以存储网路为中心的存储是全新的存储体系结构.它採用面向网路的存储体系结构,使数据处理和数据存储分离;网路存储体系结构包括了网路和I/O的精华,将I/O能力扩展到网路上,特别是灵活的网路定址能力,远距离数据传输能力,I/O高效的原性能;通过网路连线伺服器和存储资源,消除了不同存储设备和伺服器之间的连线障碍;提高了数据的共享性、可用性和可扩展性、管理性。
摘要
首先对存储技术的发展阶段做一概述性的介绍,重点分析NAS、SAN网路存储系统的体系结构,并对两者的融合系统作了一定的分析;最后分析网路存储体系结构的未来发展趋势。
关键字
网路存储;NAS;SAN;虚拟存储
Network-Storage Architecture
Abstract:This article introduces the storage technique based on bus,analyze four network storage architectures in details,also present the mechanism of how to implement storage devices; this article describes the future development of storage architecture.
Key words:Network-Storage;NAS;SAN;Virtual Storage
阶段
由于INTERNET的快速发展、线上数据存储的快速增长、电子商务等众多需求,原来以伺服器为中心的存储技术已经不适合今天的存储需求了.以存储网路为中心的存储技术得到快速的发展。目前网路存储技术沿着三个主要的方向发展:NAS、SAN、IP-SAN.同时,由于NAS、SAN、IP-SAN系统的一些固有缺点,使得网路存储新技术不断出现,如DAFS、InfiniBand、统一虚拟存储、NASD等等.实际上,我们可以将存储技术分为三个阶段:
1) 汇流排存储阶段;
2) 存储网路阶段;
3) 虚拟存储阶段.
以存储网路为中心的存储是对数据存储新需求的回答.是全新的存储体系结构.它採用面向网路的存储体系结构,使数据处理和数据存储分离;网路存储体系结构包括了网路和I/O的精华,将I/O能力扩展到网路上(不是以前的汇流排),特别是灵活的网路定址能力,远距离数据传输能力,I/O高效的原性能;通过网路连线伺服器和存储资源,消除了不同存储设备和伺服器之间的连线障碍;提高了数据的共享性、可用性和可扩展性、管理性.
存储体系结构
NAS(网路连线存储)、SAN(存储区域网路)、CAS(内容定址存储)
NAS:用于共享和写作高可用性档案
SAN:用于需要最佳化的事物处理处理性能的业务和技术应用程式
CAS:用于存储和检索固定内容(即:最终形式的信息,如归档的电子邮件)
目前最常见的是NAS和SAN
特徵与优点
2.1 SAN
高性能的光纤通道交换机和光纤通道网路协定是SAN(Storage Area Network)的关键。我们把以光纤通道交换机为骨干的网路拓扑结构称为“SAN Fabric”。而光纤通道协定是SAN(Storage Area Network)的另一个本质特徵。SAN(Storage Area Network)正是利用光纤通道协定上载入SCSI协定来达到可靠的块级数据传输。
SAN(Storage Area Network)以光纤通道交换机和光纤通道协定为主要特徵的本质决定了它的诸多优点,我们可以简单地概括为性能、距离、管理等方面。首先,在一些关键套用中,传输块级数据要求必须使用SAN(Storage Area Network)——尤其是多个伺服器共同向大型存储设备进行读取。由于在数据传输时被分成小段,使SAN(Storage Area Network)对伺服器处理的依赖较少,可以有效地传送爆发性的块数据,SAN(Storage Area Network)的性能及可靠性就得到了充分的发挥。其次,通过城域网(MAN),SAN(Storage Area Network)可以实现远程灾难恢复。一般地,使用E3信道, SAN(Storage Area Network)可以在不降低性能的同时将部件间的距离增加至150km。第三,很重要的一点,SAN(Storage Area Network)的管理是集中而且高效的。用户可以线上添加/删除设备、动态调整存储网路以及将异构设备统一成存储池等。
优缺点
2.2 NAS
NAS(Network-Attached Storage)使用了传统乙太网和IP协定,当进行档案共享时,则利用了NFS(Network-Attached Storage)和CIFS以沟通NT和 Unix系统。由于NFS和CIFS都是基于作业系统的档案共享协定,所以NAS(Network-Attached Storage)的性能特点是进行小档案级的共享存取。
从NAS(Network-Attached Storage)的简单机制可引申出它的一些明显的优缺点。优点方面,NAS(Network-Attached Storage)的部署非常简单,只须与传统交换机连线即可;其次,它的成本较低,因为NAS(Network-Attached Storage)的投资仅限于一台NAS(Network-Attached Storage)伺服器,而不像SAN(Network-Attached Storage)是整个存储网路,同时,NAS(Network-Attached Storage)伺服器的价格往往是针对中小企业定位的;第三,NAS(Network-Attached Storage)伺服器的管理非常简单,它一般都支持Web的客户端管理,对熟悉作业系统的网路管理人员来说,其设定既熟悉又简单。在简单易用的背后,NAS(Network-Attached Storage)的缺点也非常明显。从性能上看,由于与套用使用同一网路,NAS(Network-Attached Storage)会增加网路拥塞,反过来,NAS(Network-Attached Storage)性能也严重受制于网路传输数据能力; 其次,从数据安全性看,NAS(Network-Attached Storage)一般只提供两级用户安全机制,虽然这能简化使用,但还需要用户额外增加适当级别的档案安全手段。
概括来说,SAN对于高容量块状级数据传输具有明显的优势,而NAS(Network-Attached Storage)则更加适合档案级别上的数据处理。儘管二者存在根本特性上的差异,但SAN和NAS 实际上也是能够相互补充的存储技术。例如,SAN擅长块数据传输、极易扩展且管理设备有效。用户可以使用 SAN运行关键套用,比如资料库、备份等,以进行数据的集中存取与管理;而NAS 支持若干客户端之间档案共享,所以用户可以使用NAS(Network-Attached Storage)作为日常办公中需要经常交换小档案的地方,比如存储网页等。SAN和NAS(Network-Attached Storage)在实际情况中是可以并存在一个系统中。例如,SAN更多与NAS(Network-Attached Storage)联合使用,可以为NAS(Network-Attached Storage)设备提供高性能、大容量的存储设备,同时许多SAN通常驻留在NAS(Network-Attached Storage)套用中。
优势
3 SAN和NAS融合的优势
NAS和SAN是互补技术,一些其他的信息技术趋势已经驱使融合网路的採用,其中包括:一些分散式的套用和用户要求访问相同的数据;对提供更高的性能、高可靠性和更低的拥有成本的专有功能系统的高增长要求;以成熟和习惯的网路标準包括TCP/IP,NFS和CIFS为基础的操作;一个全面降低管理成本和複杂性的需求;一个不需要增加任何人员的高扩展存储系统;一套可以通过重新规划的系统以维持目前拥有的硬体和管理人员的价值等。
扩展性
以光纤为接口的存储网路SAN提供一个高扩展性、高性能的网路存储机构。光纤交换机、光纤存储阵列同时提供高性能(200Mbps)和更大的伺服器扩展空间。这是以SCSI为基础的系统所缺乏的。网路存储NAS可以是已经配置好的,完整的并可追加至数个至数十个TB的网路存储设备。由于NAS设备是基于目前的TCP/IP网路,远距离存储设备是完全可以实现。一套融合SAN和NAS的解决方案全面获得套用光纤通道的能力,从而让用户获得更大的扩展性、远程存储和高性能等优点。
存储管理
SAN存储网路提供一个存储系统、备份设备和伺服器相互连线的架构。他们之间的数据不再在乙太网络上流通从而大大提高乙太网络的性能。正由于存储设备与伺服器完全分离,用户获得一个与伺服器分开的存储管理理念。我们现在可以对企业的数据和存储作特殊和专业的管理,不用再像以前那样把数据管理与伺服器管理混为一谈。複製、备份、恢複数据和安全的管理可以以中央的控制和管理手段进行。加上把不同的存储池以网路方式连线,用户可以以任何他们需要的方式访问他们的数据,并获得更高的数据完整性。
可用性
SAN的高可用性是基于它对灾难恢复、线上备份能力和对冗余存储系统和数据的时效切换能力而来。NAS套用成熟的网路结构提供快速的档案存取时间和高可用性,数据複製(在存储系统层面)等功能可以保护和提供稳固的档案级存储。一个融合SAN和NAS技术的存储解决方案全面提供一套在以块(Block)和档案(File)I/O为基础的高效率平衡方案从而全面增强数据的可用性。套用光纤通道的SAN和NAS,整个存储方案提供对主机的多层面的存储连线,高性能、高可用和容易维护等优点全由一个网路架构提供。
伺服器联合
在一个SAN系统中,伺服器完全连线到一个数据网路,增加了对用户共有存储阵列的连线。高效率和经济的存储分配可以通过聚合的和高磁碟使用率获得。一个NAS 系统包含在一台NAS伺服器中的档案系统并通过乙太网接口连线到乙太网内,同时使用用户的存储空间。由于伺服器的增长和存储的增长不一样,开放的伺服器可以基于数据处理作为组合和管理基础,不受存储限制。一套融合SAN和NAS的存储系统全面提高Unix和Windows伺服器对存储设备的使用率达到 75%或者更高。
从用户套用的角度来划分,必须採用SAN或者NAS的都是少数,绝大多数的套用需求採用SAN或者NAS都能满足,而採用SAN与NAS融合的方案作到了最好的满足。
发展前景
实际上,只有真正开放的存储网路才是计算机产业发展的潮流。正像SCSI技术和Ethernet技术的发展所走过的道路,SAN最终将实现不同主机和不同存储设备的真正意义的资源共享。无疑,企业的管理者将是这一目标的最大受益者,企业将充分享受科学技术带来的巨大收益。存储系统将有机地融为一体,存储空间将变得十分广阔,充分体现信息对企业的价值。
但以存储网路为中心的存储解决不了全部的数据存储问题,如存储资源共享、数据共享、数据融合等.不少先进存储系统的倡导者都提出,存储作为一种资源,应该像我们日常生活中的自来水和电力一样,随时可以方便的存取和使用,这就是存储公用设施模型.也是网路存储的发展目标.实现存储公用设施模型的关键就是在网路存储基础上实现统一虚拟存储系统.目前存储技术还处于存储网路阶段.虚拟存储才刚刚起步.