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网络存储主要技术
作者:永辰科技  来源:永辰科技  发表时间:2011-9-18 14:54:45  点击:3697

   存储系统是整个IT系统的基石,是IT技术赖以存在和发挥效能的基础平台。

早先的存储形式是存储设备(通常是磁盘)与应用服务器其他硬件直接安装于同一个机

箱之内,并且该存储设备是给本台应用服务器独占使用的。

随着服务器数量的增多,磁盘数量也在增加,且分散在不同的服务器上,查看每一个磁

盘的运行状况都需要到不同的应用服务器上去查看。更换磁盘也需要拆开服务器,中断应用。

于是,一种希望将磁盘从服务器中脱离出来,集中到一起管理的需求出现了。不过,一个问

题:如何将服务器和盘阵连接起来?

面临这样的问题,有厂商提出了SCSI协议,通过专用的线缆将服务器的总线和存储设

备连接起来,通过专门的SCSI指令来实现数据的存储。后来发展到FC协议。这样,多个服

务器可以通过SCSI线缆或光纤建立与存储系统的连接。这样的方式,我们称之为直接附加

存储(DAS)。


   DAS:直接附加存储

 

DAS(Direct Attached Storage—直接附加存储)是指将存储设备通过SCSI线缆或光纤通

道直接连接到服务器上。

一个SCSI环路或称为SCSI通道可以挂载最多16台设备;

FC可以在仲裁环的方式下支持126个设备;

 

DAS方式实现了机内存储到存储子系统的跨越,但是缺点依然有很多:

1、扩展性差,服务器与存储设备直接连接的方式导致出现新的应用需求时,只能为新

增的服务器单独配置存储设备,造成重复投资。
  

2、资源利用率低,DAS方式的存储长期来看存储空间无法充分利用,存在浪费。不同

的应用服务器面对的存储数据量是不一致的,同时业务发展的状况也决定这存储数

据量的变化。因此,出现了部分应用对应的存储空间不够用,另一些却有大量的存

储空间闲置。

 

3、可管理性差,DAS方式数据依然是分散的,不同的应用各有一套存储设备。管理分


散,无法集中。

 

异构化严重,DAS方式使得企业在不同阶段采购了不同型号不同厂商的存储设备,设备

之间异构化现象严重,导致维护成本据高不下。  

SAN:存储区域网络

 

什么是 SAN  

SAN(Storage Aera Network )存储区域网络,是一种通过网络方式连接存储设备和应

用服务器的存储构架,这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。当有数据的存取需求时,

数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。  

SAN 的误区

SAN的发展历程较短,从90年代后期兴起,由于当时以太网的带宽有限,而FC协议在

当时就可以支持1Gb的带宽,因此早期的SAN存储系统多数由FC存储设备构成,导致很多用

户误以为SAN就是光纤通道设备,其实SAN代表的是一种专用于存储的网络架构,与协议和

设备类型无关,随着千兆以太网的普及和万兆以太网的实现,人们对于SAN的理解将更为全

面。

SAN 的组成

SAN由服务器,后端存储系统,SAN连接设备组成;

后端存储系统由SAN控制器和磁盘系统构成,控制器是后端存储系统的关键,它提供存

储接入,数据操作及备份,数据共享、数据快照等数据安全管理,及系统管理等一系列功能。

后端存储系统为SAN解决方案提供了存储空间。使用磁盘阵列和RAID策略为数据提供

存储空间和安全保护措施。

连接设备包括交换机,HBA卡和各种介质的连接线。

SAN的优点:

1、设备整合,多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统,不必为每台服务

器单独购买存储设备,降低存储设备异构化程度,减轻维护工作量,降低维护费用;

 

2、数据集中,不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中,空间调整和数据复制等

工作可以在一台设备上完成,大大提高了存储资源利用率;

3、高扩展性,存储网络架构使得服务器可以方便的接入现有SAN环境,较好的适应应


用变化的需求;  

总体拥有成本低,存储设备的整合和数据集中管理,大大降低了重复投资率和长期管理

维护成本;

FC SAN 的问题

1、兼容性差,FC协议发展时间短,开发和产品化的大厂商较少,而且厂商之间各自

遵循内部标准,导致不同厂商的FC产品之间兼容性和互操作差,即使同一厂商的

不同版本不同型号的FC产品也存在类似的问题;

 

2、成本高昂,FC SAN的成本包括先期设备成本和长期维护成本,由于FC协议在成熟

度和互联性上无法与以太网相比,导致FC协议只能局限于存储系统应用,无法实

现大规模推广,这直接导致了FC产品价格的昂贵;同样与FC-SAN相关的所有产品

都身价高昂,无论是备份软件的FC-SAN模块,甚至SCSI硬盘简单更换连接口成为

FC硬盘,都要翻上几倍的价钱;另外兼容性差也导致了用户无法自己维护FC设备,

必须购买昂贵的厂商服务,如果用户的环境中包括多种FC存储设备,用户每年花

在FC-SAN的系统保修服务的费用占当年采购成本的15%左右。如果再算上系统安

装部署阶段的专业服务费用支出,以5年计算,整个服务费用支出与系统采购达到

1:1!

3、扩展能力差,FC-SAN高昂的成本和协议封闭,使得产品的开发、升级、扩容代价

高昂。从2000年以来,存储市场中最大的中端部分就一直5年不变地维持着前端两

个存储控制器,后端两个(最多四个)光纤环路的结构。不仅产品本身无法进行性

能和处理能力扩展,产品型号向上的升级付出的代价几乎相当于购买一套新的设备;

4、异构化严重,各厂商按照自有标准开发各种功能,如快照、复制、镜像等,导致不


同厂商存储设备之间功能无法互通,结果又出现的DAS方式的各种问题,重复投资、

难以管理的局面

SAN的出现,从根本上是要建立一个开放、高性能、高可靠、高可扩展性的存储资源平

台,从而能够应对快速的业务变化和数据增长,然而以上问题使得用户使用网络存储的目标

产生了严重的偏离,很多用户甚至开始质疑为什么要放弃DAS而使用昂贵复杂的FC-SAN。


IP SAN

IP网络是一个开放,高性能,高可扩展,可靠性高的网络平台。  

1、IP网是国际互连网,企业内部网络的主要形式。经过多年发展,IP网络实现了最高

的可管理性和互操作性。

2、TCP/IP协议弹性强,适应网络的各种变化,无需停止服务即可实网络变更。

3、不同厂家的IP网设备兼容性好。网络设备采购成本低廉  

4、以太网知识普及,以太网多年的发展培养了无数的网络管理人员。

IP SAN的基本想法是通过高速以太网络连接服务器和后端存储系统。将SCSI指令和数

据块经过高速以太网传输,继承以太网的优点,实现建立一个开放、高性能、高可靠性,高

可扩展的存储资源平台。

 

IP SAN

 

 

将数据块和SCSI指令通过TCP/IP协议承载,通过千兆/万兆专用的以太网络连接应用服

务器和存储设备,这样的解决方案称为IP SAN。

IP SAN遵循IETF的iSCSI标准,通过以太网实现对存储空间的块级访问,由于早先以太

网速度,数据安全性以及系统级高容错要求等问题,这一标准经历了三年的认证过程,在包

括IBM、HP、SUN、COMPAQ、DELL、Intel、Microsoft、EMC、HDS、Brocade等众多家

厂商的努力,和万兆/千兆以太网10GBit Ethernet支撑下,IP SAN/iSCSI已解决了网络瓶颈,

数据安全和容错等问题,进入了实用阶段。

 

NAS:网络附加存储

NAS(Network Attached Storage—网络附加存储),是一种文件共享服务。拥有自己的

文件系统,通过NFS或CIFS对外提供文件访问服务。

NAS包括存储器件(例如硬盘驱动器阵列、CD或DVD驱动器、磁带驱动器或可移动

的存储介质)和专用服务器。专用服务器上装有专门的操作系统,通常是简化的unix/linux

操作系统,或者是一个特殊的win2000内核。它为文件系统管理和访问做了专门的优化。专

用服务器利用NFS或CIFS,充当远程文件服务器,对外提供文件级的访问。

NAS的优点:

1、NAS可以即插即用。

2、NAS通过TCP/IP网络连接到应用服务器,因此可以基于已有的企业网络方便连接。

3、专用的操作系统支持不同的文件系统,提供不同操作系统的文件共享。  

4、经过优化的文件系统提高了文件的访问效率,也支持相应的网络协议。即使应用服

务器不再工作了,仍然可以读出数据。

NAS的缺点 :

1、NAS设备与客户机通过企业网进行连接,因此数据备份或存储过程中会占用网络的

带宽。这必然会影响企业内部网络上的其他网络应用。共用网络带宽成为限制NAS性能的主

要问题。

2、NAS的可扩展性受到设备大小的限制。增加另一台NAS设备非常容易,但是要想将

两个NAS设备的存储空间无缝合并并不容易,因为NAS设备通常具有独特的网络标识符,存

储空间的扩大上有限。

3、NAS访问需要经过文件系统格式转换,所以是以文件一级来访问。不适和Block级的

应用,尤其是要求使用裸设备的数据库系统。

 

SAN 和 NAS

SAN和NAS经常被视为两种竞争技术,实际上,二者能够很好地相互补充,以提供对

不同类型数据的访问。SAN针对海量、面向数据块的数据传输,而NAS则提供文件级的数

据访问和共享服务。

尽管这两种技术类似,但严格意义上讲NAS其实只是一种文件服务。

NAS和SAN不仅各有应用场合,也相互结合,许多SAN部署于NAS后台,为NAS设备

提供高性能海量存储空间。

 

NAS和SAN结合中出现了NAS网关这个部件。NAS网关主要由专为提供文件服务而优

化的操作系统和相关硬件组成,可以看作是一个专门的文件管理器。NAS网关连接到后端

上的SAN上,使的SAN的大容量存储空间可以为NAS所用。因此,NAS网关后面的存储空

间可以根据环境的需求扩展到非常大的容量。

“NAS网关”方案主要是在NAS一端增加了可与SAN相连的“接口”,系统对外只有一

个用户接口。

 

NAS网关系统虽然在一定程度上解决了NAS与SAN系统的存储设备级的共享问题,但在

文件级的共享问题上却与传统的NAS系统遇到了同样的可扩展性问题。当一个文件系统负载

很大时,NAS网关很可能成为系统的瓶颈。

 
 
上条技术:什么是winmax
 
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