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DAS、SAN和NAS三種伺服器儲存方式

一、儲存的分類

  • 根據伺服器型別分為:封閉系統的儲存和開放系統的儲存,
    • 封閉系統主要指大型機,
    • 開放系統指基於Windows、UNIX、Linux等作業系統的伺服器;
      開放系統的儲存分為:
      • 內建儲存
      • 外掛儲存
        外掛儲存根據連線的方式分為:
        • 直連式儲存(Direct-Attached Storage,簡稱DAS
        • 網路化儲存(Fabric-Attached Storage,簡稱FAS);
          網路化儲存根據傳輸協議又分為:
          • 網路接入儲存(Network-Attached Storage,簡稱NAS
          • 儲存區域網路(Storage Area Network,簡稱SAN

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二、簡單對比

  • DAS: 直連式儲存(Direct-AttachedStorage)
      儲存裝置是通過電纜(通常是SCSI介面電纜)直接掛到伺服器總線上。
      DAS方案中外接式儲存裝置目前主要是指RAID、JBOD等。

  • NAS:網路附屬儲存(Network Attached Storage)
      儲存裝置通過標準的網路拓撲結構(例如乙太網)連線
      NAS是在網路中放置一個單獨的儲存伺服器,此儲存伺服器開啟網路共享。

  • SAN:儲存區域網路(Storage Area Network)
      SAN連線又分ISCSI(網口)SAS(SAS口)以及FC(光纖口)連線
      注:這種連線需要單獨的儲存產品。可以通過交換機連線。

三、介面、儲存技術發展的一些基本概念

IDE、 SATA、 SCSI、 SAS、 光纖通道
前兩種主要是個人電腦上用的,IDE 介面現在很少用了,但老電腦還在用,後面三種主要用在伺服器上

  • ATA硬碟一般使用IDE介面,分為PATA硬碟(即parallelATA,並行ATA硬碟介面規範)和SATA硬碟(即serialATA,序列ATA硬碟介面規範)。
  • SATA其實是scsi體系裡抽取出的一部分,也就是說scsi能相容sata,但sata反過來就不行。scsi本質上還是為伺服器準備的磁碟系統,它非常強調所有的控制可以由scsi體系自己完成,不需要cpu控制,所以scsi非常省資源,而sata需要cpu介入控制傳輸過程
  • SCSI和iSCSI二者不是一個層面的概念。
    • Scsi技術是一種介面,小型計算機系統介面。伺服器上用的。
    • iSCSI技術是新儲存技術,供硬體裝置使用的可以在IP協議的上層執行的SCSI指令集,這種指令集合可以實現在IP網路上執行SCSI協議,使其能夠在諸如高速千兆乙太網上進行路由選擇。將現有SCSI介面與乙太網絡(Ethernet)技術結合,使伺服器可與使用IP網路的儲存裝置互相交換資料。
  • SAS是新一代的SCSI技術,和SATA硬碟相同,都是採用序列技術以獲得更高的傳輸速度,並通過縮短連結線改善內部空間等。SAS是並行SCSI介面之後開發出的全新介面。相容SATA。

四、詳細介紹

DAS 直連式儲存

  DAS技術是最早被採用的儲存技術,如同PC機的結構,是把外部的資料儲存裝置都直接掛在伺服器內部的總線上,資料儲存裝置是伺服器結構一部分,但由於這種儲存技術是把裝置直接掛在伺服器上,隨著需求的不斷增大,越來越多的裝置新增到網路環境中,導致伺服器和儲存獨立數量較多,資源利用率低下,使得資料共享受到嚴重的限制。因此適用在一些小型網路應用中。

  DAS儲存更多的依賴伺服器主機作業系統進行資料的IO讀寫和儲存維護管理,資料備份和恢復要求佔用伺服器主機資源(包括CPU、系統IO等),資料流需要回流主機再到伺服器連線著的磁帶機(庫),資料備份通常佔用伺服器主機資源20-30%,因此許多企業使用者的日常資料備份常常在深夜或業務系統不繁忙時進行,以免影響正常業務系統的執行。直連式儲存的資料量越大,備份和恢復的時間就越長,對伺服器硬體的依賴性和影響就越大。

  直連式儲存與伺服器主機之間的連線通道通常採用SCSI連線,隨著伺服器CPU的處理能力越來越強,儲存硬碟空間越來越大,陣列的硬碟數量越來越多,SCSI通道將會成為IO瓶頸;伺服器主機SCSI ID資源有限,能夠建立的SCSI通道連線有限。

 無論直連式儲存還是伺服器主機的擴充套件,從一臺伺服器擴充套件為多臺伺服器組成的群集(Cluster),或儲存陣列容量的擴充套件,都會造成業務系統的停機,從而給企業帶來經濟損失,對於銀行、電信、傳媒等行業7×24小時服務的關鍵業務系統,這是不可接受的。並且直連式儲存或伺服器主機的升級擴充套件,只能由原裝置廠商提供,往往受原裝置廠商限制。

NAS 網路接入儲存
  NFS、CIFS

  NAS儲存也通常被稱為附加儲存,改進了DAS儲存技術,顧名思義,就是儲存裝置通過標準的網路拓撲結構(例如乙太網)連線。可以無須伺服器直接與企業網路連線,不依賴於通用的作業系統,所以儲存容量可以很好的擴充套件,對於原來的網路伺服器的效能沒有任何的影響,可以確保這個網路效能不受影響。NAS是檔案級的儲存方法,它的重點在於幫助工作組和部門級機構解決迅速增加儲存容量的需求。如今使用者採用NAS較多的功能是用來文件共享、圖片共享、電影共享等等,而且隨著雲端計算的發展,一些NAS廠商也推出了雲端儲存功能,大大方便了企業和個人使用者的使用。

  NAS產品是真正即插即用的產品。NAS裝置一般支援多計算機平臺,使用者通過網路支援協議可進入相同的文件,因而NAS裝置無需改造即可用於混合Unix/Windows NT區域網內,同時NAS的應用非常靈活。

  但NAS又一個關鍵性問題,即備份過程中的頻寬消耗。與將備份資料流從LAN中轉移出去的儲存區域網(SAN)不同,NAS仍使用網路進行備份和恢復。NAS 的一個缺點是它將儲存事務由並行SCSI連線轉移到了網路上。這就是說LAN除了必須處理正常的終端使用者傳輸流外,還必須處理包括備份操作的儲存磁碟請求。

SAN 儲存區域網路儲存
  SAN儲存技術的支撐技術就是光纖通道――FC技術,與前面介紹的NAS儲存技術完全不同,它不是把所有的儲存裝置集中安裝在一個伺服器中,而是通過光纖通道交換機連線儲存陣列和伺服器主機,形成一個光纖通道儲存在網路中,然後在於企業的區域網進行連線,這種技術的最大特性就是將網路和裝置的通訊協議與傳輸介質隔離開,可以在同一個物理連線上傳輸,高效能的儲存系統合寬頻網路使用,使得系統在構建成本和複雜程度上大大降低。SAN經過十多年曆史的發展,已經相當成熟,成為業界的事實標準(但各個廠商的光纖交換技術不完全相同,其伺服器和SAN儲存有相容性的要求)。

  SAN提供了一種與現有LAN連線的簡易方法,並且通過同一物理通道支援廣泛使用的SCSI和IP協議。SAN不受現今主流的、基於SCSI儲存結構的佈局限制。特別重要的是,隨著儲存容量的爆炸性增長,SAN允許企業獨立地增加它們的儲存容量。SAN的結構允許任何伺服器連線到任何儲存陣列,這樣不管資料置放在哪裡,伺服器都可直接存取所需的資料。因為採用了光纖介面,SAN還具有更高的頻寬。

  因為SAN解決方案是從基本功能剝離出儲存功能,所以執行備份操作就無需考慮它們對網路總體效能的影響。SAN方案也使得管理及集中控制實現簡化,特別是對於全部儲存裝置都叢集在一起的時候。最後一點,光纖介面提供了10公里的連線長度,這使得實現物理上分離的、不在機房的儲存變得非常容易。

  總結:最後概括一下就是,DAS儲存一般應用在中小企業,與計算機採用直連方式,NAS儲存則通過乙太網新增到計算機上,SAN儲存則使用FC介面,提供效能更加的儲存。NAS與NAS的主要區別體現在作業系統在什麼位置,如下圖所示。

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  如今,隨著更多的非結構化資料產生,這對NAS和SAN都是一個挑戰,NAS+SAN將是未來主要的儲存解決方案,也就是目前比較熱門的統一儲存。既然是一個集中化的磁碟陣列,那麼就支援主機系統通過IP網路進行檔案級別的資料訪問,或通過光纖協議在SAN網路進行塊級別的資料訪問。同樣,iSCSI亦是一種非常通用的IP協議,只是其提供塊級別的資料訪問。這種磁碟陣列配置多埠的儲存控制器和一個管理介面,允許儲存管理員按需建立儲存池或空間,並將其提供給不同訪問型別的主機系統。

  統一儲存系統:前端主機介面可支援FC 8Gb、iSCSI 1Gb和iSCSI 10Gb,後端具備SAS 6Gb硬碟擴充套件介面,可支援SAS、SATA硬碟及SSD固態硬碟具備極佳的擴充套件能力。實現FC SAN與IP SAN、各類儲存介質的完美融合,有效整合使用者現有儲存網路架構,實現高效能SAN網路的統一部署和集中管理,以適應業務和應用變化的動態需求。主機介面及硬碟介面均採用模組化設計,更換主機介面或硬碟擴充套件介面,無須更換韌體,可大大簡化升級維護的難度和工作量。