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解析DAS、SAN和NAS三种服务器存储方式


一、前言

在数据存储种,存储设备与服务器的连接方式通常有三种形式:1、存储设备与服务器直接相连接-DAS架构;2、存储设备直接连入现有TCP/IP的网络中的NAS架构;3、将各种存储设备集中起来组建一个新的存储网络便于数据管理即-SAN架构。

 二、三种存储架构的简单对比
 
1、DAS架构: 直连式存储(Direct-AttachedStorage)
存储设备是通过电缆(通常是SCSI接口电缆)直接挂到服务器总线上。
DAS方案中外接式存储设备目前主要是指RAID、JBOD等。

2、NAS架构:网络附属存储(Network Attached Storage)
存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网)连接
NAS是在网络中放置一个单独的存储服务器,此存储服务器开启网络共享。

3、SAN架构:存储区域网络(Storage Area Network)
SAN连接又分ISCSI(网口)SAS(SAS口)以及FC(光纤口)连接
注:这种连接需要单独的存储产品。可以通过交换机连接。
 
三、存储常用接口:IDE、 SATA、 SCSI、 SAS、 光纤通道
 
         前两种主要是个人电脑上用的,IDE 接口现在很少用了,但老电脑还在用,后面三种主要用在服务器上ATA硬盘一般使用IDE接口,分为PATA硬盘(即parallelATA,并行ATA硬盘接口规范)和SATA硬盘(即serialATA,串行ATA硬盘接口规范)。
 
1、 DAS 直连式存储
 
DAS技术是最早被采用的存储技术,如同PC机的结构,是把外部的数据存储设备都直接挂在服务器内部的总线上,数据存储设备是服务器结构一部分,但由于这种存储技术是把设备直接挂在服务器上,随着需求的不断增大,越来越多的设备添加到网络环境中,导致服务器和存储独立数量较多,资源利用率低下,使得数据共享受到严重的限制。因此适用在一些小型网络应用中。
 
DAS存储更多的依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存储维护管理,数据备份和恢复要求占用服务器主机资源(包括CPU、系统IO等),数据流需要回流主机再到服务器连接着的磁带机(库),数据备份通常占用服务器主机资源20-30%,因此许多企业用户的日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行,以免影响正常业务系统的运行。直连式存储的数据量越大,备份和恢复的时间就越长,对服务器硬件的依赖性和影响就越大。
 
直连式存储与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接,随着服务器CPU的处理能力越来越强,存储硬盘空间越来越大,阵列的硬盘数量越来越多,SCSI通道将会成为IO瓶颈;服务器主机SCSI ID资源有限,能够建立的SCSI通道连接有限。
 
 无论直连式存储还是服务器主机的扩展,从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集(Cluster),或存储阵列容量的扩展,都会造成业务系统的停机,从而给企业带来经济损失,对于银行、电信、传媒等行业7×24小时服务的关键业务系统,这是不可接受的。并且直连式存储或服务器主机的升级扩展,只能由原设备厂商提供,往往受原设备厂商限制。
 
2、NAS 网络接入存储

NAS存储也通常被称为附加存储,改进了DAS存储技术,顾名思义,就是存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网)连接。可以无须服务器直接与企业网络连接,不依赖于通用的操作系统,所以存储容量可以很好的扩展,对于原来的网络服务器的性能没有任何的影响,可以确保这个网络性能不受影响。NAS是文件级的存储方法,它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。如今用户采用NAS较多的功能是用来文档共享、图片共享、电影共享等等,而且随着云计算的发展,一些NAS厂商也推出了云存储功能,大大方便了企业和个人用户的使用。
 
NAS产品是真正即插即用的产品。NAS设备一般支持多计算机平台,用户通过网络支持协议可进入相同的文档,因而NAS设备无需改造即可用于混合Unix/Windows NT局域网内,同时NAS的应用非常灵活。
 
但NAS又一个关键性问题,即备份过程中的带宽消耗。与将备份数据流从LAN中转移出去的存储区域网(SAN)不同,NAS仍使用网络进行备份和恢复。NAS 的一个缺点是它将存储事务由并行SCSI连接转移到了网络上。这就是说LAN除了必须处理正常的最终用户传输流外,还必须处理包括备份操作的存储磁盘请求。
 
3、SAN 存储区域网络存储
 
SAN存储技术的支撑技术就是光纤通道――FC技术,与前面介绍的NAS存储技术完全不同,它不是把所有的存储设备集中安装在一个服务器中,而是通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机,形成一个光纤通道存储在网络中,然后在于企业的局域网进行连接,这种技术的最大特性就是将网络和设备的通讯协议与传输介质隔离开,可以在同一个物理连接上传输,高性能的存储系统合宽带网络使用,使得系统在构建成本和复杂程度上大大降低。SAN经过十多年历史的发展,已经相当成熟,成为业界的事实标准(但各个厂商的光纤交换技术不完全相同,其服务器和SAN存储有兼容性的要求)。
 
SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法,并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSI和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSI存储结构的布局限制。特别重要的是,随着存储容量的爆炸性增长,SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列,这样不管数据置放在哪里,服务器都可直接存取所需的数据。因为采用了光纤接口,SAN还具有更高的带宽。
 
因为SAN解决方案是从基本功能剥离出存储功能,所以运行备份操作就无需考虑它们对网络总体性能的影响。SAN方案也使得管理及集中控制实现简化,特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候。最后一点,光纤接口提供了10公里的连接长度,这使得实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。
 
总结:最后概括一下就是,DAS存储一般应用在中小企业,与计算机采用直连方式,NAS存储则通过以太网添加到计算机上,SAN存储则使用FC接口,提供性能更加的存储。NAS与NAS的主要区别体现在操作系统在什么位置,下图我们做了统一总结。



   如今,随着更多的非结构化数据产生,这对NAS和SAN都是一个挑战,NAS+SAN将是未来主要的存储解决方案,也就是目前比较热门的统一存储。既然是一个集中化的磁盘阵列,那么就支持主机系统通过IP网络进行文件级别的数据访问,或通过光纤协议在SAN网络进行块级别的数据访问。同样,iSCSI亦是一种非常通用的IP协议,只是其提供块级别的数据访问。这种磁盘阵列配置多端口的存储控制器和一个管理接口,允许存储管理员按需创建存储池或空间,并将其提供给不同访问类型的主机系统。
 
  统一存储系统:前端主机接口可支持FC 8Gb、iSCSI 1Gb和iSCSI 10Gb,后端具备SAS 6Gb硬盘扩展接口,可支持SAS、SATA硬盘及SSD固态硬盘具备极佳的扩展能力。实现FC SAN与IP SAN、各类存储介质的完美融合,有效整合用户现有存储网络架构,实现高性能SAN网络的统一部署和集中管理,以适应业务和应用变化的动态需求。主机接口及硬盘接口均采用模块化设计,更换主机接口或硬盘扩展接口,无须更换固件,可大大简化升级维护的难度和工作量。

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