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網絡存儲主要技術
作者:永辰科技  來源:永辰科技  發表時間:2011-9-18 14:54:45  點擊:3452

   存儲系統是整個IT系統的基石,是IT技術賴以存在和發揮效能的基礎平臺。

早先的存儲形式是存儲設備(通常是磁盤)與應用服務器其他硬件直接安裝于同一個機

箱之內,并且該存儲設備是給本臺應用服務器獨占使用的。

隨著服務器數量的增多,磁盤數量也在增加,且分散在不同的服務器上,查看每一個磁

盤的運行狀況都需要到不同的應用服務器上去查看。更換磁盤也需要拆開服務器,中斷應用。

于是,一種希望將磁盤從服務器中脫離出來,集中到一起管理的需求出現了。不過,一個問

題:如何將服務器和盤陣連接起來?

面臨這樣的問題,有廠商提出了SCSI協議,通過專用的線纜將服務器的總線和存儲設

備連接起來,通過專門的SCSI指令來實現數據的存儲。后來發展到FC協議。這樣,多個服

務器可以通過SCSI線纜或光纖建立與存儲系統的連接。這樣的方式,我們稱之為直接附加

存儲(DAS)。


   DAS:直接附加存儲

 

DAS(Direct Attached Storage—直接附加存儲)是指將存儲設備通過SCSI線纜或光纖通

道直接連接到服務器上。

一個SCSI環路或稱為SCSI通道可以掛載最多16臺設備;

FC可以在仲裁環的方式下支持126個設備;

 

DAS方式實現了機內存儲到存儲子系統的跨越,但是缺點依然有很多:

1、擴展性差,服務器與存儲設備直接連接的方式導致出現新的應用需求時,只能為新

增的服務器單獨配置存儲設備,造成重復投資。
  

2、資源利用率低,DAS方式的存儲長期來看存儲空間無法充分利用,存在浪費。不同

的應用服務器面對的存儲數據量是不一致的,同時業務發展的狀況也決定這存儲數

據量的變化。因此,出現了部分應用對應的存儲空間不夠用,另一些卻有大量的存

儲空間閑置。

 

3、可管理性差,DAS方式數據依然是分散的,不同的應用各有一套存儲設備。管理分


散,無法集中。

 

異構化嚴重,DAS方式使得企業在不同階段采購了不同型號不同廠商的存儲設備,設備

之間異構化現象嚴重,導致維護成本據高不下。  

SAN:存儲區域網絡

 

什么是 SAN  

SAN(Storage Aera Network )存儲區域網絡,是一種通過網絡方式連接存儲設備和應

用服務器的存儲構架,這個網絡專用于主機和存儲設備之間的訪問。當有數據的存取需求時,

數據可以通過存儲區域網絡在服務器和后臺存儲設備之間高速傳輸。  

SAN 的誤區

SAN的發展歷程較短,從90年代后期興起,由于當時以太網的帶寬有限,而FC協議在

當時就可以支持1Gb的帶寬,因此早期的SAN存儲系統多數由FC存儲設備構成,導致很多用

戶誤以為SAN就是光纖通道設備,其實SAN代表的是一種專用于存儲的網絡架構,與協議和

設備類型無關,隨著千兆以太網的普及和萬兆以太網的實現,人們對于SAN的理解將更為全

面。

SAN 的組成

SAN由服務器,后端存儲系統,SAN連接設備組成;

后端存儲系統由SAN控制器和磁盤系統構成,控制器是后端存儲系統的關鍵,它提供存

儲接入,數據操作及備份,數據共享、數據快照等數據安全管理,及系統管理等一系列功能。

后端存儲系統為SAN解決方案提供了存儲空間。使用磁盤陣列和RAID策略為數據提供

存儲空間和安全保護措施。

連接設備包括交換機,HBA卡和各種介質的連接線。

SAN的優點:

1、設備整合,多臺服務器可以通過存儲網絡同時訪問后端存儲系統,不必為每臺服務

器單獨購買存儲設備,降低存儲設備異構化程度,減輕維護工作量,降低維護費用;

 

2、數據集中,不同應用和服務器的數據實現了物理上的集中,空間調整和數據復制等

工作可以在一臺設備上完成,大大提高了存儲資源利用率;

3、高擴展性,存儲網絡架構使得服務器可以方便的接入現有SAN環境,較好的適應應


用變化的需求;  

總體擁有成本低,存儲設備的整合和數據集中管理,大大降低了重復投資率和長期管理

維護成本;

FC SAN 的問題

1、兼容性差,FC協議發展時間短,開發和產品化的大廠商較少,而且廠商之間各自

遵循內部標準,導致不同廠商的FC產品之間兼容性和互操作差,即使同一廠商的

不同版本不同型號的FC產品也存在類似的問題;

 

2、成本高昂,FC SAN的成本包括先期設備成本和長期維護成本,由于FC協議在成熟

度和互聯性上無法與以太網相比,導致FC協議只能局限于存儲系統應用,無法實

現大規模推廣,這直接導致了FC產品價格的昂貴;同樣與FC-SAN相關的所有產品

都身價高昂,無論是備份軟件的FC-SAN模塊,甚至SCSI硬盤簡單更換連接口成為

FC硬盤,都要翻上幾倍的價錢;另外兼容性差也導致了用戶無法自己維護FC設備,

必須購買昂貴的廠商服務,如果用戶的環境中包括多種FC存儲設備,用戶每年花

在FC-SAN的系統保修服務的費用占當年采購成本的15%左右。如果再算上系統安

裝部署階段的專業服務費用支出,以5年計算,整個服務費用支出與系統采購達到

1:1!

3、擴展能力差,FC-SAN高昂的成本和協議封閉,使得產品的開發、升級、擴容代價

高昂。從2000年以來,存儲市場中最大的中端部分就一直5年不變地維持著前端兩

個存儲控制器,后端兩個(最多四個)光纖環路的結構。不僅產品本身無法進行性

能和處理能力擴展,產品型號向上的升級付出的代價幾乎相當于購買一套新的設備;

4、異構化嚴重,各廠商按照自有標準開發各種功能,如快照、復制、鏡像等,導致不


同廠商存儲設備之間功能無法互通,結果又出現的DAS方式的各種問題,重復投資、

難以管理的局面

SAN的出現,從根本上是要建立一個開放、高性能、高可靠、高可擴展性的存儲資源平

臺,從而能夠應對快速的業務變化和數據增長,然而以上問題使得用戶使用網絡存儲的目標

產生了嚴重的偏離,很多用戶甚至開始質疑為什么要放棄DAS而使用昂貴復雜的FC-SAN。


IP SAN

IP網絡是一個開放,高性能,高可擴展,可靠性高的網絡平臺。  

1、IP網是國際互連網,企業內部網絡的主要形式。經過多年發展,IP網絡實現了最高

的可管理性和互操作性。

2、TCP/IP協議彈性強,適應網絡的各種變化,無需停止服務即可實網絡變更。

3、不同廠家的IP網設備兼容性好。網絡設備采購成本低廉  

4、以太網知識普及,以太網多年的發展培養了無數的網絡管理人員。

IP SAN的基本想法是通過高速以太網絡連接服務器和后端存儲系統。將SCSI指令和數

據塊經過高速以太網傳輸,繼承以太網的優點,實現建立一個開放、高性能、高可靠性,高

可擴展的存儲資源平臺。

 

IP SAN

 

 

將數據塊和SCSI指令通過TCP/IP協議承載,通過千兆/萬兆專用的以太網絡連接應用服

務器和存儲設備,這樣的解決方案稱為IP SAN。

IP SAN遵循IETF的iSCSI標準,通過以太網實現對存儲空間的塊級訪問,由于早先以太

網速度,數據安全性以及系統級高容錯要求等問題,這一標準經歷了三年的認證過程,在包

括IBM、HP、SUN、COMPAQ、DELL、Intel、Microsoft、EMC、HDS、Brocade等眾多家

廠商的努力,和萬兆/千兆以太網10GBit Ethernet支撐下,IP SAN/iSCSI已解決了網絡瓶頸,

數據安全和容錯等問題,進入了實用階段。

 

NAS:網絡附加存儲

NAS(Network Attached Storage—網絡附加存儲),是一種文件共享服務。擁有自己的

文件系統,通過NFS或CIFS對外提供文件訪問服務。

NAS包括存儲器件(例如硬盤驅動器陣列、CD或DVD驅動器、磁帶驅動器或可移動

的存儲介質)和專用服務器。專用服務器上裝有專門的操作系統,通常是簡化的unix/linux

操作系統,或者是一個特殊的win2000內核。它為文件系統管理和訪問做了專門的優化。專

用服務器利用NFS或CIFS,充當遠程文件服務器,對外提供文件級的訪問。

NAS的優點:

1、NAS可以即插即用。

2、NAS通過TCP/IP網絡連接到應用服務器,因此可以基于已有的企業網絡方便連接。

3、專用的操作系統支持不同的文件系統,提供不同操作系統的文件共享。  

4、經過優化的文件系統提高了文件的訪問效率,也支持相應的網絡協議。即使應用服

務器不再工作了,仍然可以讀出數據。

NAS的缺點 :

1、NAS設備與客戶機通過企業網進行連接,因此數據備份或存儲過程中會占用網絡的

帶寬。這必然會影響企業內部網絡上的其他網絡應用。共用網絡帶寬成為限制NAS性能的主

要問題。

2、NAS的可擴展性受到設備大小的限制。增加另一臺NAS設備非常容易,但是要想將

兩個NAS設備的存儲空間無縫合并并不容易,因為NAS設備通常具有獨特的網絡標識符,存

儲空間的擴大上有限。

3、NAS訪問需要經過文件系統格式轉換,所以是以文件一級來訪問。不適和Block級的

應用,尤其是要求使用裸設備的數據庫系統。

 

SAN 和 NAS

SAN和NAS經常被視為兩種競爭技術,實際上,二者能夠很好地相互補充,以提供對

不同類型數據的訪問。SAN針對海量、面向數據塊的數據傳輸,而NAS則提供文件級的數

據訪問和共享服務。

盡管這兩種技術類似,但嚴格意義上講NAS其實只是一種文件服務。

NAS和SAN不僅各有應用場合,也相互結合,許多SAN部署于NAS后臺,為NAS設備

提供高性能海量存儲空間。

 

NAS和SAN結合中出現了NAS網關這個部件。NAS網關主要由專為提供文件服務而優

化的操作系統和相關硬件組成,可以看作是一個專門的文件管理器。NAS網關連接到后端

上的SAN上,使的SAN的大容量存儲空間可以為NAS所用。因此,NAS網關后面的存儲空

間可以根據環境的需求擴展到非常大的容量。

“NAS網關”方案主要是在NAS一端增加了可與SAN相連的“接口”,系統對外只有一

個用戶接口。

 

NAS網關系統雖然在一定程度上解決了NAS與SAN系統的存儲設備級的共享問題,但在

文件級的共享問題上卻與傳統的NAS系統遇到了同樣的可擴展性問題。當一個文件系統負載

很大時,NAS網關很可能成為系統的瓶頸。

 
 
上條技術:什么是winmax
 
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