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存储体系结构基础知识

发布时间: 2008年09月08日
  3.3 体系结构基础

    3.3.1 直连式存储(Direct Attached Storage)

    由于早期的网路十分简单,所以直连式存储得到发展。到了二十世纪八十年代,计算由大型的集中式系统发展到灵活的客户端服务器分布式模型。正是尚处在初级阶段的局域网推动了这一转变。连接服务器的存储(Server-Attached Storage) 和直连存储类似,但使用的却是分布式的方法,并仰赖与局域网的连接得以实现。随着计算能力,内存,存储密度和网络带宽的进一步增长,越来越多的数据被存储在个人计算机和工作站中。分布式的计算和存储的增长对存储技术提出了更高的要求。

    今天,所有的存储操作都要通过CPU 的I/O 操作来完成。由于使用DAS,存储设备与主机的操作系统紧密相连,其典型的管理结构是基于SCSI 的并行总线式结构。存储共享是受限的,原因是存储是直接依附在服务器上的。从另一方面看,系统也因此背上了沉重的负担。因为CPU 必须同时完成磁盘存取和应用运行的双重任务,所以不利于CPU 的指令周期的优化。

    3.3.2 网络存储设备(Network Attached Storage)

    局域网在技术上得以广泛实施,在多个文件服务器之间实现了互联,为实现文件共享而建立一个统一的框架。随着计算机的激增,大量的不兼容性导致数据的获取日趋复杂。因此采用广泛使用的局域网加工作站族的方法就对文件共享,互操作性和节约成本有很大的意义。NAS 包括一个特殊的文件服务器和存储。

    NAS 服务器上采用优化的文件系统,并且安装有预配置的存储设备。由于NAS 是连接在局域网上的,所以客户端可以通过NAS 系统,与存储设备交互数据。

    另外,NAS 直接运行文件系统协议,诸如NFS,CIFS 等。客户端系统可以通过磁盘映射和数据源建立虚拟连接。

    3.3.3 存储网络(Storage Area Networks)

    一个存储网络是一个用在服务器和存储资源之间的,专用的,高性能的网络体系。它为了实现大量原始数据的传输而进行了专门的优化。因此,可以把SAN 看成是对SCSI 协议在长距离应用上的扩展。

    SAN 使用的典型协议组是SCSI 和Fibre Channel(SCSI-FCP)。Fibre Channel 特别适合这项应用,原因在于一方面它可以传输大块数据(这点类似于SCSI),另一方面它能够实现远距离传输(这点又与SCSI 不同)。

    在2000-2003 年的发展时期,SAN 的市场主要集中在高端的,企业级的存储应用上。


图3-1 网络存储的附加影响

    这些应用对于系统的性能,系统构建的冗余度以及数据整合的便捷都有很高的要求。这里,FC SAN 可以说是一个主要的潮流。随着技术的进步和市场的竞争,2004 年开始, IP SAN 异军突起,作者认为,对于10G 以太网的迅速商业化,IP SAN 将有一个特别的发展。

    3.3.4 SAN 与NAS 区别和联系

    当对SAN 和NAS 进行比较时,这两种相互竞争的技术实际上是互补的。SAN 和NAS 是在不同用户需求的驱动下的独立事件。SAN 是以数据为中心的,而NAS 是以网络为中心的。概括来说,SANs 具有高带宽块状数据传输的优势,而 NAS 则更加适合文件系统级别上的数据访问。用户可以部署 SAN 运行关键应用,比如数据库、备份等,以进行数据的集中存取与管理;而NAS 支持若干客户端之间或者服务器与客户端之间的文件共享,所以用户可使用NAS 作为日常办公中需要经常交换小文件的地方,比如文件服务器、存储网页等。越来越多的设计是使用SAN 的存储系统作为所有数据的集中管理和备份,而需要文件级的共享即File system I/O 则使用NAS 的前端(所谓前端,即只有CPU 及OS,OS 可以是windows 或Unix 的内核或简化版,不包含盘体装载数据),后端还是会集中到SAN 的磁盘阵列中采取数据,提供高性能、大容量的存储设备。

    NAS 和SAN 在以下方面提供互补:

  • NAS 产品可以放置在特定的SAN 网络中,为文件传输提供优化的性能
  • SAN 可以扩展为包括IP 和其他非存储关联的网络协议

    从总体拥有成本(TCO)方面来分析,DAS 由于单独部署的原因造成了总体拥有成本居高不下,部署SAN 可以显著地节用户的投资成本,而Cisco 的多层SAN 更可帮助客户再降低30%的总体拥有成本,同时还提升了高可用性、存储虚拟化和复制能力等功能。
存储网络的演化就是基于DAS,NAS 和SAN 中最佳要素的融合,从而来满足以因特网为中心的商业对存储提出的越来越高的要求。


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