存储结构简明分析——DAS、NAS和SAN

存储的总体分类

 

 

主流存储结构

 

网络存储结构大致分为三种：直连式存储（DAS：Direct Attached Storage）、存储区域网络（SAN：Storage Area Network）和网络接入存储（NAS：Network Attached Storage）。

 

 

 

一、DAS(直接附加存储设备：Direct Attached Storage)

 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。

 【优点】

 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。

 【缺点】

 (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。

 

二、NAS(网络附加存储服务器：Network Attached Storage)

 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。

 【优点】

 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。

 【缺点】

 (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。

 

三、SAN(专用存储区域网络：Storage Area Network)

 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。

 【优点】

 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的性能在几种专业存储方案中傲视群雄。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。

 【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;

  (2)需要单独建立光纤网络，异地扩展比较困难。

 

 

NAS与SAN的分析与比较

　　针对I/O是整个网络系统效率低下的瓶颈问题。抓住症结经过实践检验为最有效的办法是：将数据从通用的应用服务器中分离出来以简化存储管理。

　　问题：

　　上图存在的问题：每个新的应用服务器都要有它自己的存储器。这样造成数据处理复杂，随着应用服务器的不断增加，网络系统效率会急剧下降。

　　解决办法：

　　将存储器从应用服务器中分离出来，进行集中管理。这就是所说的存储网络（Storage Networks）。

　　使用存储网络的好处：

　　统一性：形散神不散，在逻辑上是完全一体的。 
　　实现数据集中管理，因为它们才是企业真正的命脉。 
　　容易扩充，即收缩性很强。 
　　具有容错功能，整个网络无单点故障。

　　目前存储网络主要采取两种不同的实现手段，即NAS（Network Attached Storage）网络接入存储和SAN(Storage Area Networks)存储区域网络。

　　NAS：用户通过TCP/IP协议访问数据，采用业界标准文件共享协议如：NFS、HTTP、CIFS实现共享。 
　　SAN：通过专用光纤通道交换机访问数据，采用SCSI、FC-AL接口。

　　什么是NAS和SAN的根本不同点：文件管理系统在哪里？ 如图：

 

 

分析可知，SAN结构中，文件管理系统（FS）还是分别在每一个应用服务器上；而NAS则是每个应用服务器通过网络共享协议（如：NFS、CIFS）使用同一个文件管理系统。换句话说：NAS和SAN存储系统的区别是NAS有自己的文件系统管理。 

 

　　NAS是将目光集中在应用、用户和文件以及它们共享的数据上。SAN是将目光集中在磁盘、磁带以及联接它们的可靠的基础结构。将来从桌面系统到数据集中管理到存储设备的全面解决方案将是NAS加SAN。

 

NAS-SAN （SAN-NAS）与IP-SAN的对比 

 

代表厂商

NAS,NAS-SAN （SAN-NAS）：索贝  

IP-SAN ：中科大洋  

 

      在非光纤的网络机构中，即千兆以太网络环境中，现在比较引人注目的就是NAS-SAN和IP-SAN。虽然NAS类设备和IP-SAN在物理结构上比较相象，但其使用的逻辑结构是完全不同的，NAS和IP-SAN实际上是本质上完全不同的设备.下面就两种设备的不同，进行进一步的对比分析：

 

      NAS(NAS SAN, SAN NAS): NAS核心技术点是SAMB,后来Microsoft改为CIFS（Common Internet File System），由于该协议内部复杂程度较高，所以该协议的效率一直是不令人满意。该协议最大的缺点是：当NAS控制器有多个连接任务的时候，系统无法保证每个连接的服务质量，换个说法就是，当NAS控制器的负载达到一定的程度的时候，哪个连接在系统获得了响应，系统就调用尽量多的资源为该连接服务，但是在这个时候，系统中其他的连接服务就无法正常的保障了。

 

      NAS-SAN (SAN-NAS),是在NAS的基础上，通过共享文件系统软件，将原来单控制器的NAS头，分解成多个，但是无法摆脱NAS设备原有的SMB协议的缺点,虽然通过多个头的方式，能够实现总带宽的提升，但是服务的质量依然无法提高。而且现在的NAS-SAN（SAN-NAS）无法实现负载均衡，即多个NAS控制器使用一个ＩＰ地址，这样当其中的一个头坏掉的时候，原先人为分配使用这个NAS控制器的工作站点将无法正常工作。

 

      IP-SAN,（IP-SAN-MPIO） IP-SAN核心技术点在于iSCSI协议，该协议在内部结构上要比SMB协议简单许多，该协议只需要负责将传输的网络数据包中的TCP/IP与SCSI命令分离或合并，效率很高。IP-SAN 结构继承了FC-SAN上几乎所有的优点，性能也达到FC-SAN的水平，通过以太网络和存储设备的成本的降低，具有很强的竞争力。 不久将推出的IP-SAN-MPIO,将可以将控制器做成２个以上，并且可以并行工作，而且在工作站点端是透明的，即假设多个控制器的一个出现问题的时候，工作站点会自动地切换到另外的一个控制器上去，这个过程是完全自动的且不影响工作站点，这个优点也主要是由于ISCSI协议的简单达到的。

 

      这个里通过举个例子来描述一下两种网络协议层面的不同（NAS VS SAN）

      如下图所示：我们把网络存储比喻成一个仓库，红色小人表示数据连接，大家看到左边的NAS结构中，SMB协议就是该仓库的管理员（兰色小人），每个连接都需要确认，由内部人员进入仓库获得资源后转交个请求人，内部人员的数量有限，不能满足过多的负载。而在右边的SAN结构中（FC-SAN和IP-SAN都是这样的机理），没有内部服务人员，仓库的使用不需要过多的管理，每个连接请求通过一种有效的有秩序的规定来进行数据的交换，在这种“秩序”下，“仓库”可以为用户提供最大限度的服务。