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網(wǎng)絡(luò)存儲主要技術(shù)
作者:永辰科技  來源:永辰科技  發(fā)表時間:2011-9-18 14:54:45  點擊:3613

   存儲系統(tǒng)是整個IT系統(tǒng)的基石,是IT技術(shù)賴以存在和發(fā)揮效能的基礎(chǔ)平臺。

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

箱之內(nèi),并且該存儲設(shè)備是給本臺應(yīng)用服務(wù)器獨占使用的。

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

盤的運行狀況都需要到不同的應(yīng)用服務(wù)器上去查看。更換磁盤也需要拆開服務(wù)器,中斷應(yīng)用。

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

題:如何將服務(wù)器和盤陣連接起來?

面臨這樣的問題,有廠商提出了SCSI協(xié)議,通過專用的線纜將服務(wù)器的總線和存儲設(shè)

備連接起來,通過專門的SCSI指令來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。后來發(fā)展到FC協(xié)議。這樣,多個服

務(wù)器可以通過SCSI線纜或光纖建立與存儲系統(tǒng)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(shè)備通過SCSI線纜或光纖通

道直接連接到服務(wù)器上。

一個SCSI環(huán)路或稱為SCSI通道可以掛載最多16臺設(shè)備;

FC可以在仲裁環(huán)的方式下支持126個設(shè)備;

 

DAS方式實現(xiàn)了機內(nèi)存儲到存儲子系統(tǒng)的跨越,但是缺點依然有很多:

1、擴展性差,服務(wù)器與存儲設(shè)備直接連接的方式導(dǎo)致出現(xiàn)新的應(yīng)用需求時,只能為新

增的服務(wù)器單獨配置存儲設(shè)備,造成重復(fù)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(yīng)用服務(wù)器面對的存儲數(shù)據(jù)量是不一致的,同時業(yè)務(wù)發(fā)展的狀況也決定這存儲數(shù)

據(jù)量的變化。因此,出現(xiàn)了部分應(yīng)用對應(yīng)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(shù)據(jù)依然是分散的,不同的應(yīng)用各有一套存儲設(shè)備。管理分


散,無法集中。

 

異構(gòu)化嚴(yán)重,DAS方式使得企業(yè)在不同階段采購了不同型號不同廠商的存儲設(shè)備,設(shè)備

之間異構(gòu)化現(xiàn)象嚴(yán)重,導(dǎo)致維護成本據(jù)高不下。  

SAN:存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

 

什么是 SAN  

SAN(Storage Aera Network )存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò),是一種通過網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲設(shè)備和應(yīng)

用服務(wù)器的存儲構(gòu)架,這個網(wǎng)絡(luò)專用于主機和存儲設(shè)備之間的訪問。當(dāng)有數(shù)據(jù)的存取需求時,

數(shù)據(jù)可以通過存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器和后臺存儲設(shè)備之間高速傳輸。  

SAN 的誤區(qū)

SAN的發(fā)展歷程較短,從90年代后期興起,由于當(dāng)時以太網(wǎng)的帶寬有限,而FC協(xié)議在

當(dāng)時就可以支持1Gb的帶寬,因此早期的SAN存儲系統(tǒng)多數(shù)由FC存儲設(shè)備構(gòu)成,導(dǎo)致很多用

戶誤以為SAN就是光纖通道設(shè)備,其實SAN代表的是一種專用于存儲的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),與協(xié)議和

設(shè)備類型無關(guān),隨著千兆以太網(wǎng)的普及和萬兆以太網(wǎng)的實現(xiàn),人們對于SAN的理解將更為全

面。

SAN 的組成

SAN由服務(wù)器,后端存儲系統(tǒng),SAN連接設(shè)備組成;

后端存儲系統(tǒng)由SAN控制器和磁盤系統(tǒng)構(gòu)成,控制器是后端存儲系統(tǒng)的關(guān)鍵,它提供存

儲接入,數(shù)據(jù)操作及備份,數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)快照等數(shù)據(jù)安全管理,及系統(tǒng)管理等一系列功能。

后端存儲系統(tǒng)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(shù)據(jù)提供

存儲空間和安全保護措施。

連接設(shè)備包括交換機,HBA卡和各種介質(zhì)的連接線。

SAN的優(yōu)點:

1、設(shè)備整合,多臺服務(wù)器可以通過存儲網(wǎng)絡(luò)同時訪問后端存儲系統(tǒng),不必為每臺服務(wù)

器單獨購買存儲設(shè)備,降低存儲設(shè)備異構(gòu)化程度,減輕維護工作量,降低維護費用;

 

2、數(shù)據(jù)集中,不同應(yīng)用和服務(wù)器的數(shù)據(jù)實現(xiàn)了物理上的集中,空間調(diào)整和數(shù)據(jù)復(fù)制等

工作可以在一臺設(shè)備上完成,大大提高了存儲資源利用率;

3、高擴展性,存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使得服務(wù)器可以方便的接入現(xiàn)有SAN環(huán)境,較好的適應(yīng)應(yīng)


用變化的需求;  

總體擁有成本低,存儲設(shè)備的整合和數(shù)據(jù)集中管理,大大降低了重復(fù)投資率和長期管理

維護成本;

FC SAN 的問題

1、兼容性差,F(xiàn)C協(xié)議發(fā)展時間短,開發(fā)和產(chǎn)品化的大廠商較少,而且廠商之間各自

遵循內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致不同廠商的FC產(chǎn)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(chǎn)品也存在類似的問題;

 

2、成本高昂,F(xiàn)C SAN的成本包括先期設(shè)備成本和長期維護成本,由于FC協(xié)議在成熟

度和互聯(lián)性上無法與以太網(wǎng)相比,導(dǎo)致FC協(xié)議只能局限于存儲系統(tǒng)應(yīng)用,無法實

現(xiàn)大規(guī)模推廣,這直接導(dǎo)致了FC產(chǎn)品價格的昂貴;同樣與FC-SAN相關(guān)的所有產(chǎn)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(dǎo)致了用戶無法自己維護FC設(shè)備,

必須購買昂貴的廠商服務(wù),如果用戶的環(huán)境中包括多種FC存儲設(shè)備,用戶每年花

在FC-SAN的系統(tǒng)保修服務(wù)的費用占當(dāng)年采購成本的15%左右。如果再算上系統(tǒng)安

裝部署階段的專業(yè)服務(wù)費用支出,以5年計算,整個服務(wù)費用支出與系統(tǒng)采購達到

1:1!

3、擴展能力差,F(xiàn)C-SAN高昂的成本和協(xié)議封閉,使得產(chǎn)品的開發(fā)、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(huán)路的結(jié)構(gòu)。不僅產(chǎn)品本身無法進行性

能和處理能力擴展,產(chǎn)品型號向上的升級付出的代價幾乎相當(dāng)于購買一套新的設(shè)備;

4、異構(gòu)化嚴(yán)重,各廠商按照自有標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)各種功能,如快照、復(fù)制、鏡像等,導(dǎo)致不


同廠商存儲設(shè)備之間功能無法互通,結(jié)果又出現(xiàn)的DAS方式的各種問題,重復(fù)投資、

難以管理的局面

SAN的出現(xiàn),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(yīng)對快速的業(yè)務(wù)變化和數(shù)據(jù)增長,然而以上問題使得用戶使用網(wǎng)絡(luò)存儲的目標(biāo)

產(chǎn)生了嚴(yán)重的偏離,很多用戶甚至開始質(zhì)疑為什么要放棄DAS而使用昂貴復(fù)雜的FC-SAN。


IP SAN

IP網(wǎng)絡(luò)是一個開放,高性能,高可擴展,可靠性高的網(wǎng)絡(luò)平臺。  

1、IP網(wǎng)是國際互連網(wǎng),企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主要形式。經(jīng)過多年發(fā)展,IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了最高

的可管理性和互操作性。

2、TCP/IP協(xié)議彈性強,適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的各種變化,無需停止服務(wù)即可實網(wǎng)絡(luò)變更。

3、不同廠家的IP網(wǎng)設(shè)備兼容性好。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采購成本低廉  

4、以太網(wǎng)知識普及,以太網(wǎng)多年的發(fā)展培養(yǎng)了無數(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理人員。

IP SAN的基本想法是通過高速以太網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器和后端存儲系統(tǒng)。將SCSI指令和數(shù)

據(jù)塊經(jīng)過高速以太網(wǎng)傳輸,繼承以太網(wǎng)的優(yōu)點,實現(xiàn)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(shù)據(jù)塊和SCSI指令通過TCP/IP協(xié)議承載,通過千兆/萬兆專用的以太網(wǎng)絡(luò)連接應(yīng)用服

務(wù)器和存儲設(shè)備,這樣的解決方案稱為IP SAN。

IP SAN遵循IETF的iSCSI標(biāo)準(zhǔn),通過以太網(wǎng)實現(xiàn)對存儲空間的塊級訪問,由于早先以太

網(wǎng)速度,數(shù)據(jù)安全性以及系統(tǒng)級高容錯要求等問題,這一標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了三年的認(rèn)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(wǎng)10GBit Ethernet支撐下,IP SAN/iSCSI已解決了網(wǎng)絡(luò)瓶頸,

數(shù)據(jù)安全和容錯等問題,進入了實用階段。

 

NAS:網(wǎng)絡(luò)附加存儲

NAS(Network Attached Storage—網(wǎng)絡(luò)附加存儲),是一種文件共享服務(wù)。擁有自己的

文件系統(tǒng),通過NFS或CIFS對外提供文件訪問服務(wù)。

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

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

操作系統(tǒng),或者是一個特殊的win2000內(nèi)核。它為文件系統(tǒng)管理和訪問做了專門的優(yōu)化。專

用服務(wù)器利用NFS或CIFS,充當(dāng)遠(yuǎn)程文件服務(wù)器,對外提供文件級的訪問。

NAS的優(yōu)點:

1、NAS可以即插即用。

2、NAS通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接到應(yīng)用服務(wù)器,因此可以基于已有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)方便連接。

3、專用的操作系統(tǒng)支持不同的文件系統(tǒng),提供不同操作系統(tǒng)的文件共享。  

4、經(jīng)過優(yōu)化的文件系統(tǒng)提高了文件的訪問效率,也支持相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。即使應(yīng)用服

務(wù)器不再工作了,仍然可以讀出數(shù)據(jù)。

NAS的缺點 :

1、NAS設(shè)備與客戶機通過企業(yè)網(wǎng)進行連接,因此數(shù)據(jù)備份或存儲過程中會占用網(wǎng)絡(luò)的

帶寬。這必然會影響企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。共用網(wǎng)絡(luò)帶寬成為限制NAS性能的主

要問題。

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

兩個NAS設(shè)備的存儲空間無縫合并并不容易,因為NAS設(shè)備通常具有獨特的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符,存

儲空間的擴大上有限。

3、NAS訪問需要經(jīng)過文件系統(tǒng)格式轉(zhuǎn)換,所以是以文件一級來訪問。不適和Block級的

應(yīng)用,尤其是要求使用裸設(shè)備的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

 

SAN 和 NAS

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

不同類型數(shù)據(jù)的訪問。SAN針對海量、面向數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)傳輸,而NAS則提供文件級的數(shù)

據(jù)訪問和共享服務(wù)。

盡管這兩種技術(shù)類似,但嚴(yán)格意義上講NAS其實只是一種文件服務(wù)。

NAS和SAN不僅各有應(yīng)用場合,也相互結(jié)合,許多SAN部署于NAS后臺,為NAS設(shè)備

提供高性能海量存儲空間。

 

NAS和SAN結(jié)合中出現(xiàn)了NAS網(wǎng)關(guān)這個部件。NAS網(wǎng)關(guān)主要由專為提供文件服務(wù)而優(yōu)

化的操作系統(tǒng)和相關(guān)硬件組成,可以看作是一個專門的文件管理器。NAS網(wǎng)關(guān)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(wǎng)關(guān)后面的存儲空

間可以根據(jù)環(huán)境的需求擴展到非常大的容量。

“NAS網(wǎng)關(guān)”方案主要是在NAS一端增加了可與SAN相連的“接口”,系統(tǒng)對外只有一

個用戶接口。

 

NAS網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)雖然在一定程度上解決了NAS與SAN系統(tǒng)的存儲設(shè)備級的共享問題,但在

文件級的共享問題上卻與傳統(tǒng)的NAS系統(tǒng)遇到了同樣的可擴展性問題。當(dāng)一個文件系統(tǒng)負(fù)載

很大時,NAS網(wǎng)關(guān)很可能成為系統(tǒng)的瓶頸。

 
 
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