN 影响问题时，只能靠Zoning 分区的方法使一个分区的设备对其他分区的设备减轻冲击。但是，在视频流应用的实际测试效果来看，仍然对正常通讯的设备性能造成了较大的影响.
进行zone划分有两种方式：

1.基于端口的Hardware Zoning（硬件分区）划分，可以产生直观、清晰的逻辑划分，在实践中被大量使用。

2. Software Zoning（软件分区）方法，即基于WWN (World Wide Name) 进行分区。不过，软件分区在实际使用中较少使用.

FC SWITCH上的ZONE功能类似于以太网交换机上的VLAN功能，它是将连接在SAN网络中的设备（主机和存储），逻辑上划到为不同的区域内，使得不同区域中的设备相互间不能FC网络直接访问，从而实现网络中的设备之间的相互隔离。

Zoning分区可具有以下特点：
a. 分区可以重叠、同一设备可属于不同分区
b. 分区可以在设备运行时动态划分
c. 使不同的操作系统可以在一个SAN里共存

 

假设两台FC交换机通过级连线连接成一个fabric。红色区域的交换机端口属于ZONE 1,绿色区域属于zone 2，蓝色区域属于zone 3，橙色区域既属于zone 1又属于zone 3，白色为扩张端口区域，不需要定义zone。
在这两台FC交换机组成的fabric中，凡是红色区域zone 1中的设备之间都可以相互访问，但是不能访问绿色区域和蓝色区域中的设备，但可以访问橙色区域中的设备，因为橙色也属于zone 1。
蓝色区域与红色区域相似。
绿色区域zone 2中的设备之间只能可以相互访问，别的任何区域的设备。
橙色区域中的设备既可以访问红色区域中的设备，又可以访问蓝色区域中的设备，但不能访问绿色区域中的设备。
按照中方法，无论存储系统的结构有多么复杂，都可以通过画图的方式把LUN、存储设备主机端口，交换机端口和工作站之间的关系分析清楚。

LUN masking和Zone比较

由上文可以知道，LUN masking和zone的功能都是将特定的LUN划分给特定的主机来实现数据隔离，这两项技术的具体区别如下：

1、交换机里面那个隔离的功能叫Zoning，该功能能做一些隔离和访问限制，但是是基于端口层次的。如果要把一个端口连接的多个LUN区别对待，Zoning就不行了，就得靠阵列控制器里面的Lun Masking功能了。例如，通过同一个端口连接的LUN需要分配给多个主机，那么就需要Lun Masking。

2、LUN masking是在存储控制器或者HBA卡上进行的，可以控制主机访问特定的LUN。Zone

发生在SAN中的交换机上，他将不同的存储正列和主机划归到不同的zone中。

3、 zone是通过交换机端口的强制物理的隔离masking是逻辑隔离，物理没有隔离。在多台服务器连一台或者多台存储用。存储设备有很多，主机不同应用有很多，OS有很多 时，zone能很好的隔离数据。 根据前文所述，LUN masking和只能 主机HBA卡建立一对一或多对一的连接和访问关系， 如果在一个LUN对应多台主机的共享存储架构中，则只能通过zone来实现。 LUN Masking的层面是逻辑的阵列内部，ZONE的层面除了一个设备以外，还有多个设备，而多个设备的情况下，显然这个存储的LUN Masking不能给另外一个存储用。 如果交换机未划分zone那么连接到该换机的主机将可任意访问连接到该交换机的LUN。同时在交换机上划分多个zone也可以有效防止当单个zone失效的时候，影响到其他zone！ 因此当主机或者存储特别多的时候，zone就变得很有意义。

4、划分zone还一方面是 FC协议本身的问题，在出现意外的情况时，会产生RSCN公告，大量的RSCN时会影响到正常使用，影响NameServer的正常工作，和响应 Fabric Login，通过HardwareZone隔离设备是ZONE的功能之一。也正是因为这样，我们划分ZONE的原则是Single HBA ZONE。现在交换机都采用FC-SW协议了，以前老的loop协议的时候产生LIP，产生LIP会让数据中断。

参考至：http://baike.baidu.com/view/541220.htm

             http://bbs.chinaunix.net/viewthread.php?tid=586064

             http://club.techtarget.com.cn/showtopic-45530.aspx

             http://www.loveunix.net/viewthread.php?tid=108984

             http://bbs.chinaunix.net/thread-8937-1-1.html

             http://space.doit.com.cn/18911/viewspace-1997.html

             http://www.sanduel.com/SAN-Storage-FAQs/What-is-LUN-Masking.html

             http://storagetrendz.blogspot.com/2008/06/lun-mapping-persistent-binding-lun.html

             http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc758640%28WS.10%29.aspx

             http://searchstorage.techtarget.co.uk/answer/LUN-masking-or-LUN-zoning-Which-one-is-a-better-fit-for-a-SAN-fabric?ShortReg=1&mboxConv=searchStorageUK_RegActivate_Submit&

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