網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)

1、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)概述網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)概述2n隨著互聯(lián)網(wǎng)及其各種應(yīng)用的飛速發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)信息資源呈現(xiàn)出爆炸性增長的趨勢，對數(shù)據(jù)進(jìn)行高效益的存儲(chǔ)、管理和高效率的使用成為企業(yè)必須關(guān)注的問題，對網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求也空前提高。n因此，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。n目前，存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，使得存儲(chǔ)系統(tǒng)在容量、I/0性能、擴(kuò)展性、開放性等方面都有了顯著的提高和改善。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)n1 DAS存儲(chǔ)（直接附加存儲(chǔ)） n2 NAS存儲(chǔ)（附網(wǎng)存儲(chǔ)） n3 SAN存儲(chǔ)（存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）n4 iSCSI-SAS（Serial Attached SCSl）n5統(tǒng)一虛擬存儲(chǔ)（Unity Virtual St

2、orage）31 DAS存儲(chǔ)（直接附加存儲(chǔ)）存儲(chǔ)（直接附加存儲(chǔ)）n這種方式是將存儲(chǔ)設(shè)備通過SCSI電纜直接連到服務(wù)器，其本身是硬件的堆疊，存儲(chǔ)操作依賴于服務(wù)器，不帶有任何存儲(chǔ)操作系統(tǒng)。45DAS缺點(diǎn)缺點(diǎn)nDAS由于直接將存儲(chǔ)設(shè)備連接到服務(wù)器上，這導(dǎo)致它有以下幾方面的缺點(diǎn)：傳遞距離連接數(shù)量傳輸速率6傳遞距離傳遞距離n一般SCSI電纜允許的傳遞距離最大為25米7連接數(shù)量連接數(shù)量n一方面，SCSI連接器的尺寸限制了連接服務(wù)器的數(shù)量n另一方面，每臺(tái)服務(wù)器最多也只能連接16個(gè)SCSI陣列8傳輸速率傳輸速率n目前并行SCSI最大運(yùn)行速度為320 Mbit/s，且只能以半雙工方式n在網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠的情況下，服

3、務(wù)器本身成為數(shù)據(jù)輸入輸出的瓶頸9DASn當(dāng)存儲(chǔ)容量增加時(shí)，DAS方式很難擴(kuò)展，這對存儲(chǔ)容量的升級是一個(gè)巨大的瓶頸n由于數(shù)據(jù)的讀取都要通過服務(wù)器來處理，必然導(dǎo)致服務(wù)器的處理壓力增加，數(shù)據(jù)處理和傳輸能力將大大降低。n當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，也會(huì)波及到存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，使其無法使用。102 NAS存儲(chǔ)（附網(wǎng)存儲(chǔ)）存儲(chǔ)（附網(wǎng)存儲(chǔ)）nNAS是一種特殊的專用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，它對文件服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化并加上大容量存儲(chǔ)，以文件I0方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，是一種專用的網(wǎng)絡(luò)文件存儲(chǔ)及備份設(shè)備。nNAS以數(shù)據(jù)為中心，將存儲(chǔ)設(shè)備與其它應(yīng)用服務(wù)器分離。111213n存儲(chǔ)設(shè)備在功能上完全獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)中的其它應(yīng)用服務(wù)器n客戶機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備之間

4、可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問而不需要文件（應(yīng)用）服務(wù)器的干預(yù)，因此不僅響應(yīng)速度快，而且數(shù)據(jù)傳輸速率很高n同時(shí)也降低對服務(wù)器的要求和成本，這樣使得NAS的部署更加方便且性價(jià)比較高NAS缺點(diǎn)缺點(diǎn)n雖然NAS具有較好的可擴(kuò)展性、可訪問性、低價(jià)位、部署簡單、易于管理等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著以下不足：在文件訪問的速度方面在數(shù)據(jù)備份方面在資源的整合和NAS的管理方面14在文件訪問的速度方面在文件訪問的速度方面nNAS采用的是文件IO方式，這帶來巨大的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開銷。n正是基于這個(gè)原因，NAS不適合對訪問速度要求高的應(yīng)用場合，如數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、在線事務(wù)處理等。15在數(shù)據(jù)備份方面在數(shù)據(jù)備份方面n需要占用LAN的帶寬，浪費(fèi)寶貴的網(wǎng)

5、絡(luò)資源，嚴(yán)重時(shí)甚至影響客戶應(yīng)用的順利進(jìn)行16在資源的整合和在資源的整合和NAS的管理方面的管理方面nNAS只能對單個(gè)存儲(chǔ)（單個(gè)NAS內(nèi)部）設(shè)備之中的磁盤進(jìn)行資源的整合n難以將多個(gè)NAS設(shè)備整合成一個(gè)統(tǒng)一的存儲(chǔ)池，因而難以對多個(gè)NAS設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的集中管理，只能進(jìn)行單獨(dú)管理。173 SAN存儲(chǔ)（存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）存儲(chǔ)（存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）nSAN是通過高速專用網(wǎng)絡(luò)將一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器連接起來的專用存儲(chǔ)系統(tǒng)。n它沒有采用文件共享存取方式，而是采用塊（block）級別存儲(chǔ)。n根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸過程采用的協(xié)議，可分為：FC（光纖通道）SANIP SAN。183.1 FC SANnFC SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)位于服

6、務(wù)器后端，采用FC協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)，是為連接服務(wù)器、磁盤陣列等存儲(chǔ)設(shè)備而建立的高性能專用網(wǎng)絡(luò)nFC SAN由三個(gè)基本的組件構(gòu)成：接口（SCSI、FC）、連接設(shè)備（Switch、Router）和協(xié)議（IP、SCSI）。n這三個(gè)組件再加上附加的存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器就構(gòu)成一個(gè)SAN系統(tǒng)。192021nFC SAN提供一個(gè)專用的、高可靠性的基于光通道的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，將存儲(chǔ)設(shè)備從傳統(tǒng)的以太網(wǎng)中分離出來，成為獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器可以訪問存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)上的任何存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)存儲(chǔ)設(shè)備之間以及存儲(chǔ)設(shè)備與SAN交換機(jī)之間也可以進(jìn)行通信。FC SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)22na）可實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)設(shè)備共享nb

7、）可實(shí)現(xiàn)性能服務(wù)器與高速存儲(chǔ)設(shè)備的高速互聯(lián)nc）可實(shí)現(xiàn)靈活的存儲(chǔ)設(shè)備配置要求nd）可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速備份。ne）提高了數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。FC SAN缺點(diǎn)缺點(diǎn)na）設(shè)備的互操作性較差。一般情況下，不同的產(chǎn)品提供商的光纖通道協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)不同，這導(dǎo)致了不同產(chǎn)品之間難以互相訪問。nb）構(gòu)建和維護(hù)SAN需要有豐富經(jīng)驗(yàn)并接受過專門訓(xùn)練的專業(yè)人員，加大了構(gòu)建和維護(hù)費(fèi)用。2324nc）在異構(gòu)環(huán)境下的文件共享方面，SAN中存儲(chǔ)資源的共享一般指的是不同平臺(tái)下的存儲(chǔ)空間的共享而非數(shù)據(jù)文件的共享。nd）連接距離受限（10 km左右）且網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備昂貴。這些都阻礙了SAN技術(shù)的普及應(yīng)用和推廣。3.2 IP SAN（S

8、AN over IP）nIP SAN是基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)塊級別存儲(chǔ)方式的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，它允許用戶在已有的以太網(wǎng)上創(chuàng)建存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，并可在任何網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上實(shí)施部署，因此保存的數(shù)據(jù)量更大。nIP SAN采用10G以太網(wǎng)交換機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的專用存儲(chǔ)交換機(jī)，降低了部署成本n同時(shí)采用傳統(tǒng)的IP協(xié)議，突破了傳輸距離的限制。2526n在IPSAN存儲(chǔ)領(lǐng)域中，較為成熟的是iSCSI（Internet小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）技術(shù)。niSCSI是基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的SAN架構(gòu)，它既具有IP網(wǎng)絡(luò)配置和管理簡單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又提供了SAN架構(gòu)所擁有的強(qiáng)大功能和n擴(kuò)展性。niSCSI是連接到一個(gè)TCPIP網(wǎng)絡(luò)的直接尋址的存儲(chǔ)庫，通過使用T

9、CPIP協(xié)議對SCSI指令進(jìn)行封裝，可以使指令能夠通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，而過程完全不依賴于地點(diǎn)。iSCSI存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)na）建立在SCSI、TCPIP這些穩(wěn)定和熟悉的標(biāo)準(zhǔn)上，安裝成本和維護(hù)費(fèi)用較低。nb）iSCSI支持一般的以太網(wǎng)交換機(jī)而不是特殊的光纖通道交換機(jī)，從而降低了構(gòu)建成本。nc）iSCSI通過IP傳輸存儲(chǔ)命令，因此可以在整個(gè)Internet上傳輸，沒有距離限制。27iSCSI存儲(chǔ)的缺點(diǎn)存儲(chǔ)的缺點(diǎn)na）存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)是同一個(gè)物理接口，同時(shí)協(xié)議本身的開銷較大。nb）協(xié)議本身需要頻繁地將SCSI命令封裝到IP包中，以及從IP包中將SCSI命令解析出來，這兩個(gè)因素都造成了帶寬的占用和主處

10、理器的負(fù)擔(dān)。但是隨著專門處理iSCSI指令的芯片的出現(xiàn)以及10G以太網(wǎng)的普及，這兩個(gè)問題將得到緩解。因此，iSCSI有著較好的發(fā)展空間。283.3 FCSAN和和IPSAN之間的區(qū)別之間的區(qū)別na）網(wǎng)絡(luò)速度方面nb）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面nc）傳輸距離方面nd）使用和維護(hù)方面ne）成本方面nf）兼容性方面ng）容災(zāi)方面29a）網(wǎng)絡(luò)速度方面）網(wǎng)絡(luò)速度方面nFC SAN一般提供1 Gbit/s、2 Gbit/s、4Gbit/s的帶寬n而IP SAN能提供的帶寬主要受LAN和WAN的影響，在千兆以太網(wǎng)中能提供1 G bit/s，隨著千兆以太網(wǎng)的成熟，將可以提供10 Gbit/s的帶寬。30b）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面）網(wǎng)

11、絡(luò)架構(gòu)方面nFC SAN需要構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立的光纖網(wǎng)絡(luò)，每臺(tái)服務(wù)器都要增加HBA卡（主機(jī)總線適配器），而IP SAN使用現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)。31c）傳輸距離方面）傳輸距離方面nFC SAN受到光纖傳輸距離的限制最多10 km，而IP SAN理論上沒有距離限制。32d）使用和維護(hù)方面）使用和維護(hù)方面nFC SAN技術(shù)較復(fù)雜，建立時(shí)需要專業(yè)人員進(jìn)行，維護(hù)需要經(jīng)過長時(shí)間的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，而IP SAN與其它IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一樣操作簡單。33e）成本方面）成本方面nFC SAN需要購買光纖交換機(jī)、HBA卡、光纖磁盤陣列等，這些設(shè)備都非常昂貴，構(gòu)建和維護(hù)時(shí)需要有豐富經(jīng)驗(yàn)并接受過專門訓(xùn)練的專業(yè)人員，這大大增加了構(gòu)建和維護(hù)

12、費(fèi)用，而IP SAN的成本要低得多。34f）兼容性方面）兼容性方面nFC SAN設(shè)備的互操作性較差，不同的產(chǎn)品提供商的光纖通道協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)是不同的，這造成了不同產(chǎn)品之間難以互相操作。n而IP SAN可以將存儲(chǔ)設(shè)備合并為存儲(chǔ)池，能很好地整合各種存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)有效保護(hù)了以往的投資。35g）容災(zāi)方面）容災(zāi)方面nFC SAN需要另外購買與高端設(shè)備搭配的容災(zāi)軟件nIP SAN本身包括本地和異地?cái)?shù)據(jù)容災(zāi)的功能，且成本較低。364 iSCSI-SAS（Serial Attached SCSl）n雖FC SAN和IP SAN與其它NAS相比具有較大優(yōu)勢，但對需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用來說，串行技術(shù)將解決傳統(tǒng)并行

13、技術(shù)所面臨的性能瓶頸問題。nSAS是新一代的SCSI技術(shù)，是對SCSI技術(shù)的深刻變革，它既利用了已經(jīng)在實(shí)踐中驗(yàn)證的SCSI功能與特性，又以此為基礎(chǔ)引入了SAS擴(kuò)展器。3738nSAS是在并行SCSI接口之后開發(fā)出的全新接口，作為并行SCSI的后繼技術(shù)，SAS能夠?yàn)槠髽I(yè)級存儲(chǔ)應(yīng)用提供更高的性能、更好的可擴(kuò)展性和可靠性，因此iSCSI-SAS技術(shù)將極大地改變企業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)部架構(gòu)。n由于成本大幅降低和效能的提高，Serial Attached SCSI磁盤將取代Parallel SCSI甚至部分光纖磁盤，成為未來企業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)或服務(wù)器磁盤的主流。39n與SATA（串行高級技術(shù)附件）是ATA的串行標(biāo)準(zhǔn)一

14、樣，SAS是SCSI總線協(xié)議的串行標(biāo)準(zhǔn)。nSAS標(biāo)準(zhǔn)中添加了SATA隧道協(xié)議，因此SAS的接口技術(shù)可以向下兼容SATA，但SATA系統(tǒng)不兼容SAS。n系統(tǒng)開發(fā)人員可以靈活地在系統(tǒng)中集成SAS或SATA設(shè)備。nSAS存儲(chǔ)陣列的高性能，使得SAS具有更廣闊的應(yīng)用前景。5統(tǒng)一虛擬存儲(chǔ)統(tǒng)一虛擬存儲(chǔ)（Unity Virtual Storage）n存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的DAS發(fā)展到NAS和SAN，將存儲(chǔ)系統(tǒng)由總線連接模式擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)連接模式，存儲(chǔ)系統(tǒng)的規(guī)模由總線擴(kuò)展到局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，甚至是Internet。4041n存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)的變化使得存儲(chǔ)系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，在這樣的大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)中，往往存在不同體系結(jié)構(gòu)的

15、存儲(chǔ)子系統(tǒng)或者異構(gòu)存儲(chǔ)設(shè)備共存的狀況，如何高效地管理這種大規(guī)模的存儲(chǔ)系統(tǒng)和其中的數(shù)據(jù)成為困擾業(yè)界的重大問題。n統(tǒng)一虛擬化存儲(chǔ)這一概念就是在這種情況下產(chǎn)生的，它可以對現(xiàn)有的各種存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)子系統(tǒng)進(jìn)行整合，對存儲(chǔ)管理進(jìn)行優(yōu)化，為管理大規(guī)模存儲(chǔ)提供了新的途徑42n統(tǒng)一虛擬存儲(chǔ)一般認(rèn)為是將不同廠商的FCSAN、NAS、IP SAN、DAS等各類存儲(chǔ)資源整合起來，形成一個(gè)統(tǒng)一管理、監(jiān)控和使用的公用存儲(chǔ)池。n虛擬存儲(chǔ)的實(shí)質(zhì)是資源共享，因此，統(tǒng)一虛擬存儲(chǔ)的任務(wù)有兩點(diǎn)：其一是如何進(jìn)一步增加可共享的存儲(chǔ)資源的數(shù)量其二是如何通過有效的機(jī)制在現(xiàn)有存儲(chǔ)資源基礎(chǔ)上提供更好的服務(wù)43n從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，存儲(chǔ)虛擬化有三種途

16、徑基于主機(jī)的虛擬化存儲(chǔ)基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化存儲(chǔ)基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化存儲(chǔ)。44n目前還沒有形成存儲(chǔ)虛擬化的標(biāo)準(zhǔn)，存儲(chǔ)廠商一般根據(jù)自己所掌握的核心技術(shù)來提供虛擬化存儲(chǔ)解決方案，這導(dǎo)致了對存儲(chǔ)虛擬化的定義存在差異。n康柏認(rèn)為存儲(chǔ)虛擬化是對存儲(chǔ)的抽象，它運(yùn)用塊映射技術(shù)，將虛擬磁盤的邏輯塊映射到實(shí)際存儲(chǔ)設(shè)備上。n這種映射操作對用戶完全透明，它把存儲(chǔ)設(shè)備轉(zhuǎn)化為邏輯塊使用，從而簡化存儲(chǔ)器的管理和配置工作。6 結(jié)束語結(jié)束語n網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)在很大程度上提高了數(shù)據(jù)的共享性、可用性、可擴(kuò)展性和管理性，但仍然存在一些缺陷如：NAS的性能較低，SAN的實(shí)現(xiàn)費(fèi)用較高、互操作性差，IP存儲(chǔ)對網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延的不確定性、巨大的地址空間以及隨之而來的尋址難、網(wǎng)絡(luò)安全性不高等問題。4546niSCSI技術(shù)與SAS、TCPIP全面交叉融合，統(tǒng)一虛擬存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化及解