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試析現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)
[論文關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ) DAS NAS SAN
[論文摘要]伴隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，資源的共享問題、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問題成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要問題。采用何種方式完成數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，如何提高網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的安全性、穩(wěn)定性，如何提高網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的效率是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)最關(guān)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(chǔ)領(lǐng)域也能夠逆整個(gè)IT的頹勢而前行。因此，存儲(chǔ)被認(rèn)為是繼PC、服務(wù)器之后，帶動(dòng)整個(gè)IT向前發(fā)展的又一潛力巨大的增長點(diǎn)。什么是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)?經(jīng)歷過電腦運(yùn)算能力和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通能力兩次快速發(fā)展，目前人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求不再滿足于連通能力，而是更為強(qiáng)大的信息能力。隨著越來越多的關(guān)鍵信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式并存儲(chǔ)在可管理的介質(zhì)中，網(wǎng)絡(luò)對(duì)于存儲(chǔ)和管理信息的能力產(chǎn)生了新的需求。可以這樣說：網(wǎng)絡(luò)是否具有高的效率，取決于其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的能力。在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)決定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的今天，IT行業(yè)已經(jīng)從PC、網(wǎng)絡(luò)步入了以存儲(chǔ)為核心的時(shí)代。
二、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的分類
早期的存儲(chǔ)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一部分，大多以存儲(chǔ)設(shè)備形式出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)基本上是以單機(jī)方式工作的。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)也逐漸由單機(jī)向多機(jī)方式和專用機(jī)發(fā)展，數(shù)據(jù)的共享與傳遞也逐漸從依賴主機(jī)系統(tǒng)向依賴網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展。當(dāng)前，應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)有向多服務(wù)器、多數(shù)據(jù)源演變的趨勢。在大型企業(yè)應(yīng)用和Intemet發(fā)布系統(tǒng)中，安裝數(shù)十臺(tái)服務(wù)器已經(jīng)很常見。但過于分散的數(shù)據(jù)資源，會(huì)給訪問和管理帶來困難。因此，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)問題備受關(guān)注。存儲(chǔ)系統(tǒng)大致可以分成三種類型：
（一）直接依附存儲(chǔ)系統(tǒng)(Direct Attached Storage，DAS)。直接依附存儲(chǔ)系統(tǒng)DAS又稱為以服務(wù)器為中心的存儲(chǔ)體系。其特征為存儲(chǔ)設(shè)備是通用服務(wù)器的一部分，該服務(wù)器同時(shí)提供應(yīng)用程序的運(yùn)行，例如視頻流、數(shù)據(jù)庫等服務(wù)。數(shù)據(jù)的輸入／輸出由服務(wù)器負(fù)責(zé)，數(shù)據(jù)訪問與操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和服務(wù)程序緊密相關(guān)。
�。ǘ┚W(wǎng)絡(luò)依附存儲(chǔ)系統(tǒng)(Network Attached－torage，NAS)。這種存儲(chǔ)方式多采用專用數(shù)據(jù)服務(wù)器。該服務(wù)器不再承擔(dān)應(yīng)用服務(wù)，稱之為瘦服務(wù)器”(Thin Server)。數(shù)據(jù)服務(wù)器通過局域網(wǎng)的接口與應(yīng)用服務(wù)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(wù)器間共享數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)在Windows和Unix混合下是十分重要的。
�。ㄈ┐鎯�(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network， SAN)。存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)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(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上看，服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)相互獨(dú)立。將設(shè)備連接到FC集線器或交換機(jī)上，便于擴(kuò)展系統(tǒng)規(guī)模。FC的傳輸速率和可靠性極高，能夠滿足當(dāng)前視／音頻業(yè)務(wù)的需求。在SAN中，所有的存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)均可采用中心化管理，使得整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)具有可伸縮性。
三、NAS、SAN與傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的比較
�。ㄒ唬┆�(dú)立性。存儲(chǔ)系統(tǒng)的獨(dú)立性反映了服務(wù)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)間的依賴程度。獨(dú)立性越強(qiáng)，服務(wù)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的相關(guān)性就越小。實(shí)際上，獨(dú)立性強(qiáng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)可以自成體系，不必考慮與服務(wù)器連接的細(xì)節(jié)。
�。ǘ⿴捙c瓶頸。在傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，應(yīng)用程序必須通過服務(wù)器訪問存儲(chǔ)設(shè)備。考慮到所有的訪問都必須穿透服務(wù)器，容易形成瓶頸，因此要求服務(wù)器有很大的吞吐速率。LAN的速率和服務(wù)質(zhì)量(QoS)取決于網(wǎng)絡(luò)類型。
�。ㄈ┕蚕硇浴Ｔ趥鹘y(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)器體系中，存儲(chǔ)設(shè)備并非直接面向網(wǎng)絡(luò)用戶或應(yīng)用程序，而是以服務(wù)器作為訪問的。作為存儲(chǔ)設(shè)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(wù)，真正意義上的物理連接只有服務(wù)器的連接。NAS具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)獨(dú)立性，可以通過 LAN上運(yùn)行的NFS、CIFS協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 SAN直接支持服務(wù)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的多對(duì)多連接，具有共享特性。
�。ㄋ模┛蓴U(kuò)展性。DAS體系只能通過增加服務(wù)器和磁盤存儲(chǔ)量來擴(kuò)展容量，單一擴(kuò)展容量幾乎不可行；業(yè)務(wù)增長造成的訪問流量增加會(huì)使服務(wù)器成為瓶頸，而擴(kuò)展服務(wù)器價(jià)格過高且難度加大。NAS可以通過擴(kuò)展I／0節(jié)點(diǎn)而增加容量，其帶寬可以通過新增的網(wǎng)絡(luò)接口而得以提高。SAN具有可擴(kuò)展性，可增加存儲(chǔ)設(shè)備而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)充。
（五）可管理性。傳統(tǒng)的DAS造成企業(yè)中有大量的服務(wù)器和存儲(chǔ)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(luò)上的每一個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)。
（六）存儲(chǔ)介質(zhì)的多樣性。雖然DAS可以采用多種存儲(chǔ)介質(zhì)，但是它與服務(wù)器之間緊密的連接，在使用上受到較多限制�；赟AN的存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)，存儲(chǔ)設(shè)備和文件服務(wù)器被有效地分離，使得整個(gè)系統(tǒng)可以采用多種存儲(chǔ)介質(zhì)；并且利用不同存儲(chǔ)介質(zhì)和設(shè)備的特點(diǎn)，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(chǔ)體系。
四、NAS與SAN的比較
NAS、SAN與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)相比而言，無論是從網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬、數(shù)據(jù)共享性還是從存儲(chǔ)容量的可擴(kuò)充性、數(shù)據(jù)的一體化和安全性等個(gè)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(duì)其存儲(chǔ)方案進(jìn)行選擇時(shí)，實(shí)際上也就成為對(duì)NAS和SAN的選擇了。
NAS和SAN有許多共同的特點(diǎn)。它們都提供集中化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和整合優(yōu)化，都能有效的存取文件，都允許在眾多的主機(jī)間共享并支持多種操作系統(tǒng)，都允許從應(yīng)用服務(wù)器上分離存儲(chǔ)。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(diǎn)。首先，實(shí)施和維護(hù)的難易程度不同。上面曾提到，NAS的存儲(chǔ)設(shè)備與眾多訪問客戶的連接是通過標(biāo)準(zhǔn)的LAN進(jìn)行的，也就是說，直接將NAS存儲(chǔ)設(shè)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(luò)存取權(quán)限或?yàn)槊總�(gè)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(shù)，所以在新設(shè)備接人時(shí)無需關(guān)閉數(shù)據(jù)服務(wù)器或進(jìn)行重新配置，新增的存儲(chǔ)空間可以立即為眾多的應(yīng)用服務(wù)器和客戶機(jī)所共享。而SAD的存儲(chǔ)設(shè)備與客戶之間的聯(lián)系是通過專用FC集線器和交換機(jī)來進(jìn)行的，如果客戶端增加，就要對(duì)交換機(jī)進(jìn)行級(jí)連，這就大大增大了安裝與設(shè)置難度。其次，二者的設(shè)備管理難易程度不同。由于NAS中每一個(gè)I／O節(jié)點(diǎn)都有自己的存儲(chǔ)設(shè)備，而這些設(shè)備又沒有一個(gè)統(tǒng)一的管理的界面，所以管理人員就必須逐一管理每個(gè)NAS設(shè)備，從而使管理隨網(wǎng)絡(luò)上的NAS設(shè)備的增多而線性增加。而SAN對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的存儲(chǔ)設(shè)備的管理，是采用SAN專用管理軟件來進(jìn)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(tái)和介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，也就是說，在SAN中，其整個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)成為了一個(gè)集中化的存儲(chǔ)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(duì)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(gè)磁盤工廠，而NAS只是一個(gè)文件服務(wù)器。最后，也是最重要的一點(diǎn)，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(luò)的存取設(shè)備，雖然減輕了服務(wù)器所承擔(dān)的壓力，但勢必嚴(yán)重增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。
五、
通過對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的比較，顯而易見，在未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，SAN將成為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的主流。首先，SAN結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。其次，初期較少。除了NAS文件服務(wù)器本身，存儲(chǔ)系統(tǒng)幾乎不需購買其他任何設(shè)備。最后，SAN易于實(shí)現(xiàn)多個(gè)局域網(wǎng)子網(wǎng)段的存儲(chǔ)共享。
參考文獻(xiàn)：
[1]周敬利 余勝生等 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)原理技術(shù)，清華大學(xué)出版社，2005.
[2]司馬聰，存儲(chǔ)交換機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢淺析，《每周電腦報(bào)》，2004.
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