1、DAS、NAS、SAN存儲系統(tǒng)完全分析目前磁盤存儲市場上，存儲分類(如下表一)根據(jù)服務器類型分為:封閉系統(tǒng)的存儲和開放系 統(tǒng)的存儲，封閉系統(tǒng)主要指大型機，AS400等服務器，開放系統(tǒng)指基于包括Windows、UNIX、 Linux等操作系統(tǒng)的服務器;開放系統(tǒng)的存儲分為：內置存儲和外掛存儲；開放系統(tǒng)的外掛存儲根據(jù)連接的方式分為:直連式存儲(Direct-Attached Storage， 簡稱DAS)和網(wǎng)絡化存儲(Fabric-Attached Storage，簡稱FAS);開放系統(tǒng)的網(wǎng)絡化存儲根據(jù) 傳輸協(xié)議又分為：網(wǎng)絡接入存儲(Network-Attached Storage，簡稱NAS)和存

2、儲區(qū)域網(wǎng)絡 (Storage Area Network簡稱SAN)。由于目前絕大部分用戶采用的是開放系統(tǒng)，其外掛存 儲占有目前磁盤存儲市場的70%以上，因此本文主要針對開放系統(tǒng)的外掛存儲進行論述說明。存儲分類L封閉系條的存陸日內置存儲-開故系攜的存JDirect-AtUched StorageI就式存削D的Network-Attached Storage外接存陸RSSA存鑿(N AS)、Fabric-Attached Storage = 網(wǎng)鏘存tt(F AS)Storage Area Network存初區(qū)域網(wǎng)命侶AN)表一今天的存儲解決方案主要為：直連式存儲(DAS)、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN)、

3、網(wǎng)絡接入存儲(NAS)。如下表二：DASApplicationServer今天的存儲解決方案弱國MASApplication ServerApplicationS erv e rFile SystemSCSI, FCJBODFile System-； ,RAIDRAIDuu|Ethernet.SwitchesFile System RAIDFile System RAID表二開放系統(tǒng)的直連式存儲(Direct-Attached Storage，簡稱DAS)已經(jīng)有近四十年的使用 歷史，隨著用戶數(shù)據(jù)的不斷增長，尤其是數(shù)百GB以上時，其在備份、恢復、擴展、災備等 方面的問題變得日益困擾系統(tǒng)管理員。直

4、連式存儲依賴服務器主機操作系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的IO讀寫和存儲維護管理，數(shù)據(jù)備份和恢復 要求占用服務器主機資源(包括CPU、系統(tǒng)IO等)，數(shù)據(jù)流需要回流主機再到服務器連接著 的磁帶機(庫)，數(shù)據(jù)備份通常占用服務器主機資源20-30%，因此許多企業(yè)用戶的日常數(shù)據(jù) 備份常常在深夜或業(yè)務系統(tǒng)不繁忙時進行，以免影響正常業(yè)務系統(tǒng)的運行。直連式存儲的數(shù) 據(jù)量越大，備份和恢復的時間就越長，對服務器硬件的依賴性和影響就越大。直連式存儲與服務器主機之間的連接通道通常采用SCSI連接，帶寬為10MB/s、20MB/s、 40MB/s、80MB/s等，隨著服務器CPU的處理能力越來越強，存儲硬盤空間越來越大，陣列 的硬盤數(shù)

5、量越來越多，SCSI通道將會成為IO瓶頸;服務器主機SCSI ID資源有限，能夠建 立的SCSI通道連接有限。無論直連式存儲還是服務器主機的擴展，從一臺服務器擴展為多臺服務器組成的群集 (Cluster)，或存儲陣列容量的擴展，都會造成業(yè)務系統(tǒng)的停機，從而給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失， 對于銀行、電信、傳媒等行業(yè)7X24小時服務的關鍵業(yè)務系統(tǒng)，這是不可接受的。并且直連 式存儲或服務器主機的升級擴展，只能由原設備廠商提供，往往受原設備廠商限制。存儲區(qū)域網(wǎng)絡(Storage Area Network，簡稱SAN)采用光纖通道(Fibre Channel)技術， 通過光纖通道交換機連接存儲陣列和服務器主機，建

6、立專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡。SAN經(jīng)Page 2 of 16過十多年歷史的發(fā)展，已經(jīng)相當成熟，成為業(yè)界的事實標準(但各個廠商的光纖交換技術不 完全相同，其服務器和SAN存儲有兼容性的要求)SAN存儲采用的帶寬從100MB/s、200MB/s， 發(fā)展到目前的1 Gbps、2Gbps。網(wǎng)絡接入存儲(Network-Attached Storage，簡稱 NAS)采用網(wǎng)絡(TCP/IP、ATM、FDDI) 技術，通過網(wǎng)絡交換機連接存儲系統(tǒng)和服務器主機，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的存儲私網(wǎng)。隨著 IP網(wǎng)絡技術的發(fā)展，網(wǎng)絡接入存儲(NAS)技術發(fā)生質的飛躍。早期80年代末到90年代初的10Mbps帶寬，網(wǎng)絡接入

7、存儲作為文件服務器存儲，性 能受帶寬影響;后來快速以太網(wǎng)(100Mbps)、VLAN虛網(wǎng)、Trunk(Ethernet Channel)以太網(wǎng) 通道的出現(xiàn)，網(wǎng)絡接入存儲的讀寫性能得到改善;1998年千兆以太網(wǎng)(1000Mbps)的出現(xiàn)和投 入商用，為網(wǎng)絡接入存儲(NAS)帶來質的變化和市場廣泛認可。由于網(wǎng)絡接入存儲采用TCP/IP網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換，TCP/IP是IT業(yè)界的標準協(xié)議， 不同廠商的產品(服務器、交換機、NAS存儲)只要滿足協(xié)議標準就能夠實現(xiàn)互連互通，無兼 容性的要求;并且2002年萬兆以太網(wǎng)(10000Mbps)的出現(xiàn)和投入商用，存儲網(wǎng)絡帶寬將大大 提高NAS存儲的性能。NAS需求

8、旺盛已經(jīng)成為事實。首先NAS幾乎繼承了磁盤列陣的所有優(yōu) 點，可以將設備通過標準的網(wǎng)絡拓撲結構連接，擺脫了服務器和異構化構架的桎梏；其次，在企業(yè)數(shù)據(jù)量飛速膨脹中，SAN、大型磁帶庫、磁盤柜等產品雖然都是很好的 存儲解決方案，但他們那高貴的身份和復雜的操作是資金和技術實力有限的中小企業(yè)無論如 何也不能接受的。NAS正是滿足這種需求的產品，在解決足夠的存儲和擴展空間的同時，還 提供極高的性價比。因此，無論是從適用性還是TCO的角度來說，NAS自然成為多數(shù)企業(yè)， 尤其是大中小企業(yè)的最佳選擇。針對I/O是整個網(wǎng)絡系統(tǒng)效率低下的瓶頸問題，專家們提出了許多種解決辦法。其中抓住癥 結并經(jīng)過實踐檢驗為最有效的辦

9、法是:將數(shù)據(jù)從通用的應用服務器中分離出來以簡化存儲管 理。問題：由圖1可知原來存在的問題:每個新的應用服務器都要有它自己的存儲器。這樣造成數(shù) 據(jù)處理復雜，隨著應用服務器的不斷增加，網(wǎng)絡系統(tǒng)效率會急劇下降。應用服務器存儲系統(tǒng)圖一解決辦法:從圖2可看出:將存儲器從應用服務器中分離出來，進行集中管理。這就是所說的存儲 網(wǎng)絡(Storage Networks) 0共享存儲果圖二使用存儲網(wǎng)絡的好處：統(tǒng)一性:形散神不散，在邏輯上是完全一體的。實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理，因為它們才是企業(yè)真正的命脈。容易擴充，即收縮性很強。具有容錯功能，整個網(wǎng)絡無單點故障。專家們針對這一辦法又采取了兩種不同的實現(xiàn)手段，即NAS(Net

10、work Attached Storage) 網(wǎng)絡接入存儲和SAN(Storage Area Networks)存儲區(qū)域網(wǎng)絡。NAS:用戶通過TCP/IP協(xié)議訪問數(shù)據(jù)，采用業(yè)界標準文件共享協(xié)議如:NFS、HTTP、CIFS 實現(xiàn)共享。SAN:通過專用光纖通道交換機訪問數(shù)據(jù)，采用SCSI、FC-AL接口。什么是NAS和SAN的根本不同點？NAS和SAN最本質的不同就是文件管理系統(tǒng)在哪里。如圖：圖3由圖3可以看出，SAN結構中，文件管理系統(tǒng)(FS)還是分別在每一個應用服務器上;而 NAS則是每個應用服務器通過網(wǎng)絡共享協(xié)議(如:NFS、CIFS)使用同一個文件管理系統(tǒng)。換句 話說:NAS和SAN存儲

11、系統(tǒng)的區(qū)別是NAS有自己的文件系統(tǒng)管理。NAS是將目光集中在應用、用戶和文件以及它們共享的數(shù)據(jù)上。SAN是將目光集中在磁 盤、磁帶以及聯(lián)接它們的可靠的基礎結構。將來從桌面系統(tǒng)到數(shù)據(jù)集中管理到存儲設備的全 面解決方案將是NAS加SANDAS、NAS、SAN、ISCSI 比較一、直接附加存儲(DAS)直接附加存儲是指將存儲設備通過SCSI接口直接連接到一臺服務器上使用。DAS購置 成本低，配置簡單，使用過程和使用本機硬盤并無太大差別，對于服務器的要求僅僅是一個 外接的SCSI 口，因此對于小型企業(yè)很有吸引力。但是DAS也存在諸多問題：服務器本身容易成為系統(tǒng)瓶頸；服務器發(fā)生故障，數(shù)據(jù)不可訪問；對于存

12、在多個服務器的系統(tǒng)來說，設備分散，不便管理。同時多臺服務器使用DAS 時，存儲空間不能在服務器之間動態(tài)分配，可能造成相當?shù)馁Y源浪費；數(shù)據(jù)備份操作復雜。二、網(wǎng)絡附加存儲(NAS)NAS實際是一種帶有瘦服務器的存儲設備。這個瘦服務器實際是一臺網(wǎng)絡文件服務器。 NAS設備直接連接到TCP/IP網(wǎng)絡上，網(wǎng)絡服務器通過TCP/IP網(wǎng)絡存取管理數(shù)據(jù)。NAS作為 一種瘦服務器系統(tǒng)，易于安裝和部署，管理使用也很方便。同時由于可以允許客戶機不通過 服務器直接在NAS中存取數(shù)據(jù)，因此對服務器來說可以減少系統(tǒng)開銷。NAS為異構平臺使用 統(tǒng)一存儲系統(tǒng)提供了解決方案。由于NAS只需要在一個基本的磁盤陣列柜外增加一套瘦服

13、務 器系統(tǒng)，對硬件要求很低，軟件成本也不高，甚至可以使用免費的LINUX解決方案，成本只 比直接附加存儲略高。NAS存在的主要問題是：由于存儲數(shù)據(jù)通過普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸，因此易受網(wǎng)絡上其它流量的影響。當網(wǎng)絡上有 其它大數(shù)據(jù)流量時會嚴重影響系統(tǒng)性能；由于存儲數(shù)據(jù)通過普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸，因此容易產生數(shù)據(jù)泄漏等安全問題；存儲只能以文件方式訪問，而不能像普通文件系統(tǒng)一樣直接訪問物理數(shù)據(jù)塊，因此會 在某些情況下嚴重影響系統(tǒng)效率，比如大型數(shù)據(jù)庫就不能使用NAS.三、存儲區(qū)域網(wǎng)(SAN)SAN實際是一種專門為存儲建立的獨立于TCP/IP網(wǎng)絡之外的專用網(wǎng)絡。目前一般的SAN 提供2Gb/S到4Gb/S的傳輸數(shù)率，

14、同時SAN網(wǎng)絡獨立于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡存在，因此存取速度很快， 另外SAN 一般采用高端的RAID陣列，使SAN的性能在幾種專業(yè)網(wǎng)絡存儲技術中傲視群雄。 SAN由于其基礎是一個專用網(wǎng)絡，因此擴展性很強，不管是在一個SAN系統(tǒng)中增加一定的存 儲空間還是增加幾臺使用存儲空間的服務器都非常方便。通過SAN接口的磁帶機，SAN系統(tǒng) 可以方便高效的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中備份。SAN作為一種新興的存儲方式，是未來存儲技術的發(fā) 展方向，但是，它也存在一些缺點：價格昂貴。不論是SAN陣列柜還是SAN必須的光纖通道交換機價格都是十分昂貴的， 就連服務器上使用的光通道卡的價格也是不容易被小型商業(yè)企業(yè)所接受的；需要單獨建立光纖網(wǎng)絡，

15、異地擴展比較困難；四、iSCSI使用專門的存儲區(qū)域網(wǎng)成本很高，而利用普通的數(shù)據(jù)網(wǎng)來傳輸SCSI數(shù)據(jù)實現(xiàn)和SAN相 似的功能可以大大的降低成本，同時提高系統(tǒng)的靈活性。iSCSI就是這樣一種技術，它利用 普通的TCP/IP網(wǎng)來傳輸本來用存儲區(qū)域網(wǎng)來傳輸?shù)腟CSI數(shù)據(jù)塊。iSCSI的成本相對SAN來 說要低不少。隨著千兆網(wǎng)的普及，萬兆網(wǎng)也逐漸的進入主流，使iSCSI的速度相對SAN來說 并沒有太大的劣勢。iSCSI目前存在的主要問題是：新興的技術，提供完整解決方案的廠商較少，對管理者技術要求高；通過普通網(wǎng)卡存取iSCSI數(shù)據(jù)時，解碼成SCSI需要CPU進行運算，增加了系統(tǒng)性能 開銷，如果采用專門的i

16、SCSI網(wǎng)卡雖然可以減少系統(tǒng)性能開銷，但會大大增加成本；使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡進行存取，存取速度冗余受網(wǎng)絡運行狀況的影響。總結一下四種存儲技術的區(qū)別四種存儲方式的區(qū)別(表)描述DASNASSANiSCSI成本低較低高較高數(shù)據(jù)傳輸速度快慢極快較快擴展性基本無較低易于擴展最易擴展服務器訪問存儲的方式直接訪問存儲數(shù)據(jù)塊以文件的方式 訪問直接訪問存儲數(shù)據(jù)塊直接訪問存儲數(shù)據(jù)塊服務器系統(tǒng)性 能開銷低較低低較高安全性高低高低是否集中管理 存儲否是是是備份效率低較低高較高網(wǎng)絡傳輸協(xié)議無TCP/IPFibre ChannelTCP/IP四種網(wǎng)絡存儲技術的主要區(qū)別通過以上比較研究，四種網(wǎng)絡存儲技術方案各有優(yōu)劣。對于小型且服

17、務較為集中的商業(yè) 企業(yè)，可采用簡單的DAS方案。對于中小型商業(yè)企業(yè)，服務器數(shù)量比較少，有一定的數(shù)據(jù)集 中管理要求，且沒有大型數(shù)據(jù)庫需求的可采用NAS方案。對于大中型商業(yè)企業(yè)，SAN和iSCSI 是較好的選擇。如果希望使用存儲的服務器相對比較集中，且對系統(tǒng)性能要求極高，可考慮 采用SAN方案;對于希望使用存儲的服務器相對比較分散，又對性能要求不是很高的，可以 考慮采用iSCSI方案DAS、NAS、SAN、P2P等存儲系統(tǒng)的體系結構直接連接存儲DAS直接連接存儲DAS(Direct Attached Storage)是對SCSI總線的進一步發(fā)展。它對外利 用SCSI總線通道和多個主機連接，解決了

18、SCSI卡只能連接到一個主機上的缺陷。對內利用 SCSI總線通道或FC通道、IDE接口連接多個磁盤，并實現(xiàn)RAID技術，形成一個磁盤陣列， 從而解決了數(shù)據(jù)容錯、大存儲空間的問題。DAS是以服務器為中心的存儲體系結構，難以滿足現(xiàn)代存儲應用大容量、高可靠、高可 用、高性能、動態(tài)可擴展、易維護和開放性等多方面的需求。解決這一問題的關鍵是將訪問 模式從以服務器為中心轉化為以數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡為中心，實現(xiàn)擴展容量、增加性能和延伸距離， 尤其是實現(xiàn)多個主機數(shù)據(jù)的共享，這推動了存儲與計算的分離，即網(wǎng)絡存儲的發(fā)展。網(wǎng)絡附屬存儲NASNAS (附網(wǎng)存儲系統(tǒng))系統(tǒng)是用一個裝有優(yōu)化的文件系統(tǒng)和瘦操作系統(tǒng)的專用數(shù)據(jù)存儲 服務

19、器，提供跨平臺的文件共享功能。NAS產品與客戶之間的通訊采用NFS(Network File System)協(xié)議、CIFS(Common Internet File System)協(xié)議，這些協(xié)議運行在 IP 之上。NAS 的體系結構如圖1所示。盡管NAS集成了系統(tǒng)、存儲和網(wǎng)絡技術，具有擴展性強、使用與管理簡單、跨平臺文件 共享、性能優(yōu)化等特點。然而，NAS系統(tǒng)也有其潛在的局限性。首先是它受限的數(shù)據(jù)庫支持， NAS文件服務器不支持需大量依賴于數(shù)據(jù)庫處理結果的應用(塊級應用)。其次是缺乏靈活 性，它是一種專用設備。最后，NAS備份與恢復的實現(xiàn)相當困難。存儲區(qū)域網(wǎng)SANSAN (存儲區(qū)域網(wǎng))是通過專

20、用高速網(wǎng)將一個或多個網(wǎng)絡存儲設備(如磁盤陣列RAID) 和服務器連接起來的專用存儲系統(tǒng)。SAN以數(shù)據(jù)存儲為中心，采用可伸縮的網(wǎng)絡拓撲結構，提供SAN內部任意節(jié)點之間的多 路可選擇的數(shù)據(jù)交換，并且將數(shù)據(jù)存儲管理集中在相對獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)內，實現(xiàn)最大限度 的數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)優(yōu)化管理，以及系統(tǒng)的無縫擴充。正是由于光纖通道技術的發(fā)展，使得 SAN得以支持遠距離通信、易于擴展、能夠解決網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的存儲備份、高可用性、災難恢復 等有關問題，它可以提供高性能數(shù)據(jù)管道和共享的集中管理的存儲設備。因此采用網(wǎng)絡和通 道技術相互融合的光纖通道接口的SAN將LAN上的存儲轉換到主要由存儲設備組成的專用網(wǎng) 絡上，使得數(shù)據(jù)的

21、訪問、備份和恢復不影響LAN的性能，在大量數(shù)據(jù)訪問時，不會大幅度降 低網(wǎng)絡性能。SAN主要用于存儲量大的工作環(huán)境，并且SAN的適用性和通用性較差，在系統(tǒng)的安裝和 升級方面效率不高，且由于SAN使用專用網(wǎng)絡(一般為光纖網(wǎng)絡)，相應的設備價格昂貴， 總體實現(xiàn)費用較高，局限于大中型應用。NAS和SAN技術都體現(xiàn)了數(shù)據(jù)存儲從傳統(tǒng)的服務器中獨立出來的思想，它們是網(wǎng)絡存儲 領域中的兩個發(fā)展方向。隨著NAS和SAN之間的界限越來越模糊，其中更重要的區(qū)別可能就 是在NAS/SAN混合系統(tǒng)中所采用的協(xié)議了： IP、光纖通道，或者iSCSI等。IP存儲傳統(tǒng)的SAN 一般采用光纖通道技術，其成本高，距離受限制，因此

22、基于IP的存儲正成 為一個新的熱點，主要有 FCIP (Fibre Channel over IP)、iFCP(Internet Fibre Channel Protocol) mFCP(Metro Fibre Channel Protocol) iSCSI ( Internet SCSI)等技術。上述協(xié)議有一個非常重要的共同點：都能充當SCSI命令集的傳輸機制。通過IP存儲介 質與存儲設備通信的主機仍能表達SCSI的含意。而iSCSI則是從主機到存儲設備的整個傳 輸鏈路就是一條IP鏈路，沒有采用光纖通道，基于主機的應用通過IP與網(wǎng)絡存儲設備通信。 iSCSI保持了 SCSI命令集的原狀，同時

23、用IP取代了傳輸協(xié)議。但由于iSCSI通過映射至IP 來保留SCSI命令集，存在延時問題，已有專門的iSCSI芯片組把轉換代碼部署在硬件當中。 IP-SAN的優(yōu)勢在于：容易擴展成超大規(guī)模的存儲網(wǎng)絡；不必受光纖通道SAN的距離限制， 連接在IP網(wǎng)絡上的服務器都能享用網(wǎng)絡存儲服務；連接靈活多樣，廉價成熟的網(wǎng)絡架構成 本，使得高端也能達到Gbps速率，有較高的性能價格比。集群存儲由于目前一些存儲應用受容量可擴展性、性能可擴展性、可用性、可管理性的挑戰(zhàn)，“催 生” 了許多存儲集群系統(tǒng)的產生。集群存儲是將每個存儲設備作為一個存儲節(jié)點，通過高速 互聯(lián)網(wǎng)絡連接起來，將數(shù)據(jù)分散開存儲在多臺獨立的設備上，這些設

24、備可以獨立運作，相互 之間又可以合作。每個I/O節(jié)點不僅可以訪問本節(jié)點的存儲空間，還可以訪問其他節(jié)點的存 儲空間。所有存儲節(jié)點的空間以一個虛擬磁盤的方式提供給客戶端用戶。組成集群存儲可以 是塊級別的SAN集群、文件級別的NAS集群和并行文件系統(tǒng)的集群，它們的訪問、特征與適 用環(huán)境參見表1。集群存儲有效地提升了存儲設備的容量可擴展性、性能穩(wěn)定性及系統(tǒng)可管理性。集群存 儲非常適合那些持續(xù)增長的所有規(guī)模的不同環(huán)境，實現(xiàn)即時供應（Just-in-time）存儲，避 免破壞性升級和增加管理的復雜性。在大型數(shù)據(jù)中心或高性能計算中心的集群存儲解決方案， 具有高性價比，簡單、易于維護，高可靠性/可用性，具有非

25、常高的整合帶寬等優(yōu)點。集群 存儲最典型系統(tǒng)是Google體系結構，它是大量機器內硬盤的組合，含899個機架（每架80 臺PC，每臺PC有2個硬盤），共79,112臺PC機，有158,224個硬盤，總容量為6180 TB。對等（P2P）存儲對等結構（P2P）從用戶的使用方式來看，系統(tǒng)中每個用戶既向其他用戶提供資源，也 從其他用戶那里獲取資源。從體系結構來看，無中心結構，結點之間對等，通過互相合作來 完成用戶任務。P2P結構的優(yōu)點表現(xiàn)在：沒有中心結點，不易形成系統(tǒng)瓶頸、不易受攻擊， 可擴展性好，自組織性好。用P2P的方式在廣域網(wǎng)中構建大規(guī)模分布式存儲系統(tǒng)，將很多機器用對等的方式組織起 來共同為用戶

26、提供超大容量的數(shù)據(jù)存儲服務，存儲結點來自于存儲服務方，用戶使用存儲空 間并付費，用戶還通過該平臺自主尋找其他結點進行數(shù)據(jù)備份和存儲空間交換。P2P存儲與SAN的應用特點不同。前者主要強調可用性，而SAN主要面向的是高性能； P2P存儲易于維護、可擴展好、自配置功能強，特別是P2P存儲可以大量加盟的PC機和服 務器中的存儲器來組合成存儲系統(tǒng)，提供高帶寬的視頻服務和其他共享服務。集群存儲與P2P存儲都是分布式存儲。前者多在大型數(shù)據(jù)中心或高性能計算中心使用， 后者是構建更大規(guī)模的分布式存儲系統(tǒng)，可以跨多個大型數(shù)據(jù)中心或高性能計算中心使用。網(wǎng)格存儲所有的存儲、服務器和網(wǎng)絡資源都被虛擬為一個資源池，并將

27、其視作共享資源，這個資 源池就是存儲網(wǎng)格。存儲網(wǎng)格的關鍵是虛擬化與統(tǒng)一性管理問題。存儲網(wǎng)格既可應用于SAN環(huán)境，又可應用于NAS環(huán)境，它提供快速簡單的對于容量、性 能、服務質量和/或連接協(xié)議的可升級性，可對公司所有數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一查看和管理，遠遠超 出當前有限的虛擬化實現(xiàn)途徑，還可優(yōu)化分布式企業(yè)遠程數(shù)據(jù)訪問的性能。存儲網(wǎng)格架構可 實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和企業(yè)之間更緊密的應用整合，提供更高的數(shù)據(jù)保護，并可基于有關規(guī)定更簡單 地管理數(shù)據(jù)資源。這些優(yōu)勢極大降低了用戶在購買、擴容和管理時的費用。面向對象的存儲對象存儲模型綜合了 NAS和SAN結構的特點，存儲對象具有文件和塊二者的優(yōu)點：像數(shù) 據(jù)塊一樣在存儲設備上被直接

28、訪問，通過一個對象接口，像文件一樣，在不同操作系統(tǒng)平臺 上實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在SAN中，定位邏輯和文件系統(tǒng)都位于主機中。而在面向對象的存儲中， 存儲空間不再需要運行在主機上的文件系統(tǒng)管理，而由存儲系統(tǒng)自己管理和分配。一個存儲對象是關于一個存儲設備的邏輯字節(jié)集合，它有存儲方法、數(shù)據(jù)屬性和存儲安 全策略等。因此，對象存儲系統(tǒng)在基于文件級的數(shù)據(jù)布局、服務質量的靈活性和可管理等方 面有很大改善。另外，基于對象存儲的最直接效果是將空間管理從存儲應用中剝離，如圖2 所示，存儲設備具有自管理特性，包括重新組織數(shù)據(jù)來提高性能、調用規(guī)則的備份和失敗恢 復等。未來存儲設備的特性可能包括自配置、自保護、自優(yōu)化、自恢復和

29、自管理。將塊接口用 對象來代替是一個發(fā)展方向。目前，面向對象的存儲仍然處在標準制定之中，還沒有得到廣 泛的接受。內容尋址存儲CAS內容尋址存儲（Content Addressed Storage，CAS）是針對固定內容存儲需求的網(wǎng)絡存 儲技術。CAS具有面向對象存儲特征，基于磁記錄技術，它按照所存儲數(shù)據(jù)內容的數(shù)字指紋 尋址，具有良好的可搜索性、安全性、可靠性和擴展性。CAS、SAN和NAS的區(qū)別參見表2。 CAS存儲技術的代表性產品是EMC公司的Centera系統(tǒng)，目前還具有非常多的局限性。數(shù)據(jù)庫只針對的是結構化數(shù)據(jù)，而大量非結構化的數(shù)據(jù)管理有更大的存儲需求，而內容 管理的對象是以各類非結構化

30、數(shù)據(jù)為主的數(shù)字內容。CAS技術的出現(xiàn)使非結構化數(shù)據(jù)管理 （包括企業(yè)的各種文檔、報表、賬單、網(wǎng)頁、圖片、傳真、掃描影像，以及大量的多媒體音 頻、視頻信息等等的歸檔和查詢）成為存儲業(yè)新的熱點。未來需要一種新的基于內容管理的 存儲系統(tǒng)平臺，它擴展了最新的對象存儲體系結構，支持對象倉儲和聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫技術，支持 關系和XML作為主要數(shù)據(jù)模型，并緊密地集成了內容管理服務、工作流、消息傳遞、分析 和其他企業(yè)應用程序服務。基于IB的存儲InfiniBand（IB）是針對處理器和智能I/O設備之間數(shù)據(jù)流而提出的一種新體系結構， 用于在服務器中取代PCI總線。采用IB技術支持多處理器集群，將允許服務器提供更高的 帶

31、寬和可擴展能力，并增強了存儲設備擴充的靈活性，并用于支持遠程I/O和遠程存儲器， 如圖3所示。IB作為一種能夠為系統(tǒng)與存儲之間提供低延遲和高帶寬的連接解決方案，已 經(jīng)為一些用戶所接受，預期基于IB的存儲將在存儲領域會占有一席之地。存儲產品DAS NAS SAN的選擇存儲市場現(xiàn)狀存儲市場近幾年來的發(fā)展十分迅猛，令IT其他領域望塵莫及。自1997年以來，存儲行業(yè)的 增長率一直保持在20%以上，遠遠超過IT業(yè)的平均增長率。這一勢頭目前還沒有絲毫減弱 的趨勢，據(jù)業(yè)內專家估計，2006年將是存儲行業(yè)的頂峰之年。而同時，2000年的全球存儲 產品銷售額已經(jīng)超過300億美元，由此可見，用“如日中天”來形容今

32、天在IT業(yè)中的存儲 行業(yè)并不過分。今天，存儲系統(tǒng)在硬件和軟件方面都已經(jīng)從主機系統(tǒng)中脫離出來，成為完全獨立的系統(tǒng)。用 戶早已經(jīng)對磁盤陣列、磁帶庫和第三方存儲管理軟件等不再陌生。同時，在國內已經(jīng)涌現(xiàn)出 一批頗具實力的專項存儲系統(tǒng)集成公司。很多大型IT系統(tǒng)的招標項目中，存儲系統(tǒng)也被獨 立出來，單獨進行招標。所有這些現(xiàn)象都表明，無論是在廠商、中間商還是在最終用戶環(huán)節(jié) 上，存儲系統(tǒng)的獨立性都已經(jīng)得到了充分的認同。目前，存儲行業(yè)主要包括三大陣營：以EMC公司為代表的在線存儲系統(tǒng)廠商，以STK公司為代表的離線存儲系統(tǒng)廠商和以 Veritas公司為代表的存儲管理軟件廠商。由于用戶的存儲系統(tǒng)往往由這三種產品共同

33、組成， 所以，這三大陣營之間的合作關系十分密切和深入。還有一些提供存儲系統(tǒng)輔助設備的廠商， 如以Adaptec公司為代表的主機適配器廠商和以Brocade公司為代表的連接設備廠商等。他 們憑借自身的技術優(yōu)勢和精準的市場定位，在存儲行業(yè)里也占有一席之地。除此之外，Cisco 公司、CA公司和Lucent公司等一批非存儲技術公司也憑借原有的市場、技術和資金優(yōu)勢， 尋找突破口，以各種方式介入存儲行業(yè)，想分得一杯羹。IBM公司、Compaq公司、HP公司 和Sun公司等傳統(tǒng)主機廠商也在迅速并購中小存儲廠商或OEM其他產品，來豐富其原有的存 儲產品線。更有意義的是，這些公司一改自家存儲產品支持自家主機的

34、傳統(tǒng)，紛紛成立開放 存儲事業(yè)部，把自己的存儲產品獨立出來，廣泛支持各種開放平臺。存儲架構淺析存儲行業(yè)的核心技術目前主要集中在數(shù)據(jù)保護、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)訪問三方面。至于數(shù)據(jù)挖掘 這種專注于數(shù)據(jù)關系的技術，目前還沒有包含其中。而存儲產品的市場則主要是被磁盤陣列、 磁帶設備和存儲管理軟件這三方面的產品所瓜分。至于光介質存儲產品，由于其技術更新緩 慢，無論是在性能、容量還是在價格方面，都無優(yōu)勢可言，只是在一些比較特殊的環(huán)境中才 會使用到。所以，本文中就不再就這類產品進行分析和評價了。對最終用戶而言，存儲系統(tǒng)在整個IT系統(tǒng)中的地位很特殊，存儲系統(tǒng)的架構往往決定了整 個IT系統(tǒng)的架構及功能，所以，具有關鍵業(yè)

35、務的用戶在搭建自己的IT系統(tǒng)時，對存儲系統(tǒng) 部分應給予足夠的重視。不能聽信廠商的一面之詞，更不能自行簡單拼湊，而應該求助于具 有一定資質和實踐經(jīng)驗的存儲系統(tǒng)專項集成公司。在規(guī)劃IT系統(tǒng)之初就應該設計好存儲系 統(tǒng)架構和主要功能。下面我們就來了解和分析一下存儲系統(tǒng)的基本架構。存儲架構的演變 九十年代以前，存儲產品大多作為服務器的組成部分之一，這種形式的存儲被稱為 SAS （Server Attached Storage 服務器附屬存儲）或 DAS （Direct Attached Storage，直接 附屬存儲）。隨著技術發(fā)展，進入九十年代以后，人們逐漸意識到IT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中和共享成為一個亟 待

36、解決的問題。于是，網(wǎng)絡化存儲的概念被提出并得到了迅速發(fā)展。從架構上來分，今天的 網(wǎng)絡化存儲系統(tǒng)主要包括SAN（Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)）和NAS（Network Attached Storage，網(wǎng)絡附加存儲）兩大類。SAN的特點及適用情況所謂SAN，是指在網(wǎng)絡服務器群的后端，采用光纖通道等存儲專用協(xié)議連接成高速專用網(wǎng)絡， 使網(wǎng)絡服務器與多種存儲設備直接連接。SAN的最大特點就是可以實現(xiàn)網(wǎng)絡服務器與存儲設 備之間的多對多連接，而且，這種連接是本地的高速連接oSAN架構的優(yōu)勢在于：強大的擴 展性、多種存儲設備的集中和新架構支撐下的新型數(shù)據(jù)應用方式。在SAN架構中最先引

37、入的新技術就是LAN-Free的數(shù)據(jù)備份。這種備份方式與傳統(tǒng)備份方式 的最大區(qū)別就在于，海量的備份數(shù)據(jù)不再擁擠在寶貴的網(wǎng)絡帶寬上，而是通過SAN中的高速 連接進行數(shù)據(jù)傳輸。這一技術進步大大提高了備份的效率，同時節(jié)約了網(wǎng)絡帶寬資源，為數(shù)據(jù)庫等應用進行在線備份提供了可能性。以此類推，其他不適合在傳統(tǒng)以太網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)應用方式，在SAN架構下都可以大大提高 工作效率，甚至出現(xiàn)全新的工作方式。一個典型的例證是視頻行業(yè)的非線性編輯系統(tǒng)。在 DAS架構下，各臺非編機之間傳輸視頻數(shù)據(jù)時的等待時間，往往要占到整個工作時間的三分 之一左右。在引入SAN架構之后，由于數(shù)據(jù)是被各個非編機所共享的，交換數(shù)據(jù)時完全不用

38、 等待。同時，由于冗余數(shù)據(jù)的減少，系統(tǒng)的總存儲容量需求大大降低。SAN與FC協(xié)議正是因為以上這些明顯的優(yōu)勢，SAN概念從出現(xiàn)以來，一直受到廠商、集成商和最終用戶的 關注和重視。一些廠商還聯(lián)合開發(fā)了專門針對SAN的存儲設備連接協(xié)議，這就是大名鼎鼎的 Fibre Channel協(xié)議（光纖通道協(xié)議）。這個協(xié)議與傳統(tǒng)的SCSI協(xié)議相比，具有明顯的先進 性。這也是今天光纖存儲設備得以流行的原因。至于在SAN架構中，則幾乎無一例外地采用 光纖通道協(xié)議作為連接協(xié)議。NAS的優(yōu)缺點及適用環(huán)境所謂NAS，是一種將分布、獨立的數(shù)據(jù)整合為大型、集中化管理的數(shù)據(jù)中心，以便于對不同 主機和應用服務器進行訪問的技術。目前

39、，SAN解決方案的最大問題是成本較高，一般中小用戶還難以承受每端口 1000美元左 右的光纖交換設備和相對較昂貴的光纖存儲設備。而NAS產品正是以其較低的價格、簡單方便的使用方式滿足了相當一部分用戶的需求。簡單 地說，NAS就是經(jīng)過專門優(yōu)化的文件服務器系統(tǒng)加上大容量存儲。其優(yōu)點在于結構簡單，配 置和使用非常方便。在數(shù)據(jù)共享方面，因為采用的是傳統(tǒng)NFS或者CIFS協(xié)議，所以不需要 任何附加軟件，即可在幾乎所有平臺之間實現(xiàn)跨平臺的數(shù)據(jù)共享。曾經(jīng)有人認為，因為NAS與應用服務器之間交換的是文件，而不像SAN或DAS架構下，服務 器與存儲設備交換的是數(shù)據(jù)塊，所以NAS產品比較適合于文件存儲，而不適合數(shù)

40、據(jù)庫應用。 事實上，的確有些數(shù)據(jù)庫不允許把庫建立在NFS或CIFS卷上，但是對于像Oracle這樣的數(shù) 據(jù)庫而言，庫文件可以建立到幾乎任何卷區(qū)上。在性能方面，實際測試結果表明，當網(wǎng)絡環(huán) 境理想時，在本地磁盤上運行Oracle，性能與在NAS上運行并無明顯差異。相反，倒是對 一些大型數(shù)據(jù)文件連續(xù)讀寫操作為主的應用來說，NAS并不十分合適。SAN與NAS特點的比較SANNAS數(shù)據(jù)集中的實現(xiàn)好較好數(shù)據(jù)共享的實現(xiàn)一般好系統(tǒng)成本較高較低系統(tǒng)復雜程度高低系統(tǒng)性能好受網(wǎng)絡環(huán)境影響系統(tǒng)配置復雜簡單系統(tǒng)使用簡單簡單系統(tǒng)靈活性好較好系統(tǒng)擴展性好一般應用限制無視頻、測繪等大文件傳輸數(shù)據(jù)保護能力好較好NAS產品的主要

41、問題就是對網(wǎng)絡帶寬資源的占用，好在網(wǎng)絡帶寬也在迅速增長。對于備份問 題，NAS產品可以將備份磁帶設備直接連接到本地，以此來避免海量數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡帶寬的占 用。如何選購存儲產品在確定了存儲系統(tǒng)基本架構之后，我們還需要進行產品選型。如何選擇合適的存儲產品，基 本可以從數(shù)據(jù)保護能力、性能、容量、連接性、管理性和附加功能這幾個方面來考慮。數(shù)據(jù)保護能力數(shù)據(jù)保護能力是指在存儲設備的設計方面，對各種偶然性錯誤和意外情況的預期，以及采取 的預防或補救措施。這里，用戶需要注意的是，存儲系統(tǒng)是一個從軟到硬的復雜系統(tǒng)，所以， 對數(shù)據(jù)保護能力的評價應當考慮到整個系統(tǒng)。一些低端磁盤陣列廠商宣稱他們的產品由于采 用了 RAI

42、D、熱交換磁盤、雙電源等技術，數(shù)據(jù)將永不丟失。對一些中小型用戶，這些數(shù)據(jù) 保護技術基本可以滿足要求，但是對關鍵性業(yè)務的用戶來說，這些技術只能算數(shù)據(jù)保護的最 基本前提。只有對數(shù)據(jù)完整性的保護，對寫緩存的保護，對主機連接的保護以及對遠程容災 的支持等方面，才能夠體現(xiàn)出存儲產品的真正數(shù)據(jù)保護能力。性能存儲產品的性能評價是最容易的，因為這一指標可以被充分量化。對磁盤陣列產品來說，性 能指數(shù)主要有兩個：帶寬和IOPs （每秒I/O次數(shù)）。帶寬決定于整個陣列系統(tǒng)，與所配置的 磁盤個數(shù)也有一定關系；而IOPs則基本由陣列控制器完全決定。在Web、E-mail、數(shù)據(jù)庫 等小文件頻繁讀寫的環(huán)境下，性能主要由IO

43、Ps決定。在視頻、測繪等大文件連續(xù)讀寫的環(huán) 境下，性能主要由帶寬決定。可見，在不同的應用方式中，需要考察的側重點也不同。對 NAS產品來說，主要性能指數(shù)也是兩個：OPS和ORT，分別代表每秒可響應的并發(fā)請求數(shù)和 每個請求的平均反應時間。對磁帶存儲設備來說，單個磁帶驅動器的讀寫速度是最重要的性 能指標。容量容量是最簡單的一個方面，這里需要留意的是，用戶不僅要關心產品的最大容量，還要關心 廠商推薦使用容量以及擴容成本等問題。而對磁帶產品來說，容量決定于磁帶紀錄格式。因 為磁帶驅動器都具有硬件壓縮功能，所以磁帶容量有壓縮容量和非壓縮容量之分。一般壓縮 容量按非壓縮容量的二倍計算。連接性在SAN環(huán)境中

44、，以光纖連接設備為中心，要連接主機、磁盤陣列、磁帶庫等設備，環(huán)境比較 復雜。因此在產品選型時，要充分考慮設備間的連接性。選擇具有良好的開放性和連接性的 產品，不僅是當前系統(tǒng)正常連接和運行的保障，也為系統(tǒng)將來擴展提供更大的空間和靈活 性。管理性管理性是任何產品的重要方面之一。首先，用戶應考慮產品所提供的管理功能或方式是否實 用可靠。其次，支持中心化管理和遠程管理的產品一定會令用戶省事不少。還有，很多產品 的故障自動通知機制給用戶帶來了方便，但同時也是數(shù)據(jù)安全的隱患。最后，在配置改變或 系統(tǒng)擴容時，不需宕機或盡可能縮短宕機時間，是企業(yè)級產品的重要特征。附加功能今天的存儲產品，尤其是部門級和企業(yè)級的

45、在線存儲產品，已經(jīng)不僅僅是存儲數(shù)據(jù)的盒子， 而是一個智能的小型系統(tǒng)。各廠商將很多功能性軟件都整合到自己的存儲設備中，以向用戶 提供更好的解決方案。目前，比較常見的附加功能主要有以下幾種：數(shù)據(jù)快照功能、LUN Masking功能、異地數(shù)據(jù)復制功能等。存儲市場前景網(wǎng)絡化存儲是存儲技術的主流發(fā)展方向，無論SAN還是NAS,在用戶IT系統(tǒng)中都出現(xiàn)得越 來越頻繁。隨著各行各業(yè)信息化的深入，以信息載體和信息保護為中心的存儲市場，前景無 可限量。近來，存儲行業(yè)中一輪新的浪潮正在興起。這就是引起媒體和業(yè)界廣泛關注的SoIP技術或 稱iSCSI技術。這一技術融合了 SAN和NAS的優(yōu)勢，同時成本低廉，具有相當好的發(fā)展?jié)摿Α?另外，Cisco等非存儲業(yè)內廠商也借此施展才能。目前，IBM、Cisco、Adaptec和Falcon 等公司已經(jīng)有相關軟硬件產品交付使用。但是，由于SoIP的標準尚未完全統(tǒng)一，支持的廠 商有限，用戶對這類產品應持謹慎態(tài)度。網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)的瓶頸分析存儲網(wǎng)絡系統(tǒng)由存儲設備、網(wǎng)絡設備和主機三個部分組成。存儲設備是指該系統(tǒng)中采用的 NAS、iSCSI、FC-SAN等磁盤陣列設備，網(wǎng)絡設備是指FC交換機或以太網(wǎng)交換機，主機是指