網(wǎng)絡存儲技術(shù)的類型及比較

網(wǎng)絡存儲技術(shù)是基于數(shù)據(jù)存儲的一種通用網(wǎng)絡術(shù)語。網(wǎng)絡存儲結(jié)構(gòu)大致分為三種：直連式存儲(DAS：Direct Attached Storage)、網(wǎng)絡存儲設備(NAS：Network Attached Storage)和存儲網(wǎng)絡(SAN：Storage Area Network)。

1 網(wǎng)絡存儲技術(shù)

網(wǎng)絡存儲技術(shù)主要利用網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)信息的異地存儲，即電子數(shù)據(jù)不再直接存儲于服務器上，而是通過網(wǎng)絡保存在與服務器相連的專門設備上。當前主要有3種存儲方式：直接附加存儲(DAS,DirectAttachedStorage)，網(wǎng)絡附加存儲(NAS,NetworkAttachedStorage)以及存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN,StorageAreaNetwork)。這幾種網(wǎng)絡存儲方式特點各異，應用在不同的領(lǐng)域。

1.1 直接附加存儲(DAS)

是將磁盤存儲設備直接通過電纜連接到服務器的方式。這種連接方式主要應用于單機或2臺主機的集群環(huán)境中，主要優(yōu)點是存儲容量擴展的實施簡單，投入成本少，見效快，但由于沒有網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，擴充能力差。DAS本身支持冗余備份(RAID)技術(shù)，但一般來講增加服務器硬盤后，做RAID需要重新啟動服務器，造成必須中斷網(wǎng)絡后才能實現(xiàn)擴容，不利于7×24小時不停機的工作模式，尤其是電力、電信等部門。DAS與服務器及網(wǎng)絡連接方式如圖1所示。

1.2 網(wǎng)絡附加存儲(NAS)

是一種專業(yè)的網(wǎng)絡文件存儲及文件備份設備，或稱為網(wǎng)絡直聯(lián)存儲設備、網(wǎng)絡磁盤陣列，一個NAS里面包括存儲器件(如磁盤陣列、磁帶驅(qū)動器或可移動存儲介質(zhì)等)和內(nèi)嵌系統(tǒng)軟件。NAS是一個集中化管理的數(shù)據(jù)中心，能夠響應不同主機和服務器的數(shù)據(jù)需求。其模式以網(wǎng)絡為中心，利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡資源來接入專用的網(wǎng)絡存儲設備，而不需另外部署光纖交換機網(wǎng)絡來連接傳統(tǒng)的存儲設備。NAS基于LAN，通常在LAN上有自己的節(jié)點，按照TCP/IP協(xié)議進行通信，面向消息傳遞，以文件I/O方式進行數(shù)據(jù)傳輸。由于TCP/IP協(xié)議設計的初衷是用于數(shù)據(jù)通信，所以不適合密集型大規(guī)模的數(shù)據(jù)傳輸。

主服務器和客戶端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件。NAS系統(tǒng)可以根據(jù)服務器或者客戶端計算機發(fā)出的指令完成對內(nèi)在文件的管理。由于文件系統(tǒng)放置于存儲設備之上，用戶的數(shù)據(jù)只要保存一個拷貝，即可被前端的各種類型的主機所使用，因此具備主機無關(guān)性。

NAS的網(wǎng)絡連接方式如圖2所示。

1.3 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN)

是通過光纖通道將多臺服務器與統(tǒng)一的存儲系統(tǒng)進行連接，形成由大量存儲器構(gòu)成的后端存儲網(wǎng)，它不同于我們常說的網(wǎng)絡，而是位于服務器后端，為連接服務器、磁盤陣列、帶庫等存儲設備而建立的高性能網(wǎng)絡。SAN以數(shù)據(jù)存儲為中心，采用可伸縮的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，通過具有高傳輸速率的光通道的直接連接，提供SAN內(nèi)部任意節(jié)點之間的多路可選擇的數(shù)據(jù)交換，并且將數(shù)據(jù)存儲管理集中在相對獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。SAN提供了良好的存儲連接，服務器可以訪問存儲區(qū)域網(wǎng)上的任何存儲設備，如帶庫、磁盤陣列;同時存儲設備之間、存儲設備同SAN交換機之間也可以進行通信。

SAN特別適合于服務器集群、災難恢復等大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)年P(guān)鍵領(lǐng)域。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，SAN技術(shù)的最大特點是將存儲設備從傳統(tǒng)的以太網(wǎng)中隔離出來，成為獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)絡。SAN的網(wǎng)絡連接方式如圖3所

2 DAS、NAS與SAN三者的比較

DAS屬于網(wǎng)絡存儲中比較低層次的產(chǎn)品，只能通過與之連接的主機進行訪問，每一個主機管理它本身的文件系統(tǒng)，但不能實現(xiàn)與其它主機共享數(shù)據(jù)，只能依靠存儲設備本身為主機提供高可靠性的數(shù)據(jù)。SAN和NAS是新型數(shù)據(jù)存儲模式中的2個主要發(fā)展方向。從用戶應用的需求來看，建立存儲系統(tǒng)的目的就是數(shù)據(jù)保護、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)利用3個方面。在數(shù)據(jù)保護方面，SAN和NAS結(jié)構(gòu)都具有非常好的數(shù)據(jù)保護能力。它們都可提供冗余結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高效率的數(shù)據(jù)備份和遠程容災。一般來說，用戶的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中較為分散時，適合采用SAN的方式實現(xiàn)高效的備份。就數(shù)據(jù)管理能力而言，NAS具有一定的優(yōu)勢，主要在于安裝、配置的方便快捷。在數(shù)據(jù)利用方面，性能是至關(guān)重要的指標，SAN的速度占有優(yōu)勢，NAS處理數(shù)據(jù)的速度略遜一籌。SAN結(jié)構(gòu)中專門面向高性能存儲要求而開發(fā)的光纖通道協(xié)議非常優(yōu)秀。與傳統(tǒng)存儲協(xié)議SCSI相比，光纖通道技術(shù)在帶寬、連接能力、I/O性能、連接距離、擴展能力等方面都有明顯優(yōu)勢。而且，光纖通道技術(shù)支持交換式連接，可以構(gòu)建類似傳統(tǒng)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，提供了很強的擴展能力。而NAS結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸途徑是傳統(tǒng)以太網(wǎng)協(xié)議，不是專門針對存儲數(shù)據(jù)的要求的。

一般來說，NAS解決方案是低成本、易安裝的點式方案，適用于長距離的小數(shù)據(jù)塊傳輸，如工作組級和部門級的存儲，或者是用于如Web服務那樣需要高效存取文件的環(huán)境。而SAN解決方案則是企業(yè)規(guī)模的方案，要傳送大量的數(shù)據(jù)，需要非常先進的計劃，而且采用光纖通道(FC)技術(shù)和SAN管理軟件，可應用于關(guān)鍵任務，基于交易的數(shù)據(jù)庫應用處理。用戶在選擇存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，可以從實際情況出發(fā)，選擇采用SAN或NAS作為基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。SAN是目前公認的最具有發(fā)展?jié)摿Φ拇鎯夹g(shù)方案，就發(fā)展趨勢而言，在應用層面SAN和NAS將實現(xiàn)充分地融合，SAN提供速度，NAS提供由文件處理帶來的協(xié)作性，它們的結(jié)合將是非常完美的關(guān)鍵存儲系統(tǒng)的解決方案。

表1 DAS、NAS與SAN三者的比較

3 網(wǎng)絡存儲技術(shù)的發(fā)展趨勢

網(wǎng)絡阻塞是制約NAS發(fā)展的主要原因之一，千兆以太網(wǎng)能夠在銅線上提供1Gbps的帶寬，成功解決了數(shù)據(jù)傳輸過程中的帶寬占用問題，將成為網(wǎng)絡存儲的骨干網(wǎng)。千兆以太網(wǎng)(GigabitEthernet)是一種高速局域網(wǎng)技術(shù)，它使用戶無需更換光纖網(wǎng)線，就可以較低的成本獲得較高的速度。它采用了與10M以太相同的幀格式、幀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡協(xié)議、全/半雙工工作方式、流控模式以及布線系統(tǒng)，可以與10M和100M以太網(wǎng)很好地配合工作。

SAN最關(guān)鍵的問題是投資較大，采用iSCSI技術(shù)(internetSmallComputerSystemInterface，互聯(lián)網(wǎng)小型計算機系統(tǒng)接口，是一種在Internet網(wǎng)絡上，特別是以太網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉藴?，能大幅度降低企業(yè)存儲系統(tǒng)的總體成本，使公司可以利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)線纜部署SAN。iSCSI技術(shù)基于完全成熟的以太網(wǎng)標準，其特點是在服務器端采用尋址快、擴展性強和管理方便的SCSI協(xié)議管理數(shù)據(jù)，而在服務器與存儲器間采用IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，這樣不但解決了傳統(tǒng)光纖通道傳輸距離的限制，而且服務器與交換機之間采用傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術(shù)，節(jié)省了成本，是對SAN有益的補充。

NAS能提供便捷的管理和超低的價格，SAN能提供速度，所以NAS和SAN的結(jié)合是大趨勢。二者的融合，不但提高了網(wǎng)絡存儲的效率，而且能降低存儲管理成本，其誘人而優(yōu)異的性能吸引了存儲業(yè)界越來越多的注意力。

對于SAN來說，點到點之間光纖通道的最大距離不得超過10km是一個缺陷，這個缺陷可以被NAS的IP連接所彌補，也就是通過IP網(wǎng)絡發(fā)送光纖通道命令(FC/IP)。對于NAS而言，SAN的光纖通道技術(shù)可以彌補網(wǎng)絡阻塞造成的性能降低。

在網(wǎng)絡存儲領(lǐng)域，新技術(shù)層出不窮。DAFS(DirectAccessFileSystem)就是網(wǎng)絡存儲中的一種新技術(shù)。作為一種文件系統(tǒng)，它簡化了文件讀出和寫入的步驟，能結(jié)合SAN和NAS的優(yōu)勢，有效地減輕存儲服務器的計算壓力;另外它被設計成與低層傳輸無關(guān)的協(xié)議，同時提高了存儲網(wǎng)絡的可擴展性，被公認為是存儲領(lǐng)域新的發(fā)展趨勢之一。而Jini技術(shù)是用查找服務(LookupService)來注冊設備聯(lián)盟中的設備以及設備提供的服務，是一種新的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，它實現(xiàn)了網(wǎng)絡設備的自發(fā)組網(wǎng)，即網(wǎng)絡中的“即插即用”，為網(wǎng)絡存儲技術(shù)的實現(xiàn)和發(fā)展提供了一種嶄新的思路。