常見三種存儲方式NAS、SAN、DAS的架構及比較

今天有空整理了下關於SAN,NAS,DAS相關的東西,和大家一起共享學習下,如有不正,還望多多包涵,多多指正。

在網絡存儲中,有著各種網絡存儲解決方案,例如:SAN,NAS,DAS存儲網絡,它們各自有著各自的特點,其運用場景也有所不同。下面就說說各自的特點。

一、SAN

SAN(Storage Area Network)存儲區域網絡,是一種高速的、專門用於存儲操作的網絡,通常獨立於計算機局域網(LAN)。SAN將主機(管理server,業務server等)和存儲設備連接在一起,能夠為其上的任意一臺主機和任意一臺存儲設備提供專用的通信通道。SAN將存儲設備從服務器中獨立出來,實現了服務器層次上的存儲資源共享。SAN將通道技術和網絡技術引入存儲環境中,提供了一種新型的網絡存儲解決方案,能夠同時滿足吞吐率、可用性、可靠性、可擴展性和可管理性等方面的要求。

通常SAN由磁盤陣列(RAID)連接光纖通道(Fibre Channel)組成(為了區別於IP SAN,通常SAN也稱為FC-SAN)。SAN和服務器和客戶機的數據通信通過SCSI命令而非TCP/IP,數據處理是“塊級”(block level)。SAN也可以定義為是以數據存儲為中心,它採用可伸縮的網絡拓撲結構,通過具有高傳輸速率的光通道的直接連接方式,提供SAN內部任意節點之間的多路可選擇的數據交換,並且將數據存儲管理集中在相對獨立的存儲區域網內。SAN最終將實現在多種操作系統下,最大限度的數據共享和數據優化管理,以及系統的無縫擴充。

其中,SAN網絡又被細分為FC-SAN網絡和IP-SAN網絡。

1、FC-SAN

FC-SAN顧名思義就是直接通過FC通道來連接磁盤陣列,數據通過發送SCSI命令來直接與硬件進行通信,從而提高了整體的速率。

FC-SAN的構成:

在FC-SAN中,有一些專用的硬件和軟件。硬件包括FC卡、FC HUB、FC交換機、存儲系統等,軟件主要是FC控制卡針對各種操作系統的驅動程序和存儲管理軟件。

①FC卡:主要用於主機與FC設備之間的連接。

②FC HUB:內部運行仲裁環拓撲,連接到HUB的節點共享100MB/S帶寬(或更高)。

③FC交換機:內部運行Fabric拓撲,每端口獨佔100MB/S帶寬(或更高)。

④FC存儲設備:採用FC連接方式,光纖接口可以有一到多個。FC存儲設備通常採用光纖的硬盤,也有Fibre to SCSI(Fibre to ATA)的解決方案,使用SCSI(或ATA)的硬盤,在整個配置上較便宜。

⑤存儲網絡管理軟件:存儲管理軟件主要的功能是自動發現網絡拓撲及映射,當在存儲網絡中增加或減少時自動發現及組態。

⑥高性能的光纖通道交換機和光纖通道網絡協議是FC-SAN的關鍵。把以光纖通道交換機為骨幹的網絡拓撲結構稱為“SAN Fabric”。而光纖通道協議是FC-SAN的另一個本質特徵。FC-SAN正是利用光纖通道協議上加載SCSI協議來達到可靠的塊級數據傳輸。

常見三種存儲方式NAS、SAN、DAS的架構及比較



FC-SAN的應用場景:

由於FC-SAN是為在服務器和存儲設備之間傳輸大塊數據而進行優化的,因此對於以下應用來說是理想的選擇:

①關鍵任務數據庫應用,其中可預計的響應時間、可用性和可擴展性是基本要素。

②集中的存儲備份,其中性能、數據一致性和可靠性可以確保企業關鍵數據的安全。

③高可用性和故障切換環境可以確保更低的成本、更高的應用水平。

④可擴展的存儲虛擬化,可使存儲與直接主機連接相分離,並確保動態存儲分區。

⑤改進的災難容錯特性,在主機服務器及其連接設備之間提供光纖通道高性能和擴展的距離。

FC-SAN的優點:

面對迅速增長的數據存儲需求,企業和服務提供商漸漸開始選擇FC-SAN作為網絡基礎設施,因為SAN具有出色的可擴展性。事實上,SAN比傳統的存儲架構具有更多顯著的優勢。例如,傳統的服務器連接存儲通常難於更新或集中管理。每臺服務器必須關閉才能增加和配置新的存儲。相比較而言,FC-SAN不必宕機和中斷與服務器的連接即可增加存儲。FC-SAN還可以集中管理數據,從而降低了總體擁有成本。

利用光纖通道技術,FC-SAN可以有效地傳輸數據塊。通過支持在存儲和服務器之間傳輸海量數據塊,SAN提供了數據備份的有效方式。因此,傳統上用於數據備份的網絡帶寬可以節約下來用於其他應用。

開放的、業界標準的光纖通道技術還使得FC-SAN非常靈活。FC-SAN克服了傳統上與SCSI相連的線纜限制,極大地拓展了服務器和存儲之間的距離,從而增加了更多連接的可能性。改進的擴展性還簡化了服務器的部署和升級,保護了原有硬件設備的投資。

此外,FC-SAN可以更好地控制存儲網絡環境,適合那些基於交易的系統在性能和可用性方面的需求。SAN利用高可靠和高性能的光纖通道協議來滿足這種需要。

FC-SAN的另一個長處是傳送數據塊到企業級數據密集型應用的能力。在數據傳送過程中,FC-SAN在通信結點(尤其是服務器)上的處理費用開銷更少,因為數據在傳送時被分成更小的數據塊。因此,光纖通道FC-SAN在傳送大數據塊時非常有效,這使得光纖通道協議非常適用於存儲密集型環境。

2、IP-SAN

簡單來講,IP-SAN(IP存儲)的通信通道是使用IP通道,而不是光纖通道,把服務器與存儲設備連接起來的技術,除了標準已獲通過的iSCSI,還有FCIP、iFCP等正在制定的標準。而iSCSI發展最快,已經成了IP存儲一個有力的代表。

像光纖通道一樣,IP存儲是可交換的,但是與光纖通道不一樣的是,IP網絡是成熟的,不存在互操作性問題,而光纖通道SAN最令人頭痛的就是這個問題。IP已經被IT業界廣泛認可,有非常多的網絡管理軟件和服務產品可供使用。

二、NAS

NAS(Network Attached Storage)網絡附加存儲。在NAS存儲結構中,存儲系統不再通過I/O總線附屬於某個服務器或客戶機,而直接通過網絡接口與網絡直接相連,由用戶通過網絡訪問。

NAS實際上是一個帶有瘦服務器的存儲設備,其作用類似於一個專用的文件服務器。這種專用存儲服務器去掉了通用服務器原有的不適用的大多數計算功能,而僅僅提供文件系統功能。與傳統以服務器為中心的存儲系統相比,數據不再通過服務器內存轉發,直接在客戶機和存儲設備間傳送,服務器僅起控制管理的作用。

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NAS的特點:

NAS使用了傳統以太網協議,當進行文件共享時,則利用了NFS和CIFS以溝通NT和Unix系統。由於NFS和CIFS都是基於操作系統的文件共享協議,所以NAS的性能特點是進行小文件級的共享存取。

NAS設備是直接連接到以太網的存儲器,並以標準網絡文件系統如NFS、SMB/CIFS over TCP/IP接口向客戶端提供文件服務。NAS設備向客戶端提供文件級的服務。但內部依然是以數據塊的層面與它的存儲設備通訊。文件系統是在這個NAS 存儲器裡。

NAS的優點:

NAS適用於那些需要通過網絡將文件數據傳送到多臺客戶機上的用戶。NAS設備在數據必須長距離傳送的環境中可以很好地發揮作用。

NAS設備非常易於部署。可以使NAS主機、客戶機和其他設備廣泛分佈在整個企業的網絡環境中。NAS可以提供可靠的文件級數據整合,因為文件鎖定是由設備自身來處理的。

NAS應用於高效的文件共享任務中,例如UNIX中的NFS和Windows NT中的CIFS,其中基於網絡的文件級鎖定提供了高級併發訪問保護的功能。

三、DAS

DAS(Direct Attached Storage)直接附加存儲,直接附加存儲是指將存儲設備通過總線(SCSI、PCI、IDE等)接口直接連接到一臺服務器上使用。DAS購置成本低,配置簡單,因此對於小型企業很有吸引力。

DAS存在問題:

①服務器本身容易成為系統瓶頸。

②服務器發生故障,數據不可訪問。

③對於存在多個服務器的系統來說,設備分散,不便管理。同時多臺服務器使用DAS時,存儲空間不能在服務器之間動態分配,可能造成相當的資源浪費。

④數據備份操作複雜。

四、總結

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