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网络存储

网络存储(Network Storage)是数据存储的一种方式,网络存储结构大致分为三种:直连式存储(DAS:Direct Attached Storage)、网络附加存储(NAS:Network Attached Storage)和存储区域网(SAN:Storage Area Network)。由于NAS对于普通消费者而言较为熟悉,所以一般网络存储都指NAS。

网络存储被定义为一种特殊的专用数据存储服务器,包括存储器件(例如磁盘阵列、CD/DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质)和内嵌系统软件,可提供跨平台文件共享功能。网络存储通常在一个LAN上占有自己的节点,无需应用服务器的干预,允许用户在网络上存取数据,在这种配置中,网络存储集中管理和处理网络上的所有数据,将负载从应用或企业服务器上卸载下来,有效降低总拥有成本,保护用户投资。 [1]

高端服务器使用的专业网络存储技术大概分为四种,有DAS、NAS、SAN、iscsl,它们可以使用RAID阵列提供高效的安全存储空间。

直接附加存储是指将存储设备通过SCSI接口直接连接到一台服务器上使用。DAS购置成本低,配置简单,使用过程和使用本机硬盘并无太大差别,对于服务器的要求仅仅是一个外接的SCSI口,因此对于小型企业很有吸引力。但是DAS也存在诸多问题:(1)服务器本身容易成为系统瓶颈;(2)服务器发生故障,数据不可访问;(3)对于存在多个服务器的系统来说,设备分散,不便管理。同时多台服务器使用DAS时,存储空间不能在服务器之间动态分配,可能造成相当的资源浪费;(4)数据备份操作复杂。

NAS实际是一种带有瘦服务器的存储设备。这个瘦服务器实际是一台网络文件服务器。NAS设备直接连接到TCP/IP网络上,网络服务器通过TCP/IP网络存取管理数据。NAS作为一种瘦服务器系统,易于安装和部署,管理使用也很方便。同时由于可以允许客户机不通过服务器直接在NAS中存取数据,因此对服务器来说可以减少系统开销。NAS为异构平台使用统一存储系统提供了解决方案。由于NAS只需要在一个基本的磁盘阵列柜外增加一套瘦服务器系统,对硬件要求很低,软件成本也不高,甚至可以使用免费的LINUX解决方案,成本只比直接附加存储略高。NAS存在的主要问题是:(1)由于存储数据通过普通数据网络传输,因此易受网络上其它流量的影响。当网络上有其它大数据流量时会严重影响系统性能;(2)由于存储数据通过普通数据网络传输,因此容易产生数据泄漏等安全问题;(3)存储只能以文件方式访问,而不能像普通文件系统一样直接访问物理数据块,因此会在某些情况下严重影响系统效率,比如大型数据库就不能使用NAS.

SAN实际是一种专门为存储建立的独立于TCP/IP网络之外的专用网络。目前一般的SAN提供2Gb/S到4Gb/S的传输数率,同时SAN网络独立于数据网络存在,因此存取速度很快,另外SAN一般采用高端的RAID阵列,使SAN的性能在几种专业网络存储技术中傲视群雄。SAN由于其基础是一个专用网络,因此扩展性很强,不管是在一个SAN系统中增加一定的存储空间还是增加几台使用存储空间的服务器都非常方便。通过SAN接口的磁带机,SAN系统可以方便高效的实现数据的集中备份。SAN作为一种新兴的存储方式,是未来存储技术的发展方向,但是,它也存在一些缺点:(1)价格昂贵。不论是SAN阵列柜还是SAN必须的光纤通道交换机价格都是十分昂贵的,就连服务器上使用的光通道卡的价格也是不容易被小型商业企业所接受的;(2)需要单独建立光纤网络,异地扩展比较困难;

使用专门的存储区域网成本很高,而利用普通的数据网来传输SCSI数据实现和SAN相似的功能可以大大的降低成本,同时提高系统的灵活性。iSCSI就是这样一种技术,它利用普通的TCP/IP网来传输本来用存储区域网来传输的SCSI数据块。iSCSI的成本相对SAN来说要低不少。随着千兆网的普及,万兆网也逐渐的进入主流,使iSCSI的速度相对SAN来说并没有太大的劣势。iSCSI目前存在的主要问题是:(1)新兴的技术,提供完整解决方案的厂商较少,对管理者技术要求高;(2)通过普通网卡存取iSCSI数据时,解码成SCSI需要CPU进行运算,增加了系统性能开销,如果采用专门的iSCSI网卡虽然可以减少系统性能开销,但会大大增加成本;(3)使用数据网络进行存取,存取速度冗余受网络运行状况的影响。 [2]

四种网络存储技术方案各有优劣。对于小型且服务较为集中的商业企业,可采用简单的DAS方案。对于中小型商业企业,服务器数量比较少,有一定的数据集中管理要求,且没有大型数据库需求的可采用NAS方案。对于大中型商业企业,SAN和iSCSI是较好的选择。如果希望使用存储的服务器相对比较集中,且对系统性能要求极高,可考虑采用SAN方案;对于希望使用存储的服务器相对比较分散,又对性能要求不是很高的,可以考虑采用iSCSI方案。 [2]

SAN 和NAS的区别:

SAN是一种网络,NAS产品是一个专有文件服务器或一个只读文件访问设备。

SAN是在服务器和存储器之间用作I/O路径的专用网络。

SAN包括面向块(iSCSI)和面向文件(NAS)的存储产品。

NAS产品能通过SAN连接到存储设备 [1]

网络存储一般指NAS(Network Attached Storage-网络附着存储),即将存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网)连接到一群计算机上。NAS是部件级的存储方法,它的重点在于帮助解决迅速增加存储容量的需求。

NAS是功能单一的精简型电脑,因此在架构上不像个人电脑那么复 杂,像键盘、鼠标、荧幕、音效卡、喇叭、扩充漕、各式连接口等都不需要;在外观上就像家电产品,只需电源与简单的控制钮。NAS在架构上与个人电脑相似,但因功能单纯,可移除许多不必要的连接器、控制晶片、电子回路,如键盘、鼠标、USB、VGA等。 [3]

最大存储容量是指NAS存储设备所能存储数据容量的极限,通俗的讲,就是NAS设备能够支持的最大硬盘数量乘以单个硬盘容量就是最大存储容量。这个数值取决于NAS设备的硬件规格。不同的硬件级别,适用的范围不同,存储容量也就有所差别。通常,一般小型的NAS存储设备会支持几百GB的存储容量,适合中小型公司作为存储设备共享数据使用,而中高档的NAS设备应该支持T级别的容量(1T=1024G)。

同普通电脑类似,NAS产品也都具有自己的处理器(CPU)系统,来协调控制整个系统的正常运行。其采用的处理器也常常与台式机或服务器的CPU大体相同。目前主要有以下几类。

(1)Intel系列处理器

(4)AMD系列处理器

(5)PA-RISC型处理器

(6)PowerPC处理器

(7)MIPS处理器

一般针对中小型公司使用NAS产品采用AMD的处理器或Intel PIII/PIV等处理器。而大规模应用的NAS产品则使用IntelXeon处理器、或者RISC型处理器等。但是也不能一概而论,视具体应用和厂商规划而定。

NAS从结构上讲就是一台精简型的电脑,每台NAS设备都配备了一定数量的内存,而且大多用户以后可以扩充。在NAS设备中,常见的内存类型由SDRAM(同步内存)、FLASH(闪存)等。不同的NAS产品出厂时配备的内存容量不同,一般为几十兆到数GB(1GB=1000MB)容量不等,这取决于NAS产品的应用范围,一般来讲,应用在小规模的局域网当中的NAS,如果只是应付几台设备的访问,64M以下内存容量即可。如果是上百个节点以上的访问,就得需要上G容量的内存。当然,这不是绝对的因素,NAS产品的综合性能发挥还取决于它的处理器能力、硬盘速度及其网络实际环境等因素的制约。总之,选购NAS产品时,应该综合考虑各个方面的性能参数。 [4]

SAN(Storage Area Network存储区域网络)通过光纤通道连接到一群计算机上。在该网络中提供了多台主机连接,但并非通过标准的网络拓扑(见图)

SAN专注于企业级存储的特有问题,主要用于存储量大的工作环境。当前企业存储方案所遇到问题的两个根源是:数据与应用系统紧密结合所产生的结构性限制,以及目前小型计算机系统接口(SCSI)标准的限制。大多数分析都认为SAN是未来企业级的存储方案,这是因为SAN便于集成,能改善数据可用性及网络性能,而且还可以减轻存储管理作业。

SAN是目前人们公认的最具有发展潜力的存储技术方案,而未来SAN的发展趋势将是开放、智能与集成。NAS是目前增长最快的一种存储技术,然而就二者的发展趋势而言,在应用层面上SAN和NAS将实现充分的融合。可以说,NAS和SAN技术已经成为当今数据备份的主流技术,关键在于如何在此基础上开发完善全方位、多层次的数据备份系统,在分布式网络环境下,通过专业的数据存储管理软件,结合相应的硬件和存储设备,来对全网络的数据备份进行集中管理,从而实现自动化的备份、文件归档、数据分级存储以及灾难恢复等功能。 [5]

网络存储的应用可以说从网络信息技术诞生的那天就已经开始,应用的领域随着信息技术的发展而不断增加,但大的分类包括以下四类:

ISP的全称是InternetServiceProvider,即互联网服务提供商;目前国内主要的ISP商家有中国电信,中国网通,中国联通,中国铁通,中国教育与科研网,长城宽带。

ICP是Internet Content Provider的缩写,意为“Internet内容提供商”,即提供Internet信息搜索、整理加工等服务。如新浪、搜狐等。

ASP是Application Service Provider的缩写,意为“网络应用服务商”,主要为企、事业单位进行信息化建设、开展电子商务提供各种基于Internet的应用服务。

NSP是Network Storage Provider的缩写,意为“网络存储服务商”,主要为企业,个人提供网络存储、传输、处理等服务的商家,如DBank数据银行、 IDC企业。 [6]


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