探討網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)san和nas

1、摘 要 兩年前那場(chǎng)關(guān)于用戶應(yīng)該采用SAN還是NAS的爭(zhēng)論，使大家對(duì)兩種技術(shù) 有了更全面的了解，也促使了后來共識(shí)的達(dá)成用戶使用SAN或者NAS應(yīng)該根據(jù)不同的需求而區(qū)別對(duì)待，有些應(yīng)用適合使用NAS，有些應(yīng)用適合使用SAN， 而且NAS與SAN的融合是一個(gè)必然的趨勢(shì)。SAN與NAS和諧統(tǒng)一 如今，NAS與SAN的融合這一趨勢(shì)早已變成了現(xiàn)實(shí)。眾多廠商推出了融合NAS與SAN的集成解決方案，更好地滿足了用戶的存儲(chǔ)需求。 對(duì)廣大用戶來說，如果要評(píng)判一個(gè)SAN與NAS結(jié)合方案的優(yōu)劣，或者是真正部署一個(gè)融合的方案，首先要站在兩者技術(shù)特性的基礎(chǔ)上去理解他們之間的應(yīng)用互補(bǔ)。 SAN的主要特點(diǎn) 要正確理解SAN，我

2、們最好還是從物理架構(gòu)來定義它。從圖1我們可以看出，高性能的光纖通道交換機(jī)和光纖通道網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是SAN的關(guān)鍵。我們把以光纖通道 交換機(jī)為骨干的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)稱為“SAN Fabric”。而光纖通道協(xié)議是SAN的另一個(gè)本質(zhì)特征。SAN正是利用光纖通道協(xié)議上加載SCSI協(xié)議來達(dá)到可靠的塊級(jí)數(shù)據(jù)傳輸。為了實(shí)現(xiàn)最大的靈活 性，某些公司還對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，以便支持現(xiàn)有和新研制的協(xié)議，比如基于IP的光纖通道協(xié)議、iSCSI和InfiniBand等，符合開放式行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)以及全面的互用性測(cè)試，有助于實(shí)現(xiàn)可靠的多廠商SAN解決方案。 SAN以光纖通道交換機(jī)和光纖通道協(xié)議為主要特征的本質(zhì)決定了它的諸多優(yōu)點(diǎn)，我們可

3、以簡(jiǎn)單地概括為性能、距離、管理等方面。首先，在一些關(guān)鍵應(yīng)用中，傳 輸塊級(jí)數(shù)據(jù)要求必須使用SAN尤其是多個(gè)服務(wù)器共同向大型存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行讀取。由于在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)被分成小段，使SAN對(duì)服務(wù)器處理的依賴較少，可以有效 地傳送爆發(fā)性的塊數(shù)據(jù)，SAN的性能及可靠性就得到了充分的發(fā)揮。其次，通過城域網(wǎng)（MAN），SAN可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程災(zāi)難恢復(fù)。一般地，使用E3信道， SAN可以在不降低性能的同時(shí)將部件間的距離增加至150km。第三，很重要的一點(diǎn)，SAN的管理是集中而且高效的。用戶可以在線添加/刪除設(shè)備、動(dòng)態(tài)調(diào) 整存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)以及將異構(gòu)設(shè)備統(tǒng)一成存儲(chǔ)池等。 由于上述SAN的種種技術(shù)特色使得其可以廣泛勝任于用戶各類關(guān)鍵應(yīng)

4、用。博科通信（北京）公司技術(shù)總監(jiān)司馬聰先生介紹說，對(duì)于用戶的某些關(guān)鍵應(yīng)用，例如緊急任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，如果不采用SAN就很難滿足數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求。 當(dāng)然，在長(zhǎng)期的采訪中，我們也經(jīng)常從集成商和用戶那里聽到這樣的聲音：由于光纖通道技術(shù)的一些原因，SAN發(fā)展相對(duì)較為緩慢。這些原因包括：光纖通道設(shè)備的互操作性差；采用光纖通道技術(shù)的系統(tǒng)造價(jià)非常昂貴；管理基于光纖通道技術(shù)的SAN非常昂貴等。 NAS 的主要特點(diǎn) 我們對(duì)NAS的定義同樣可以通過物理架構(gòu)來看（見圖2）。NAS使用了傳統(tǒng)以太網(wǎng)和IP協(xié)議，當(dāng)進(jìn)行文件共享時(shí)，則利用了NFS和CIFS以溝通NT和 Unix系統(tǒng)。由于NFS和CIFS都是基于操作系統(tǒng)的文件共

5、享協(xié)議，所以NAS的性能特點(diǎn)是進(jìn)行小文件級(jí)的共享存取。 從NAS的簡(jiǎn)單機(jī)制可引申出它的一些明顯的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)方面，NAS的部署非常簡(jiǎn)單，只須與傳統(tǒng)交換機(jī)連接即可；其次，它的成本較低， 因?yàn)镹AS的投資僅限于一臺(tái)NAS服務(wù)器，而不像SAN是整個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，NAS服務(wù)器的價(jià)格往往是針對(duì)中小企業(yè)定位的；第三，NAS服務(wù)器的管理非 常簡(jiǎn)單，它一般都支持Web的客戶端管理，對(duì)熟悉操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理人員來說，其設(shè)置既熟悉又簡(jiǎn)單。在簡(jiǎn)單易用的背后，NAS的缺點(diǎn)也非常明顯。從性能上 看，由于與應(yīng)用使用同一網(wǎng)絡(luò)，NAS會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)擁塞，反過來，NAS性能也嚴(yán)重受制于網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)能力; 其次，從數(shù)據(jù)安全性看，N

6、AS一般只提供兩級(jí)用戶安全機(jī)制，雖然這能簡(jiǎn)化使用，但還需要用戶額外增加適當(dāng)級(jí)別的文件安全手段。由此可以看出，NAS主要應(yīng)用于文件共享任務(wù)：在典型的如Unix環(huán)境下的 NFS 和在 Windows NT 環(huán)境下的 CIFS 提供了高水平的文件同時(shí)存取保護(hù)。 另外，在某些情況下，用戶可以在數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用中謹(jǐn)慎使用 NAS 解決方案，這類情形通常限于以下條件：大多數(shù)數(shù)據(jù)存取為只讀方式、數(shù)據(jù)庫(kù)小、存取量低、且不指定預(yù)定性能。某集成商告訴記者，在這種情況下，NAS解決方案對(duì)減少用戶整體存儲(chǔ)成本有很大幫助。 概括來說，SAN對(duì)于高容量塊狀級(jí)數(shù)據(jù)傳輸具有明顯的優(yōu)勢(shì)，而NAS則更加適合文件級(jí)別上的數(shù)據(jù)處理。盡管二

7、者存在根本特性上的差異，但SAN和NAS 實(shí)際上也是能夠相互補(bǔ)充的存儲(chǔ)技術(shù)。例如，SAN擅長(zhǎng)塊數(shù)據(jù)傳輸、極易擴(kuò)展且管理設(shè)備有效。用戶可以使用 SAN運(yùn)行關(guān)鍵應(yīng)用，比如數(shù)據(jù)庫(kù)、備份等，以進(jìn)行數(shù)據(jù)的集中存取與管理；而NAS 支持若干客戶端之間文件共享，所以用戶可以使用NAS作為日常辦公中需要經(jīng)常交換小文件的地方，比如存儲(chǔ)網(wǎng)頁(yè)等。SAN和NAS在實(shí)際情況中是可以并存在 一個(gè)系統(tǒng)中。例如，SAN更多與NAS聯(lián)合使用，可以為NAS設(shè)備提供高性能、大容量的存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)許多SAN通常駐留在NAS應(yīng)用中。 融合的原因 具體分析，用戶要求建設(shè)SAN和NAS融合系統(tǒng)主要有如下原因。 擴(kuò)展性 以光纖為接口的存儲(chǔ)網(wǎng)

8、絡(luò)SAN提供一個(gè)高擴(kuò)展性、高性能的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。光纖交換機(jī)、光纖存儲(chǔ)陣列同時(shí)提供高性能(200Mbps)和更大的服務(wù)器擴(kuò)展 空間。這是以SCSI為基礎(chǔ)的系統(tǒng)所缺乏的。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)NAS可以是已經(jīng)配置好的，完整的并可追加至數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)TB的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備。由于NAS設(shè)備是基于 目前的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)設(shè)備是完全可以實(shí)現(xiàn)。一套融合SAN和NAS的解決方案全面獲得應(yīng)用光纖通道的能力，從而讓用戶獲得更大的擴(kuò)展性、遠(yuǎn) 程存儲(chǔ)和高性能等優(yōu)點(diǎn)。 存儲(chǔ)管理 SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)、備 份設(shè)備和服務(wù)器相互連接的架構(gòu)。他們之間的數(shù)據(jù)不再在以太網(wǎng)絡(luò)上流通從而大大提高以太網(wǎng)絡(luò)的性能。正由于存儲(chǔ)設(shè)備與服務(wù)器

9、完全分離，用戶獲得一個(gè)與服務(wù)器 分開的存儲(chǔ)管理理念。我們現(xiàn)在可以對(duì)企業(yè)的數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)作特殊和專業(yè)的管理，不用再像以前那樣把數(shù)據(jù)管理與服務(wù)器管理混為一談。復(fù)制、備份、恢復(fù)數(shù)據(jù)和安全 的管理可以以中央的控制和管理手段進(jìn)行。加上把不同的存儲(chǔ)池以網(wǎng)絡(luò)方式連接，用戶可以以任何他們需要的方式訪問他們的數(shù)據(jù)，并獲得更高的數(shù)據(jù)完整性。 可用性 SAN的高可用性是基于它對(duì)災(zāi)難恢復(fù)、在線備份能力和對(duì)冗余存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的時(shí)效切換能力而來。NAS應(yīng)用成熟的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供快速的文件存取時(shí)間和高可 用性，數(shù)據(jù)復(fù)制(在存儲(chǔ)系統(tǒng)層面)等功能可以保護(hù)和提供穩(wěn)固的文件級(jí)存儲(chǔ)。一個(gè)融合SAN和NAS技術(shù)的存儲(chǔ)解決方案全面提供一套在以塊

10、(Block)和 文件(File)I/O為基礎(chǔ)的高效率平衡方案從而全面增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可用性。應(yīng)用光纖通道的SAN和NAS，整個(gè)存儲(chǔ)方案提供對(duì)主機(jī)的多層面的存儲(chǔ)連接，高 性能、高可用和容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)全由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供。 服務(wù)器聯(lián)合 在一 個(gè)SAN系統(tǒng)中，服務(wù)器完全連接到一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，增加了對(duì)用戶共有存儲(chǔ)陣列的連接。高效率和經(jīng)濟(jì)的存儲(chǔ)分配可以通過聚合的和高磁盤使用率獲得。一個(gè)NAS 系統(tǒng)包含在一臺(tái)NAS服務(wù)器中的文件系統(tǒng)并通過以太網(wǎng)接口連接到以太網(wǎng)內(nèi)，同時(shí)使用用戶的存儲(chǔ)空間。由于服務(wù)器的增長(zhǎng)和存儲(chǔ)的增長(zhǎng)不一樣，開放的服務(wù)器可 以基于數(shù)據(jù)處理作為組合和管理基礎(chǔ)，不受存儲(chǔ)限制。一套融合SAN和NAS的存

11、儲(chǔ)系統(tǒng)全面提高Unix和Windows服務(wù)器對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的使用率達(dá)到 75%或者更高。 NAS和SAN是互補(bǔ)技術(shù) 一些其他的信息技術(shù)趨勢(shì)已 經(jīng)驅(qū)使融合網(wǎng)絡(luò)的采用，其中包括：一些分散式的應(yīng)用和用戶要求訪問相同的數(shù)據(jù)；對(duì)提供更高的性能、高可靠性和更低的擁有成本的專有功能系統(tǒng)的高增長(zhǎng)要求； 以成熟和習(xí)慣的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)包括TCP/IP, NFS和CIFS為基礎(chǔ)的操作；一個(gè)全面降低管理成本和復(fù)雜性的需求；一個(gè)不需要增加任何人員的高擴(kuò)展存儲(chǔ)系統(tǒng)；一套可以通過重新規(guī)劃的系統(tǒng)以維持目前擁 有的硬件和管理人員的價(jià)值等。 NetApp公司中國(guó)區(qū)總經(jīng)理陳文俊指出，從用戶應(yīng)用的角度來劃分，必須采用SAN或者NAS的都是少數(shù)

12、，絕大多數(shù)的應(yīng)用需求采用SAN或者NAS都能滿足，而采用SAN與NAS融合的方案作到了最好的滿足（如圖3所示）。 有集成商這樣告訴筆者，對(duì)“網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)”概念的正確解釋應(yīng)該是“一個(gè)統(tǒng)一的SAN和NAS組成的基礎(chǔ)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器、存儲(chǔ)和人員的整 合，真正做到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)而不是部分網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)”。以往與客戶打交道，集成商做得最多的事情之一就是解答SAN與NAS的區(qū)別，現(xiàn)在很少有這種問題了，客 戶們只說“我有這么多東西，你幫我整合到一起”。集成商也不需再表白自己有NAS還是SAN，而只需說“你把需求拿出來，我給你一個(gè)Total的方案”。 融合的方案 目前，眾多公司已經(jīng)推出了融合NAS與SAN的存儲(chǔ)解決方案

13、。每家的方案都會(huì)有獨(dú)特的一面，然而，從總體上看，這些方案大致可分為兩類“NAS頭”與“統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)”。 NAS頭的概念實(shí)際上相當(dāng)簡(jiǎn)單。NAS頭由專為提供文件服務(wù)而優(yōu)化的部件構(gòu)成，這種部件也叫文件管理器(filer)。這些NAS頭連 接到后端上的SAN存儲(chǔ)上，使IT可以以類似于利用SAN存儲(chǔ)為其他應(yīng)用提供存儲(chǔ)容量的方式，為NAS頭提供存儲(chǔ)容量。這就使NAS頭后面的存儲(chǔ)設(shè)備可以 根據(jù)環(huán)境的需求擴(kuò)展到非常大的容量。近來包括IBM、HP、Auspex在內(nèi)的一些公司先后推出了與其SAN產(chǎn)品相結(jié)合的NAS頭產(chǎn)品。 惠普網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)產(chǎn)品部技術(shù)中心 經(jīng)理朱圣瑜告訴筆者，融合的方案其實(shí)很簡(jiǎn)單，惠普早就為用戶提供了S

14、AN與NAS相結(jié)合的集成解決方案。作為企業(yè)級(jí)的NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)，惠普NAS8000 能夠通過虛擬SAN來存儲(chǔ)NAS數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的SAN數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)NAS和SAN體系結(jié)構(gòu)的集成。 與惠普的作法相類似， Auspex公司的產(chǎn)品NSc3000的前端通過傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)與客戶端相連，后端通過FC SAN與網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備相連。NSc3000向其客戶端提供傳統(tǒng)的服務(wù)，如NFS或CIFS。客戶端將所有的請(qǐng)求送給NSc3000，其系統(tǒng)相應(yīng)也通過 NSc3000送還給用戶。通過NSc3000這樣的NAS頭，NAS系統(tǒng)與SAN系統(tǒng)可以共享存儲(chǔ)空間。 NAS頭系統(tǒng)雖然在一 定程度上解決了NAS與SAN系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備級(jí)的共

15、享問題，但在文件級(jí)的共享問題上卻與傳統(tǒng)的NAS系統(tǒng)遇到了同樣的可擴(kuò)展性問題。當(dāng)一個(gè)文件系統(tǒng)負(fù)載很 大時(shí)，NAS頭很可能成為系統(tǒng)的瓶頸。筆者在前些時(shí)候前進(jìn)中的NAS一文中也介紹了一些解決此類問題的方法，如NAS群集技術(shù)等。 在NAS與SAN融合的過程中，“NAS頭”方案主要的工作在NAS一端，NAS產(chǎn)品增加了可與SAN相連的“接口”，在融合的方案中往往也是“既有NAS，又有SAN”。而在“統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)”中，整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)用戶接口。 EMC公司在2001年推出HighRoad MultiPlex File System。HighRoad系統(tǒng)中包含一個(gè)或多個(gè)名為Celerra的系統(tǒng)服務(wù)器、多個(gè)Un

16、ix和Windows的客戶端，以及多個(gè)名為 Symmetrix的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備。系統(tǒng)服務(wù)器和客戶端都是通過光纖通道與存儲(chǔ)設(shè)備相連，而系統(tǒng)服務(wù)器與客戶端則通過傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)連接。在 HighRoad系統(tǒng)中，系統(tǒng)服務(wù)器是惟一需要理解文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的部分，其他的系統(tǒng)組成部分都與文件系統(tǒng)無關(guān)。系統(tǒng)服務(wù)器通過IP網(wǎng)絡(luò)向客戶端提供文件元 數(shù)據(jù)服務(wù)；客戶端在獲取元數(shù)據(jù)信息之后，通過光纖通道直接訪問網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備。文件的數(shù)據(jù)位置信息和并發(fā)文件訪問都是通過FMP（File Mapping Protocol）協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)HighRoad系統(tǒng)中可以含有多個(gè)文件系統(tǒng)，但每個(gè)文件系統(tǒng)必須與一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)器相對(duì)應(yīng)。 業(yè)內(nèi)另一

17、實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)”的是NetApp的FAS（統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)）系統(tǒng)。這種實(shí)現(xiàn)方式和在SAN前加NAS頭正好相反，不是SAN到NAS的支 持，而是NAS到SAN的支持，即在原有的NAS基礎(chǔ)上，增加對(duì)FCP協(xié)議的支持。由于NAS具有自己的操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)，因此增加的FCP和原有的 NFS、CIFS、HTTP一樣，僅是一個(gè)協(xié)議的支持。同一網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)可以通過不同的接口卡完成對(duì)SAN和NAS的同時(shí)支持，如通過以太網(wǎng)卡提供NAS的訪 問服務(wù)，而同時(shí)又可以通過HBA卡提供SAN的訪問服務(wù)。至于NAS和SAN則可以共同地有效使用所有虛擬化的空間。同時(shí)，可以看到這種實(shí)現(xiàn)的模型其管理 還是原有的NetApp的產(chǎn)品，

18、因此管理復(fù)雜度沒有大幅度的改動(dòng)。換言之，這種統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)也給SAN的存儲(chǔ)帶來了一種簡(jiǎn)單化管理的實(shí)現(xiàn)方式。 產(chǎn)品鏈接 Auspex NSc3000 NSc3000具有以下幾大特點(diǎn)：首先，它采用虛分區(qū)技術(shù)，可將多個(gè)LUN集成到一個(gè)邏輯卷中，在多條文件訪問途徑的協(xié)助下，可大為改善存儲(chǔ)性能；其 次，利用SnapShot提供基于時(shí)間點(diǎn)的文件系統(tǒng)備份，有助于單個(gè)文件和整個(gè)文件系統(tǒng)的恢復(fù)；再有，在SAN數(shù)據(jù)大集中環(huán)境下，NSc3000既可實(shí)現(xiàn) 異構(gòu)系統(tǒng)間共享文件和文件系統(tǒng)，又可完成SAN服務(wù)器和客戶端文件間的共享，使得數(shù)據(jù)可被多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器和客戶端所共享，并可在同一時(shí)間內(nèi)被訪問。 EMC Celerra N

19、S600 作為Celerra系列網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的最新成員，NS600將Celerra系列的高可用性、高性能與易管理性與強(qiáng)大的第6代CLARiiON存儲(chǔ)融會(huì)在一套NAS解決方案中。 NS600提供了內(nèi)置高可用性架構(gòu)、卓越的性價(jià)比。采用Celerra NS600產(chǎn)品，用戶可以在集中式管理的信息存儲(chǔ)系統(tǒng)中獲得分布式文件服務(wù)，能夠通過多協(xié)議文件存取方式動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展、共享并通過高效的方式管理文件系統(tǒng)。 充分利用同時(shí)對(duì)NFS和CIFS協(xié)議的支持，讓Unix和Windows客戶機(jī)共享使用Celerra系列先進(jìn)的文件鎖定機(jī)制的文件。 惠普NAS8000 作為一款企業(yè)級(jí)的NAS產(chǎn)品，惠普的NAS8000無論在連接性、可用性還是擴(kuò)展性上都有了新的突破，既免去了SAN在異構(gòu)環(huán)境下難以實(shí)現(xiàn)文件共享的難題，又用獨(dú)特的設(shè)計(jì)保證了網(wǎng)絡(luò)的安全性，讓用戶在節(jié)省成本的情況下輕松解決網(wǎng)絡(luò)問題。 NAS8000可以將存儲(chǔ)增加到15.4TB，用戶可以通過在機(jī)架上添加一些NAS單元，使存儲(chǔ)容量超前于預(yù)期的要求，這樣既不會(huì)因?yàn)椴少?gòu)超支而遇到財(cái) 務(wù)問題，也不會(huì)陷