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試析現(xiàn)代網(wǎng)絡存儲技術
[論文關鍵詞]網(wǎng)絡存儲 DAS NAS SAN
[論文摘要]伴隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，資源的共享問題、數(shù)據(jù)的存儲問題成為網(wǎng)絡發(fā)展的重要問題。采用何種方式完成數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡存儲，如何提高網(wǎng)絡存儲的安全性、穩(wěn)定性，如何提高網(wǎng)絡存儲的效率是現(xiàn)代網(wǎng)絡存儲最關心的問題。
一、概述
數(shù)據(jù)的重要性已經(jīng)得到用戶的廣泛重視，存儲領域也能夠逆整個IT的頹勢而前行。因此，存儲被認為是繼PC、服務器之后，帶動整個IT向前發(fā)展的又一潛力巨大的增長點。什么是網(wǎng)絡存儲?經(jīng)歷過電腦運算能力和網(wǎng)絡聯(lián)通能力兩次快速發(fā)展，目前人們對網(wǎng)絡的需求不再滿足于連通能力，而是更為強大的信息能力。隨著越來越多的關鍵信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式并存儲在可管理的介質(zhì)中，網(wǎng)絡對于存儲和管理信息的能力產(chǎn)生了新的需求�？梢赃@樣說：網(wǎng)絡是否具有高的效率，取決于其數(shù)據(jù)存儲和管理的能力。在網(wǎng)絡存儲決定網(wǎng)絡架構(gòu)的今天，IT行業(yè)已經(jīng)從PC、網(wǎng)絡步入了以存儲為核心的時代。
二、網(wǎng)絡存儲技術的分類
早期的存儲系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的一部分，大多以存儲設備形式出現(xiàn)。計算機系統(tǒng)可以通過總線連接到磁盤，或者通過輸入／輸出系統(tǒng)與磁盤系統(tǒng)相連，或者是計算機基本上是以單機方式工作的。隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，數(shù)據(jù)的存儲也逐漸由單機向多機方式和專用機發(fā)展，數(shù)據(jù)的共享與傳遞也逐漸從依賴主機系統(tǒng)向依賴網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)展。當前，應用業(yè)務系統(tǒng)有向多服務器、多數(shù)據(jù)源演變的趨勢。在大型企業(yè)應用和Intemet發(fā)布系統(tǒng)中，安裝數(shù)十臺服務器已經(jīng)很常見。但過于分散的數(shù)據(jù)資源，會給訪問和管理帶來困難。因此，數(shù)據(jù)存儲問題備受關注。存儲系統(tǒng)大致可以分成三種類型：
（一）直接依附存儲系統(tǒng)(Direct Attached Storage，DAS)。直接依附存儲系統(tǒng)DAS又稱為以服務器為中心的存儲體系。其特征為存儲設備是通用服務器的一部分，該服務器同時提供應用程序的運行，例如視頻流、數(shù)據(jù)庫等服務。數(shù)據(jù)的輸入／輸出由服務器負責，數(shù)據(jù)訪問與操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和服務程序緊密相關。
�。ǘ┚W(wǎng)絡依附存儲系統(tǒng)(Network Attached－torage，NAS)。這種存儲方式多采用專用數(shù)據(jù)服務器。該服務器不再承擔應用服務，稱之為瘦服務器”(Thin Server)。數(shù)據(jù)服務器通過局域網(wǎng)的接口與應用服務器連接。由于采用局域網(wǎng)上通用數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，如NFS，CIFS等，所以能夠在異構(gòu)的服務器間共享數(shù)據(jù)，這一點在Windows和Unix混合下是十分重要的。
�。ㄈ┐鎯^(qū)域網(wǎng)絡(Storage Area Network， SAN)。存儲區(qū)域網(wǎng)絡SAN采用高速數(shù)據(jù)連接通道光纖通道(Fiber Channel，F(xiàn)C)連接服務器和存儲系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上看，服務器和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)相互獨立。將設備連接到FC集線器或交換機上，便于擴展系統(tǒng)規(guī)模。FC的傳輸速率和可靠性極高，能夠滿足當前視／音頻業(yè)務的需求。在SAN中，所有的存儲設備和存儲數(shù)據(jù)均可采用中心化管理，使得整個存儲系統(tǒng)具有可伸縮性。
三、NAS、SAN與傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)的比較
（一）獨立性。存儲系統(tǒng)的獨立性反映了服務器與存儲系統(tǒng)間的依賴程度。獨立性越強，服務器與存儲系統(tǒng)之間的相關性就越小。實際上，獨立性強的存儲系統(tǒng)可以自成體系，不必考慮與服務器連接的細節(jié)。
（二）帶寬與瓶頸。在傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)中，應用程序必須通過服務器訪問存儲設備�？紤]到所有的訪問都必須穿透服務器，容易形成瓶頸，因此要求服務器有很大的吞吐速率。LAN的速率和服務質(zhì)量(QoS)取決于網(wǎng)絡類型。
（三）共享性。在傳統(tǒng)存儲服務器體系中，存儲設備并非直接面向網(wǎng)絡用戶或應用程序，而是以服務器作為訪問的。作為存儲設備，無論是硬盤、還是陣列，都是間接地提供數(shù)據(jù)共享服務，真正意義上的物理連接只有服務器的連接。NAS具有數(shù)據(jù)存儲獨立性，可以通過 LAN上運行的NFS、CIFS協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 SAN直接支持服務器與存儲系統(tǒng)之間的多對多連接，具有共享特性。
�。ㄋ模┛蓴U展性。DAS體系只能通過增加服務器和磁盤存儲量來擴展容量，單一擴展容量幾乎不可行；業(yè)務增長造成的訪問流量增加會使服務器成為瓶頸，而擴展服務器價格過高且難度加大。NAS可以通過擴展I／0節(jié)點而增加容量，其帶寬可以通過新增的網(wǎng)絡接口而得以提高。SAN具有可擴展性，可增加存儲設備而實現(xiàn)系統(tǒng)擴充。
（五）可管理性。傳統(tǒng)的DAS造成企業(yè)中有大量的服務器和存儲系統(tǒng)，其異構(gòu)型和分布性使管理工作難以展開。NAS、SAN均采用中心化數(shù)據(jù)管理，便于控制網(wǎng)絡上的每一個存儲點。
�。┐鎯橘|(zhì)的多樣性。雖然DAS可以采用多種存儲介質(zhì)，但是它與服務器之間緊密的連接，在使用上受到較多限制�；赟AN的存儲系統(tǒng)內(nèi)，存儲設備和文件服務器被有效地分離，使得整個系統(tǒng)可以采用多種存儲介質(zhì)；并且利用不同存儲介質(zhì)和設備的特點，通過統(tǒng)一的中心數(shù)據(jù)管理，建立多層次的異構(gòu)存儲體系。
四、NAS與SAN的比較
NAS、SAN與傳統(tǒng)網(wǎng)絡存儲技術相比而言，無論是從網(wǎng)絡傳輸帶寬、數(shù)據(jù)共享性還是從存儲容量的可擴充性、數(shù)據(jù)的一體化和安全性等個方面來說，其優(yōu)越性是不言而喻的。所以，現(xiàn)在眾多的用戶在對其存儲方案進行選擇時，實際上也就成為對NAS和SAN的選擇了。
NAS和SAN有許多共同的特點。它們都提供集中化的數(shù)據(jù)存儲和整合優(yōu)化，都能有效的存取文件，都允許在眾多的主機間共享并支持多種操作系統(tǒng)，都允許從應用服務器上分離存儲。而且，它們都提供數(shù)據(jù)的高可用性，都能通過冗余部件和RAID保證數(shù)據(jù)的完整性。
NAS和SAN也有著一些不同點。首先，實施和維護的難易程度不同。上面曾提到，NAS的存儲設備與眾多訪問客戶的連接是通過標準的LAN進行的，也就是說，直接將NAS存儲設備接入LAN中就可以使用了，管理者所要做的只是來定義網(wǎng)絡存取權限或為每個用戶定義磁盤限額。而且由于NAS采用了熱插拔和即插即用技術，所以在新設備接人時無需關閉數(shù)據(jù)服務器或進行重新配置，新增的存儲空間可以立即為眾多的應用服務器和客戶機所共享。而SAD的存儲設備與客戶之間的聯(lián)系是通過專用FC集線器和交換機來進行的，如果客戶端增加，就要對交換機進行級連，這就大大增大了安裝與設置難度。其次，二者的設備管理難易程度不同。由于NAS中每一個I／O節(jié)點都有自己的存儲設備，而這些設備又沒有一個統(tǒng)一的管理的界面，所以管理人員就必須逐一管理每個NAS設備，從而使管理隨網(wǎng)絡上的NAS設備的增多而線性增加。而SAN對整個網(wǎng)絡中的存儲設備的管理，是采用SAN專用管理軟件來進行集中式管理的，用戶可以通過簡單的圖形界面來管理不同平臺和介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，也就是說，在SAN中，其整個存儲網(wǎng)絡成為了一個集中化的存儲池，這樣，管理人員管理起來就非常簡單了。再者，NAS和SAN是管理對象也不相同。SAN管理的是磁盤空間，而NAS管理的是文件，也就是說，SAN是個磁盤工廠，而NAS只是一個文件服務器。最后，也是最重要的一點，那就是二者在性能上有所不問。NAS是基于傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡的存取設備，雖然減輕了服務器所承擔的壓力，但勢必嚴重增加網(wǎng)絡的負荷。
五、
通過對現(xiàn)有網(wǎng)絡存儲的比較，顯而易見，在未來的網(wǎng)絡應用中，SAN將成為網(wǎng)絡存儲的主流。首先，SAN結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。其次，初期較少。除了NAS文件服務器本身，存儲系統(tǒng)幾乎不需購買其他任何設備。最后，SAN易于實現(xiàn)多個局域網(wǎng)子網(wǎng)段的存儲共享。
參考文獻：
[1]周敬利 余勝生等 網(wǎng)絡存儲原理技術，清華大學出版社，2005.
[2]司馬聰，存儲交換機的技術發(fā)展趨勢淺析，《每周電腦報》，2004.
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