軟考-架構師-第四章-計算機網路 第四節 網路儲存技術(讀書筆記)
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主要針對希賽出版的架構師考試教程《系統架構設計師教程（第4版）》，作者“希賽教育軟考學院”。完成相關的讀書筆記以便後期自查，僅供個人學習使用，不得用於任何商業用途。
第四節 網路儲存技術
目前，主流的網路儲存技術主要有三種，分別是直接附加儲存（Direct Attached Storage，DAS）、網路附加儲存（Network Attached Storage，NAS）和儲存區域網路（Storage Area Network，SAN）。
直接附加儲存
DAS 是將儲存裝置通過 SCSI（Small Computer System Interface，小型計算機系統介面）電纜直接連到伺服器，其本身是硬體的堆疊，儲存操作依賴於伺服器，不帶有任何儲存作業系統。因此，有些文獻也把 DAS 稱為 SAS（Server Attached Storage，伺服器附加儲存）。
適用環境
（1）伺服器在地理分佈上很分散，通過 SAN 或 NAS 在它們之間進行互連非常困難時；
（2）儲存系統必須被直接連線到應用伺服器（例如，Microsoft Cluster Server 或某些資料庫使用的“原始分割槽”）上時；
（3）包括許多資料庫應用和應用伺服器在內的應用，它們需要直接連線到儲存器上時。
由於 DAS 直接將儲存裝置連線到伺服器上，這導致它在傳遞距離、連線數量、傳輸速率等方面都受到限制。因此，當儲存容量增加時，DAS 方式很難擴充套件，這對儲存容量的升級是一個巨大的瓶頸；另一方面，由於資料的讀取都要通過伺服器來處理，必然導致伺服器的處理壓力增加，資料處理和傳輸能力將大大降低；此外，當伺服器出現宕機等異常狀況時，也會波及儲存資料，使其無法使用。目前 DAS 基本被 NAS 所代替。
網路附加儲存
採用 NAS 技術的儲存裝置不再通過 I/O 匯流排附屬於某個特定的伺服器，而是通過網路介面與網路直接相連，由使用者通過網路訪問。
NAS 儲存裝置類似於一個專用的檔案伺服器，它去掉了通用伺服器的大多數計算功能，而僅僅提供檔案系統功能，從而降低了裝置的成本。並且為方便儲存裝置到網路之間能以最有效的方式傳送資料，它專門優化了系統硬體與軟體架構。NAS 以資料為中心，將儲存裝置與伺服器分離，其儲存裝置在功能上完全獨立於網路中的主伺服器，客戶機與儲存裝置之間的資料訪問不再需要檔案伺服器的干預，同時它允許客戶機與儲存裝置之間進行直接的資料訪問，所以不僅響應速度快，而且資料傳輸速率也很高。
NAS 技術支援多種 TCP/IP網路協議，主要是 NFS（Net File System，網路檔案系統）和CIFS（Common Internet File System，通用 Internet 檔案系統）來進行檔案訪問，所以 NAS 的效能特點是進行小檔案級的共享存取。在具體使用時，NAS 裝置通常配置為檔案伺服器，通過使用基於Web 的管理介面來實現系統資源的配置、使用者配置管理和使用者訪問登入等。
NAS 儲存支援即插即用，可以在網路的任一位置建立儲存。基於 Web 管理，從而使裝置的安裝、使用和管理更加容易。NAS 可以很經濟地解決儲存容量不足的問題，但難以獲得滿意的效能。
儲存區域網路
SAN 是通過專用交換機將磁碟陣列與伺服器連線起來的高速專用子網。它沒有采用檔案共享存取方式，而是採用塊（block）級別儲存。SAN 是通過專用高速網將一個或多個網路儲存裝置和伺服器連線起來的專用儲存系統，其最大特點是將儲存裝置從傳統的乙太網中分離出來，成為獨立的儲存區域網路。
FC SAN 和 IP SAN
FC SAN
FC（Fiber Channel，光纖通道）和 SCSI 介面一樣，最初也不是為硬碟設計開發的介面技術，而是專門為網路系統設計的，隨著儲存系統對速度的需求，才逐漸應用到硬碟系統中。光纖通道的主要特性有：熱插拔性、高速頻寬、遠端連線、連線裝置數量大等。它是當今最昂貴和最複雜的儲存架構，需要在硬體、軟體和人員培訓方面進行大量投資。
FC SAN 由三個基本的元件構成，分別是介面（SCSI、FC)、連線裝置（交換機、路由器）和協議（IP、SCSI）。這三個元件再加上附加的儲存裝置和伺服器就構成一個 SAN 系統。它是專用、高速、高可靠的網路，允許獨立、動態地增加儲存裝置，使得管理和集中控制更加簡化。
FC SAN 有兩個較大的缺陷，分別是成本高和複雜性，其原因就是因為使用了 FC。在光纖通道上部署 SAN，需要每個伺服器上都要有 FC 介面卡、專用的 FC 交換機和獨立的佈線基礎架構。這些設施使成本大幅增加，更不用說精通 FC 協議的人員培訓成本。
IP SAN
IP SAN 是基於 IP 網路實現資料塊級別儲存方式的儲存網路。由於裝置成本低，配置技術簡單，可共享和使用大容量的儲存空間，因而逐漸獲得廣泛的應用。
在具體應用上，IP 儲存主要是指 ISCSI（Internet SCSI）。作為一種新興的儲存技術， ISCSI 基於IP 網路實現 SAN 架構，既具備了 IP 網路配置和管理簡單的優勢，又提供了 SAN 架構所擁有的強大功能和擴充套件性。ISCSI 是連線到一個 TCP/IP 網路的直接定址的儲存庫，通過使用 TCP/IP 協議對SCSI 指令進行封裝，可以使指令能夠通過 IP 網路進行傳輸，而過程完全不依賴於地點。
ISCSI 優缺點
ISCSI 優缺點
- ISCSI 優勢
首先，建立在 SCSI、TCP/IP 這些穩定和熟悉的標準上，因此安裝成本和維護費用都很低；其次，ISCSI 支援一般的乙太網交換機而不是特殊的光纖通道交換機，從而減少了異構網路和電纜；最後，ISCSI 通過 IP 傳輸儲存命令，因此可以在整個 Internet 上傳輸，沒有距離限制。
- ISCSI 缺點
儲存和網路是同一個物理介面，同時協議本身的開銷較大，協議本身需要頻繁地將 SCSI 命令封裝到 IP 包中及從 IP 包中將 SCSI 命令解析出來，這兩個因素都造成了頻寬的佔用和主處理器的負擔。但是，隨著專門處理 ISCSI 指令的晶片的開發（解決主處理器的負擔問題），以及 10G 乙太網的普及（解決頻寬問題），ISCSI 將有著更好的發展。