網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的類型及比較

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)是基于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一種通用網(wǎng)絡(luò)術(shù)語(yǔ)。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)大致分為三種：直連式存儲(chǔ)(DAS：Direct Attached Storage)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備(NAS：Network Attached Storage)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)(SAN：Storage Area Network)。

1 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)主要利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的異地存儲(chǔ)，即電子數(shù)據(jù)不再直接存儲(chǔ)于服務(wù)器上，而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)保存在與服務(wù)器相連的專門(mén)設(shè)備上。當(dāng)前主要有3種存儲(chǔ)方式：直接附加存儲(chǔ)(DAS,DirectAttachedStorage)，網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS,NetworkAttachedStorage)以及存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN,StorageAreaNetwork)。這幾種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方式特點(diǎn)各異，應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。

1.1 直接附加存儲(chǔ)(DAS)

是將磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備直接通過(guò)電纜連接到服務(wù)器的方式。這種連接方式主要應(yīng)用于單機(jī)或2臺(tái)主機(jī)的集群環(huán)境中，主要優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)容量擴(kuò)展的實(shí)施簡(jiǎn)單，投入成本少，見(jiàn)效快，但由于沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，擴(kuò)充能力差。DAS本身支持冗余備份(RAID)技術(shù)，但一般來(lái)講增加服務(wù)器硬盤(pán)后，做RAID需要重新啟動(dòng)服務(wù)器，造成必須中斷網(wǎng)絡(luò)后才能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，不利于7×24小時(shí)不停機(jī)的工作模式，尤其是電力、電信等部門(mén)。DAS與服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)連接方式如圖1所示。

1.2 網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)

是一種專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)文件存儲(chǔ)及文件備份設(shè)備，或稱為網(wǎng)絡(luò)直聯(lián)存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)磁盤(pán)陣列，一個(gè)NAS里面包括存儲(chǔ)器件(如磁盤(pán)陣列、磁帶驅(qū)動(dòng)器或可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)等)和內(nèi)嵌系統(tǒng)軟件。NAS是一個(gè)集中化管理的數(shù)據(jù)中心，能夠響應(yīng)不同主機(jī)和服務(wù)器的數(shù)據(jù)需求。其模式以網(wǎng)絡(luò)為中心，利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)接入專用的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，而不需另外部署光纖交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備。NAS基于LAN，通常在LAN上有自己的節(jié)點(diǎn)，按照TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，面向消息傳遞，以文件I/O方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由于TCP/IP協(xié)議設(shè)計(jì)的初衷是用于數(shù)據(jù)通信，所以不適合密集型大規(guī)模的數(shù)據(jù)傳輸。

主服務(wù)器和客戶端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件。NAS系統(tǒng)可以根據(jù)服務(wù)器或者客戶端計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令完成對(duì)內(nèi)在文件的管理。由于文件系統(tǒng)放置于存儲(chǔ)設(shè)備之上，用戶的數(shù)據(jù)只要保存一個(gè)拷貝，即可被前端的各種類型的主機(jī)所使用，因此具備主機(jī)無(wú)關(guān)性。

NAS的網(wǎng)絡(luò)連接方式如圖2所示。

1.3 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)

是通過(guò)光纖通道將多臺(tái)服務(wù)器與統(tǒng)一的存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行連接，形成由大量存儲(chǔ)器構(gòu)成的后端存儲(chǔ)網(wǎng)，它不同于我們常說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)，而是位于服務(wù)器后端，為連接服務(wù)器、磁盤(pán)陣列、帶庫(kù)等存儲(chǔ)設(shè)備而建立的高性能網(wǎng)絡(luò)。SAN以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為中心，采用可伸縮的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)具有高傳輸速率的光通道的直接連接，提供SAN內(nèi)部任意節(jié)點(diǎn)之間的多路可選擇的數(shù)據(jù)交換，并且將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理集中在相對(duì)獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。SAN提供了良好的存儲(chǔ)連接，服務(wù)器可以訪問(wèn)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)上的任何存儲(chǔ)設(shè)備，如帶庫(kù)、磁盤(pán)陣列;同時(shí)存儲(chǔ)設(shè)備之間、存儲(chǔ)設(shè)備同SAN交換機(jī)之間也可以進(jìn)行通信。

SAN特別適合于服務(wù)器集群、災(zāi)難恢復(fù)等大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)年P(guān)鍵領(lǐng)域。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，SAN技術(shù)的最大特點(diǎn)是將存儲(chǔ)設(shè)備從傳統(tǒng)的以太網(wǎng)中隔離出來(lái)，成為獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN的網(wǎng)絡(luò)連接方式如圖3所

2 DAS、NAS與SAN三者的比較

DAS屬于網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)中比較低層次的產(chǎn)品，只能通過(guò)與之連接的主機(jī)進(jìn)行訪問(wèn)，每一個(gè)主機(jī)管理它本身的文件系統(tǒng)，但不能實(shí)現(xiàn)與其它主機(jī)共享數(shù)據(jù)，只能依靠存儲(chǔ)設(shè)備本身為主機(jī)提供高可靠性的數(shù)據(jù)。SAN和NAS是新型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式中的2個(gè)主要發(fā)展方向。從用戶應(yīng)用的需求來(lái)看，建立存儲(chǔ)系統(tǒng)的目的就是數(shù)據(jù)保護(hù)、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)利用3個(gè)方面。在數(shù)據(jù)保護(hù)方面，SAN和NAS結(jié)構(gòu)都具有非常好的數(shù)據(jù)保護(hù)能力。它們都可提供冗余結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效率的數(shù)據(jù)備份和遠(yuǎn)程容災(zāi)。一般來(lái)說(shuō)，用戶的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中較為分散時(shí)，適合采用SAN的方式實(shí)現(xiàn)高效的備份。就數(shù)據(jù)管理能力而言，NAS具有一定的優(yōu)勢(shì)，主要在于安裝、配置的方便快捷。在數(shù)據(jù)利用方面，性能是至關(guān)重要的指標(biāo)，SAN的速度占有優(yōu)勢(shì)，NAS處理數(shù)據(jù)的速度略遜一籌。SAN結(jié)構(gòu)中專門(mén)面向高性能存儲(chǔ)要求而開(kāi)發(fā)的光纖通道協(xié)議非常優(yōu)秀。與傳統(tǒng)存儲(chǔ)協(xié)議SCSI相比，光纖通道技術(shù)在帶寬、連接能力、I/O性能、連接距離、擴(kuò)展能力等方面都有明顯優(yōu)勢(shì)。而且，光纖通道技術(shù)支持交換式連接，可以構(gòu)建類似傳統(tǒng)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，提供了很強(qiáng)的擴(kuò)展能力。而NAS結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸途徑是傳統(tǒng)以太網(wǎng)協(xié)議，不是專門(mén)針對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的要求的。

一般來(lái)說(shuō)，NAS解決方案是低成本、易安裝的點(diǎn)式方案，適用于長(zhǎng)距離的小數(shù)據(jù)塊傳輸，如工作組級(jí)和部門(mén)級(jí)的存儲(chǔ)，或者是用于如Web服務(wù)那樣需要高效存取文件的環(huán)境。而SAN解決方案則是企業(yè)規(guī)模的方案，要傳送大量的數(shù)據(jù)，需要非常先進(jìn)的計(jì)劃，而且采用光纖通道(FC)技術(shù)和SAN管理軟件，可應(yīng)用于關(guān)鍵任務(wù)，基于交易的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用處理。用戶在選擇存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，可以從實(shí)際情況出發(fā)，選擇采用SAN或NAS作為基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。SAN是目前公認(rèn)的最具有發(fā)展?jié)摿Φ拇鎯?chǔ)技術(shù)方案，就發(fā)展趨勢(shì)而言，在應(yīng)用層面SAN和NAS將實(shí)現(xiàn)充分地融合，SAN提供速度，NAS提供由文件處理帶來(lái)的協(xié)作性，它們的結(jié)合將是非常完美的關(guān)鍵存儲(chǔ)系統(tǒng)的解決方案。

表1 DAS、NAS與SAN三者的比較

3 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)阻塞是制約NAS發(fā)展的主要原因之一，千兆以太網(wǎng)能夠在銅線上提供1Gbps的帶寬，成功解決了數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的帶寬占用問(wèn)題，將成為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的骨干網(wǎng)。千兆以太網(wǎng)(GigabitEthernet)是一種高速局域網(wǎng)技術(shù)，它使用戶無(wú)需更換光纖網(wǎng)線，就可以較低的成本獲得較高的速度。它采用了與10M以太相同的幀格式、幀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)，可以與10M和100M以太網(wǎng)很好地配合工作。

SAN最關(guān)鍵的問(wèn)題是投資較大，采用iSCSI技術(shù)(internetSmallComputerSystemInterface，互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口，是一種在Internet網(wǎng)絡(luò)上，特別是以太網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn))，能大幅度降低企業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的總體成本，使公司可以利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)線纜部署SAN。iSCSI技術(shù)基于完全成熟的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)是在服務(wù)器端采用尋址快、擴(kuò)展性強(qiáng)和管理方便的SCSI協(xié)議管理數(shù)據(jù)，而在服務(wù)器與存儲(chǔ)器間采用IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，這樣不但解決了傳統(tǒng)光纖通道傳輸距離的限制，而且服務(wù)器與交換機(jī)之間采用傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)，節(jié)省了成本，是對(duì)SAN有益的補(bǔ)充。

NAS能提供便捷的管理和超低的價(jià)格，SAN能提供速度，所以NAS和SAN的結(jié)合是大趨勢(shì)。二者的融合，不但提高了網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的效率，而且能降低存儲(chǔ)管理成本，其誘人而優(yōu)異的性能吸引了存儲(chǔ)業(yè)界越來(lái)越多的注意力。

對(duì)于SAN來(lái)說(shuō)，點(diǎn)到點(diǎn)之間光纖通道的最大距離不得超過(guò)10km是一個(gè)缺陷，這個(gè)缺陷可以被NAS的IP連接所彌補(bǔ)，也就是通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)送光纖通道命令(FC/IP)。對(duì)于NAS而言，SAN的光纖通道技術(shù)可以彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)阻塞造成的性能降低。

在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)領(lǐng)域，新技術(shù)層出不窮。DAFS(DirectAccessFileSystem)就是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)中的一種新技術(shù)。作為一種文件系統(tǒng)，它簡(jiǎn)化了文件讀出和寫(xiě)入的步驟，能結(jié)合SAN和NAS的優(yōu)勢(shì)，有效地減輕存儲(chǔ)服務(wù)器的計(jì)算壓力;另外它被設(shè)計(jì)成與低層傳輸無(wú)關(guān)的協(xié)議，同時(shí)提高了存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，被公認(rèn)為是存儲(chǔ)領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢(shì)之一。而Jini技術(shù)是用查找服務(wù)(LookupService)來(lái)注冊(cè)設(shè)備聯(lián)盟中的設(shè)備以及設(shè)備提供的服務(wù)，是一種新的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，它實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的自發(fā)組網(wǎng)，即網(wǎng)絡(luò)中的“即插即用”，為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展提供了一種嶄新的思路。