目前高端服務(wù)器所使用的專(zhuān)業(yè)存儲(chǔ)方案有DAS、NAS、SAN、iscsl幾種,通過(guò)這幾種專(zhuān)業(yè)的存儲(chǔ)方案使用RAID陣列提供的高效安全的存儲(chǔ)空間。
一、直接附加存儲(chǔ)(DAS)
直接附加存儲(chǔ)是指將存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)SCSI接口直接連接到一臺(tái)服務(wù)器上使用。DAS購(gòu)置成本低,配置簡(jiǎn)單,使用過(guò)程和使用本機(jī)硬盤(pán)并無(wú)太大差別,對(duì)于服務(wù)器的要求僅僅是一個(gè)外接的SCSI口,因此對(duì)于小型企業(yè)很有吸引力。但是DAS也存在諸多問(wèn)題:(1)服務(wù)器本身容易成為系統(tǒng)瓶頸;(2)服務(wù)器發(fā)生故障,數(shù)據(jù)不可訪問(wèn);(3)對(duì)于存在多個(gè)服務(wù)器的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),設(shè)備分散,不便管理。同時(shí)多臺(tái)服務(wù)器使用DAS時(shí),存儲(chǔ)空間不能在服務(wù)器之間動(dòng)態(tài)分配,可能造成相當(dāng)?shù)馁Y源浪費(fèi);(4)數(shù)據(jù)備份操作復(fù)雜。
二、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)
NAS實(shí)際是一種帶有瘦服務(wù)器的存儲(chǔ)設(shè)備。這個(gè)瘦服務(wù)器實(shí)際是一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器。NAS設(shè)備直接連接到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)存取管理數(shù)據(jù)。NAS作為一種瘦服務(wù)器系統(tǒng),易于安裝和部署,管理使用也很方便。同時(shí)由于可以允許客戶(hù)機(jī)不通過(guò)服務(wù)器直接在NAS中存取數(shù)據(jù),因此對(duì)服務(wù)器來(lái)說(shuō)可以減少系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。NAS為異構(gòu)平臺(tái)使用統(tǒng)一存儲(chǔ)系統(tǒng)提供了解決方案。由于NAS只需要在一個(gè)基本的磁盤(pán)陣列柜外增加一套瘦服務(wù)器系統(tǒng),對(duì)硬件要求很低,軟件成本也不高,甚至可以使用免費(fèi)的LINUX解決方案,成本只比直接附加存儲(chǔ)略高。NAS存在的主要問(wèn)題是:(1)由于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)通過(guò)普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸,因此易受網(wǎng)絡(luò)上其它流量的影響。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上有其它大數(shù)據(jù)流量時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能;(2)由于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)通過(guò)普通數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸,因此容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)泄漏等安全問(wèn)題;(3)存儲(chǔ)只能以文件方式訪問(wèn),而不能像普通文件系統(tǒng)一樣直接訪問(wèn)物理數(shù)據(jù)塊,因此會(huì)在某些情況下嚴(yán)重影響系統(tǒng)效率,比如大型數(shù)據(jù)庫(kù)就不能使用NAS。
三、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)(SAN)
SAN實(shí)際是一種專(zhuān)門(mén)為存儲(chǔ)建立的獨(dú)立于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)之外的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。目前一般的SAN提供2Gb/S到4Gb/S的傳輸數(shù)率,同時(shí)SAN網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)存在,因此存取速度很快,另外SAN一般采用高端的RAID陣列,使SAN的性能在幾種專(zhuān)業(yè)存儲(chǔ)方案中傲視群雄。SAN由于其基礎(chǔ)是一個(gè)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò),因此擴(kuò)展性很強(qiáng),不管是在一個(gè)SAN系統(tǒng)中增加一定的存儲(chǔ)空間還是增加幾臺(tái)使用存儲(chǔ)空間的服務(wù)器都非常方便。通過(guò)SAN接口的磁帶機(jī),SAN系統(tǒng)可以方便高效的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中備份。SAN作為一種新興的存儲(chǔ)方式,是未來(lái)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展方向,但是,它也存在一些缺點(diǎn):(1)價(jià)格昂貴。不論是SAN陣列柜還是SAN必須的光纖通道交換機(jī)價(jià)格都是十分昂貴的,就連服務(wù)器上使用的光通道卡的價(jià)格也是不容易被小型商業(yè)企業(yè)所接受的;(2)需要單獨(dú)建立光纖網(wǎng)絡(luò),異地?cái)U(kuò)展比較困難;
使用專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)成本很高,而利用普通的數(shù)據(jù)網(wǎng)來(lái)傳輸SCSI數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)和SAN相似的功能可以大大的降低成本,同時(shí)提高系統(tǒng)的靈活性。iSCSI就是這樣一種技術(shù),它利用普通的TCP/IP網(wǎng)來(lái)傳輸本來(lái)用存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)來(lái)傳輸?shù)腟CSI數(shù)據(jù)塊。iSCSI的成本相對(duì)SAN來(lái)說(shuō)要低不少。隨著千兆網(wǎng)的普及,萬(wàn)兆網(wǎng)也逐漸的進(jìn)入主流,使iSCSI的速度相對(duì)SAN來(lái)說(shuō)并沒(méi)有太大的劣勢(shì)。iSCSI目前存在的主要問(wèn)題是:(1)新興的技術(shù),提供完整解決方案的廠商較少,對(duì)管理者技術(shù)要求高;(2)通過(guò)普通網(wǎng)卡存取iSCSI數(shù)據(jù)時(shí),解碼成SCSI需要CPU進(jìn)行運(yùn)算,增加了系統(tǒng)性能開(kāi)銷(xiāo),如果采用專(zhuān)門(mén)的iSCSI網(wǎng)卡雖然可以減少系統(tǒng)性能開(kāi)銷(xiāo),但會(huì)大大增加成本;(3)使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行存取,存取速度冗余受網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況的影響。
目前磁盤(pán)存儲(chǔ)市場(chǎng)上,存儲(chǔ)分類(lèi)根據(jù)服務(wù)器類(lèi)型分為:封閉系統(tǒng)的存儲(chǔ)和開(kāi)放系統(tǒng)的存儲(chǔ),封閉系統(tǒng)主要指大型機(jī),AS400等服務(wù)器,開(kāi)放系統(tǒng)指 基于包括Windows、UNIX、Linux等操作系統(tǒng)的服務(wù)器;開(kāi)放系統(tǒng)的存儲(chǔ)分為:內(nèi)置存儲(chǔ)和外掛存儲(chǔ);開(kāi)放系統(tǒng)的外掛存儲(chǔ)根據(jù)連接的方式分為:直 連式存儲(chǔ)(Direct-Attached Storage,簡(jiǎn)稱(chēng)DAS)和網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)(Fabric-Attached Storage,簡(jiǎn)稱(chēng)FAS);開(kāi)放系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)根據(jù)傳輸協(xié)議又分為:網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)(Network-Attached Storage,簡(jiǎn)稱(chēng)NAS)和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network,簡(jiǎn)稱(chēng)SAN)。由于目前絕大部分用戶(hù)采用的是開(kāi)放系統(tǒng),其外掛存儲(chǔ)占有目前磁盤(pán)存儲(chǔ)市場(chǎng)的70%以上
開(kāi)放系統(tǒng)的直連式存儲(chǔ)(Direct-Attached Storage,簡(jiǎn)稱(chēng)DAS)已經(jīng)有近四十年的使用歷史,隨著用戶(hù)數(shù)據(jù)的不斷增長(zhǎng),尤其是數(shù)百GB以上時(shí),其在備份、恢復(fù)、擴(kuò)展、災(zāi)備等方面的問(wèn)題變得日益困擾系統(tǒng)管理員。
主要問(wèn)題和不足為:
直連式存儲(chǔ)依賴(lài)服務(wù)器主機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的IO讀寫(xiě)和存儲(chǔ)維護(hù)管理,數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)要求占用服務(wù)器主機(jī)資源(包括CPU、系統(tǒng)IO等),數(shù)據(jù)流需要回流主 機(jī)再到服務(wù)器連接著的磁帶機(jī)(庫(kù)),數(shù)據(jù)備份通常占用服務(wù)器主機(jī)資源20-30%,因此許多企業(yè)用戶(hù)的日常數(shù)據(jù)備份常常在深夜或業(yè)務(wù)系統(tǒng)不繁忙時(shí)進(jìn)行,以 免影響正常業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行。直連式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量越大,備份和恢復(fù)的時(shí)間就越長(zhǎng),對(duì)服務(wù)器硬件的依賴(lài)性和影響就越大。
直連式存儲(chǔ)與服務(wù)器主 機(jī)之間的連接通道通常采用SCSI連接,帶寬為10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/s等,隨著服務(wù)器CPU的處理能力越來(lái)越強(qiáng),存儲(chǔ)硬 盤(pán)空間越來(lái)越大,陣列的硬盤(pán)數(shù)量越來(lái)越多,SCSI通道將會(huì)成為IO瓶頸;服務(wù)器主機(jī)SCSI ID資源有限,能夠建立的SCSI通道連接有限。
無(wú)論直連式存儲(chǔ)還是服務(wù)器主機(jī)的擴(kuò)展,從一臺(tái)服務(wù)器擴(kuò)展為多臺(tái)服務(wù)器組成的群集(Cluster),或存儲(chǔ)陣列容量的擴(kuò)展,都會(huì)造成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的停機(jī),從而給 企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失,對(duì)于銀行、電信、傳媒等行業(yè)7×24小時(shí)服務(wù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng),這是不可接受的。并且直連式存儲(chǔ)或服務(wù)器主機(jī)的升級(jí)擴(kuò)展,只能由原設(shè)備廠 商提供,往往受原設(shè)備廠商限制。
存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Storage Area Network,簡(jiǎn)稱(chēng)SAN)采用光纖通道(Fibre Channel)技術(shù),通過(guò)光纖通道交換機(jī)連接存儲(chǔ)陣列和服務(wù)器主機(jī),建立專(zhuān)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN經(jīng)過(guò)十多年歷史的發(fā)展,已經(jīng)相當(dāng)成熟,成為業(yè) 界的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(但各個(gè)廠商的光纖交換技術(shù)不完全相同,其服務(wù)器和SAN存儲(chǔ)有兼容性的要求)。SAN存儲(chǔ)采用的帶寬從100MB/s、200MB/s,發(fā) 展到目前的1Gbps、2Gbps。
網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)(Network-Attached Storage,簡(jiǎn)稱(chēng)NAS)采用網(wǎng)絡(luò)(TCP/IP、ATM、FDDI)技術(shù),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接存儲(chǔ)系統(tǒng)和服務(wù)器主機(jī),建立專(zhuān)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)私 網(wǎng)。隨著IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)(NAS)技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍。早期80年代末到90年代初的10Mbps帶寬,網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)作為文件服務(wù)器存 儲(chǔ),性能受帶寬影響;后來(lái)快速以太網(wǎng)(100Mbps)、VLAN虛網(wǎng)、Trunk(Ethernet Channel) 以太網(wǎng)通道的出現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)的讀寫(xiě)性能得到改善;1998年千兆以太網(wǎng)(1000Mbps)的出現(xiàn)和投入商用,為網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)(NAS)帶來(lái)質(zhì)的變化 和市場(chǎng)廣泛認(rèn)可。由于網(wǎng)絡(luò)接入存儲(chǔ)采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,TCP/IP是IT業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,不同廠商的產(chǎn)品(服務(wù)器、交換機(jī)、NAS存儲(chǔ)) 只要滿(mǎn)足協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)就能夠?qū)崿F(xiàn)互連互通,無(wú)兼容性的要求;并且2002年萬(wàn)兆以太網(wǎng)(10000Mbps)的出現(xiàn)和投入商用,存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)帶寬將大大提高NAS 存儲(chǔ)的性能。NAS需求旺盛已經(jīng)成為事實(shí)。首先NAS幾乎繼承了磁盤(pán)列陣的所有優(yōu)點(diǎn),可以將設(shè)備通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接,擺脫了服務(wù)器和異構(gòu)化構(gòu)架的 桎梏;其次,在企業(yè)數(shù)據(jù)量飛速膨脹中,SAN、大型磁帶庫(kù)、磁盤(pán)柜等產(chǎn)品雖然都是很好的存儲(chǔ)解決方案,但他們那高貴的身份和復(fù)雜的操作是資金和技術(shù)實(shí)力有 限的中小企業(yè)無(wú)論如何也不能接受的。NAS正是滿(mǎn)足這種需求的產(chǎn)品,在解決足夠的存儲(chǔ)和擴(kuò)展空間的同時(shí),還提供極高的性?xún)r(jià)比。因此,無(wú)論是從適用性還是 TCO的角度來(lái)說(shuō),NAS自然成為多數(shù)企業(yè),尤其是大中小企業(yè)的最佳選擇。
針對(duì)I/O是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效率低下的瓶頸問(wèn)題,專(zhuān)家們提出了許多種解決辦法。其中抓住癥結(jié)并經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)為最有效的辦法是:將數(shù)據(jù)從通用的應(yīng)用服務(wù)器中分離出來(lái)以簡(jiǎn)化存儲(chǔ)管理。問(wèn)題:
原來(lái)存在的問(wèn)題:每個(gè)新的應(yīng)用服務(wù)器都要有它自己的存儲(chǔ)器。這樣造成數(shù)據(jù)處理復(fù)雜,隨著應(yīng)用服務(wù)器的不斷增加,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)效率會(huì)急劇下降。
解決辦法:將存儲(chǔ)器從應(yīng)用服務(wù)器中分離出來(lái),進(jìn)行集中管理。這就是所說(shuō)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)(Storage Networks)。
專(zhuān)家們針對(duì)這一辦法又采取了兩種不同的實(shí)現(xiàn)手段,即NAS(Network Attached Storage)網(wǎng)絡(luò)直聯(lián)存儲(chǔ)器和SAN(Storage Area Networks)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)。
NAS:用戶(hù)通過(guò)TCP/IP協(xié)議訪問(wèn)數(shù)據(jù),采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)文件共享協(xié)議如:NFS、HTTP、CIFS實(shí)現(xiàn)共享。
SAN:通過(guò)專(zhuān)用光纖通道交換機(jī)訪問(wèn)數(shù)據(jù),采用SCSI接口。
NAS和SAN最本質(zhì)的不同就是文件管理系統(tǒng)在哪里。
SAN結(jié)構(gòu)中,文件管理系統(tǒng)(FS)還是分別在每一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器上;而NAS則是每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享協(xié)議使用同一個(gè)文件管理系統(tǒng)。
NAS是將目光集中在應(yīng)用、用戶(hù)和文件以及它們共享的數(shù)據(jù)上。SAN是將目光集中在磁盤(pán)、磁帶以及聯(lián)接它們的可靠的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。將來(lái)從桌面系統(tǒng)到數(shù)據(jù)集中管理到存儲(chǔ)設(shè)備的全面解決方案將是NAS加SAN。
通過(guò)以上分析,下表總結(jié)了這四種方式的主要區(qū)別。
通過(guò)以上比較研究,四種方案各有優(yōu)劣。對(duì)于小型且服務(wù)較為集中的商業(yè)企業(yè),可采用簡(jiǎn)單的DAS方案。對(duì)于中小型商業(yè)企業(yè),服務(wù)器數(shù)量比較少,有一定的數(shù)據(jù)集中管理要求,且沒(méi)有大型數(shù)據(jù)庫(kù)需求的可采用NAS方案。對(duì)于大中型商業(yè)企業(yè),SAN和iSCSI是較好的選擇。如果希望使用存儲(chǔ)的服務(wù)器相對(duì)比較集中,且對(duì)系統(tǒng)性能要求極高,可考慮采用SAN方案;對(duì)于希望使用存儲(chǔ)的服務(wù)器相對(duì)比較分散,又對(duì)性能要求不是很高的,可以考慮采用iSCSI方案。
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本文標(biāo)題:網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)方案的比較研究
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