聚焦热点存储新技术

前言和Ultrium存储新技术 　网络在给人类带来安全和方便的同时，也随之给人类带来了不小的麻烦，各种各样的网络攻击给那些对网络依靠性很强的用户带来了无法估量的损失；为了能将网络攻击的损失降低到最低限度，让网络真正能够大放异彩，给人类带来一个多姿多彩的未来，人们推出了网络存储技术，利用该技术确保网络数据存储的安全性、高效性、可靠性、可治理性和快速恢复等特性。下面，笔者就对目前比较有代表性的存储新技术进行一下快速素描，以方便大家能更好地了解和使用针对网络存储的新技术。     Ultrium存储新技术     　　Ultrium技术是一种基于存储技术新标准LTO的一种全新存储技术，而LTO标准技术结合了线性多通道、双向磁带格式的优点，基于服务系统、硬件数据压缩、优化的磁道面和高效率纠错技术，来提高磁带的能力和性能，这种标准技术是由HP公司、IBM公司以及Seagate公司联合制定的线性磁带开放协议，这种开放使得各存储介质、磁带机的生产商以及不同厂商的网络存储产品能能做到更好地兼容。作为存储器产品的主流领先者，HP公司、IBM公司以及Seagate公司决定秉承合作和开放的精神，创造世界上第一个符合开放性标准的存储格式。合作的各方提供了对客户需求的专业分析和相关的技术并把这些成果融合成了这一项最具先进的磁带存储技术，创建了一个强大的数据交换平台。     　　为了能满足更多数据存储用户对数据存储容量的追求，Ultrium存储技术在存储数据时通过使用单卷轮介质，并在中同时对数据进行校验操作、边读边写操作以及数据压缩操作，从而最终实现了数据存储的高容量和高性能的优化，这种技术能够单独操作也可以在自动操作环境中使用。     　　Ultrium格式的存储技术可以使用在对数据进行备份、存储以及归档应用方面，利用该技术可以为大量备份和归档建立一种新的存储基准。Ultrium技术不但拥有接触可靠性及超强性能以及同时满足所有类型客户备份需求的优点，它还能答应用户使用任何满足LTO标准的磁带或驱动器进行交换和互操作，因此该技术非凡适用于系统和的数据存储备份使用。     　　Ultrium技术的设计是基于几种现存的技术且与其兼容，如数据压缩等。符合此格式的产品可以进行校验、边读边写、数据压缩。在如何确保Ultrium格式的可互换性方面，每年通过第三方机构作兼容性测试，以保证这些产品遵守Ultrium磁带格式规格和在不同厂商的Ultrium磁带机产品之间的数据互换性。     　　Ultrium存储技术的另一大优势就是该技术的发展前景很好。目前，Ultrium格式的存储产品已经设计到了第四代，每一代产品的性能和存储能力都要比上一代高一倍。第一代产品中一盘磁带将具有200GB(2:1压缩比例)存储容量。在以后的十年内，一盘磁带的存储容量将会容纳惊人的1.6TB的信息量。所以，Utrium存储技术不仅仅要能满足当前用户对大容量数据存储保护的要求，同时也考虑了对未来超高容量数据存储的需要。     　　此外Ultrium技术在数据备份和恢复操作方面的成功率方面，可以超过其它任何磁带存储技术；而且这种技术还具有很强的数据兼容性，借助该性能用户可以使多种互不兼容的磁带技术同时共存应用在同一个网络系统中。总之，Ultrium技术是一种开放式的磁带格式，换句话说，以合理的价格提供给所有获得知识产权许可的潜在用户。这种技术的“开放”功能为不同厂家间产品的互相兼容方面提供了一种良好的途径。数据存储用户将从这种新兴的存储技术中获益不少，这些用户将有更多的产品和存储介质可以自由挑选。虚拟存储新技术 　　这种存储技术主要是为了提高人们对大容量数据治理能力而出现的，有了这种技术的帮助，人们可以轻松治理比普通存储技术大若干倍的容量信息；使用虚拟存储技术的最主要目的就是为了集中存储资源，以便更好地对大容量数据进行治理存储。     　　简单地说，虚拟存储技术就是对应该技术的产品或者架构被仿真设计为一个普通的类似数据存储磁带机的一种物理存储设备，虚拟存储技术在对数据存储时，通过对“软”技术的治理控制，间接达到对“硬”存储设备的治理和控制；换句话说，人们对虚拟存储技术进行的各种性能操作都会被镜像到另一个物理存储设备上，比方说是一个磁盘或磁盘子系统，而逻辑设备和虚拟设备的特性可以完全不同，应用系统操作的是虚拟设备，而不必关心真正的物理设备是什么。大家知道在使用传统的存储技术来保存数据信息时，每当对计算机系统增加新的存储设备时，都必须重新对整个计算机系统的参数进行一些合适的设置，而每次的新设置都需要多次关机、开机操作，在这频繁的开关过程中就有可能导致系统中的部分数据不能被继续使用，从而中断业务的连续性。针对这种存储的弊病，虚拟存储技术特意简化了对数据存储治理的复杂性，降低存储治理和运行成本。而在虚拟存储环境中，无论网络后端的物理设备发生什么变化，服务器及其应用系统看到的存储设备的逻辑镜像都是不变的，这样，用户将不必关心底层物理环，境的复杂性，只需治理基于异构平台的存储空间，所有的存储治理操作，如系统升级、建立、扩充存储空间、分配虚拟磁盘、改变RAID等就变得非常方便。另外，虚拟存储答应一个用户共享不同供给厂商的存储设备，答应多用户共享同一个存储网络，因此，用户很轻易地增加存储容量和在设备间移动数据。从上面的分析大家不难发现，虚拟存储技术其实只是一种逻辑存储技术，这种存储技术对数据的治理是智能的、有效的；利用该技术，用户可以直接对数据存储空间进行治理和控制，而不是对当前计算机系统所使用的物理存储硬件进行治理和控制。
    　　虚拟存储和网络存储有一种共同的特点，那就是对网络上的数据进行存储治理，从而使网络用户能方便地实现和治理存储网络，不过虚拟存储技术的使用根本还是用来有效提高存储效率，降低存储投资的费用的。比方说，大家在使用普通的磁盘来存储数据时，有时为了满足数据信息量不断增长的需求，经常需要让磁盘保留一定的容量空间，而这种容量空间的保留就会造成30％左右的磁盘容量从来就没有被使用过，这样就会白白地造成了磁盘空间资源的浪费；同时，为了满足系统的镜像等附加功能要求，用户必须购买超过实际数量34倍的磁盘。而虚拟存储技术可以将所有可用的存储设备作为一个存储池来治理，容量可以根据需要进行重新分配或增加，多余的存储容量可以由需要的应用程序加以利用，这样，磁盘容量就会毫无保留地得到了使用，从而从根本上解决了容量上的浪费问题。其实在存储网络刚开始被广泛推出时，人们已经意识到网络存储还不足以真正减轻存储治理的重担。而如何更高效地治理好存储，是各位数据存储用户必须认真思考的问题，所有围绕存储和治理存储努力的目标是如何使存储治理自动化，从而减少人工操作。虚拟存储正是针对这一目标的技术，同时根据客户环境设定自动治理规则、并赋予系统智能化的决策功能，在不久的将来也会成为虚拟技术的一部分。     　　虚拟存储新技术为数据保护以及大容量数据恢复提供了更好的功能，同时还为创建及移动备份拷贝提供了新的途径。该技术提供的镜像功能使系统治理人员可同时在不同的站点复制多个拷贝，这样就无需在不同的磁盘子系统中再进行物理拷贝。充分利用虚拟存储新技术，可以更有效地使用磁盘存储容量，降低拥有以及治理传统磁盘的成本。有了虚拟存储新技术，各级存储用户可以在不需要增加太多成本的基础上，就能根据需要进行任意数量的数据拷贝，为大容量数据的灾难恢复做好了充分预备。网络附加存储技术 　　网络附加存储技术其实就是NAS存储技术，这种技术的英文全称为Network Attached Storage，这种技术通常具有支持各个环境、操作平台、网络连接以及不同存储架构的能力，给存储用户提供一种通用的数据访问能力、无缝的可扩展性能力以及集中的治理能力。     　　网络附加存储的作用其实就象是一个专用的文件服务器，不过该文件服务器与传统的通用服务器有很大的不同，这种服务器在以前的基础上经过“瘦身”，去掉了传统文件服务器中的不适用的大多数计算功能，而仅仅对数据存储用户提供专一的文件系统功能，专门用于数据存储服务，从而大大降低了数据存储设备的成本。与传统文件服务器相比，利用网络附加存储技术的数据不再通过服务器内存转发，直接在客户机和存储设备间传送，服务器仅起控制治理的作用，因而具有更快的响应速度和更高的数据带宽。另外，对服务器的要求降低，可大大降低服务器成本，这样就有利于高性能存储系统在更广的范围内普及应用。在网络附加存储结构中，数据存储系统不再是简单地通过输入输出数据总线附属于某个特定的服务器或客户机，而是直接通过网络连接接口与网络进行相互连接，由数据存储用户直接通过网络来进行访问。     　　 一般来说，网络附加存储系统由存储硬件、操作系统以及文件系统等几个部分组成。为方便存储到网络之间以最有效的方式发送数据，NAS存储技术将存储设备连接到现有的网络上，仅面向用户提供数据和文件服务。这种技术专门优化了系统硬软件体系结构，多线程、多任务的网络操作系统内核非凡适合于处理来自网络的输入输出请求，不仅响应速度快，而且数据传输速率也很高。在网络附加存储方案中，存储设备在功能上完全独立于网络中的主服务器，客户机与存储设备之间的数据访问已不再需要文件服务器的干预，答应客户机与存储设备之间进行直接的数据访问。利用专用的硬件软件构造的专用服务器，与其它资源独立，不会占用网络主服务器的系统资源，不需要在服务器上安装任何软件，不用关闭网络上的主服务器，就可以为网络增加存储设备。     　　NAS存储技术克服了传统共享服务器对数量的限制，它能够支持多平台的数据访问，可以对系统的文件存储和共享进行优化，该技术提供的即插即用功能有利于用户对大容量数据的轻松治理，例如大家将NAS存储设备通过集线器或交换机方便地接入到数据网络上，这种插即用功能为用户提供了易于安装、易于使用和治理、可靠性高和可扩展性好的网络存储解决方案；另外，NAS存储技术具有较好的协议独立性，支持Unix、NetWare、Windows NT、OS/2或Intranet WEB的数据访问，客户端也不需要任何专用的软件，安装简易，甚至可以充当其它机器的网络驱动器，可以方便的利用现有的治理工具进行治理，对协议的支持意味着可以在许多运行不同操作系统的客户机上使用，从而真正意义上地实现数据的异种存储。此外，NAS存储技术不依靠通用的操作系统，无需服务器直接上网，而是采用一个面向用户设计的、专门用于数据存储的简化操作系统，内置了与网络连接所需的协议，因此使整个系统的治理和设置较为简单。　     　　除了上面的功能外，NAS存储技术本身也有不足之处，例如在使用NAS技术在存储备份数据时，要进行带宽消耗，网络带宽要同时满足存储和正常的数据访问，而且NAS存储技术对数据的备份不是集中化的；这些缺点注定了NAS存储技术只能用来解决存储容量不足的问题，而在存储超大容量的信息时难有满足的性能。 SAN存储技术 　　SAN存储技术和上面介绍的NAS存储技术之间有一定的联系，在特定情况下其中一种技术甚至还能够弥补另一种技术的不足。一般来说，用户主要将NAS存储技术用于访问大量存储数据但流量并不大的情况下，而假如大家需要进行T数量级或者P数量级的海量存储，或者进行并发访问多个文件时，使用SAN存储技术是比较理想的选择。     　　SAN存储系统其实是由连接在一个高速的子网上的各种存储设备构成，这个子网中的任何设备可以从自己的主网卸载，而数据流量信息只在自身的网络上传输，因此这种技术能够减少瓶颈，增加数据传输的带宽，同时也便于集成、扩展、治理和改善数据可用性。简单地看，SAN存储系统可以被看作是互连存储设备和服务器的专用光纤通道网络，也可以被看作是可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的光通道的直接连接方式。但无论怎么看待，SAN系统都包括主机、软件、存储、网络以及服务几个部分，该技术将光纤通道集线器，交换和网关等 网络硬件与软件治理功能结合为一体，各种设备和软件不论是否出自同一家公司都可以密切配合，随时随地的实现信息的存储、访问、共享和保护。SAN存储技术在这些设备之间提供端到端的通信，并答应多台服务器独立地访问同一个存储设备。SAN存储技术，不仅可以为用户提供更大容量的数据存储，而且在地域上可以分散。SAN答应任何服务器连接到任何存储阵列，这样，数据不管放在哪里，服务器都可以直接存取所需数据。由于光纤通道是一个连接异构系统和外设的可扩展数据通道，支持几乎不限量的设备互相连接，并答应基于不同协议的传输操作同时进行，因此在多种光通道传输协议逐渐走向标准化并且跨平台群集文件系统投入使用后，SAN系统最终将实现在多种操作系统下，最大限度的数据共享和数据优化治理，以及系统的无缝扩充。
    　　要是把数据当作是一个单一的系统映像来看待的话，SAN存储结构实际上是以一种全共享的方式提供给可扩展的群集。尽管目前使用多路径的SCSI使这种想法成为可能，但可扩展性仍然是存在的一个问题，因为SCSI的距离受到限制。一般的SCSI答应传送距离为25米，同时SCSI连接器的性能也限制了连接到服务器或子系统上的设备数量。SAN答应在分布式处理应用环境中进行有效的负载均衡，在一台服务器上受到处理器限制的应用可以在多台服务器上利用更大的处理器能力得到执行。在SAN存储系统中，用户可以为一个或多个服务器增加存储容量，而且增加操作非常方便。根据SAN 配置和服务器操作系统的不同，能做到服务器不用停机或重新启动就可以增加或移走存储设备。要是新增加的存储设备使用环路拓扑结构与SAN系统相连的话， 那么环路初始化协议可能会影响环路上其它设备的工作，而这个弊端可以通过在连入新存储设备前暂时停顿操作系统到那个非凡环路上所有设备的活动来得到解决。要是存储设备利用交换机直接与SAN系统相连的话，那么有可能所有与SAN相连的系统都能使用到这个存储设备。     　　SAN存储被认为是一种迈向完全开放的技术，而这种开放是指在包括服务器、磁盘、磁带存储和交换机在内的各种水平的SAN环境中，遵循已公布的业界标准，用通用的工具治理、存储数据。完全开放的SAN存储技术可以在不考虑服务器操作系统或存储设备制造商的情况下，将任何平台的服务器、存储系统完整地连接起来，完全实现SAN技术所承诺的一切。完全开放的SAN存储技术能为任何类型服务器、操作系统、应用与文件系统的组合提供存储的集中区域，而封闭的SAN，设备要由单一厂商提供，且通常需要额外的软件占因此，未来完全开放的SAN存储技术可以选择任何厂商的设备，以便将最优秀的存储设备服务器和应用程序集于一身，以更好地满足各种存储需求。 iSCSI存储技术 　　由于SAN存储技术的使用需要高昂的建设成本为基础，这种使用条件让普通的小规模企业对SAN存储技术只能“望洋兴叹”。NAS存储技术尽管使用费用不是很高，不过其带宽消耗是其被广泛使用的致命缺陷，这种技术无法满足人们对大容量数据存储的要求，而且系统难以满足开放性的要求。在这种情况下，人们就自然而然地去寻找一种桥梁技术，而iSCSI存储技术恰恰就是这样的一种“角色”；iSCSI存储技术是一种基于IP协议的存储技术，它拥有SAN存储技术大容量集中开放式存储的特性，这种技术使用户网络可以在接入广域网时在任何位置传输与存储SCSI命令和数据，或者假如在Internet上传输时，可以在接入Internet的位置传输与存储SCSI命令和数据。它还答应利用普通的Ethernet基础设施来建立较小的本地化SAN。所以，iSCSI技术使SAN存储技术能被更广泛地推广使用成为可能。     　　大家知道SCSI技术是一种广泛用于存储设备的标准之一，利用这种SCSI协议标准，磁盘驱动器控制命令和数据可以被发送给驱动器，响应和状态信息以及从存储设备读取的数据通过SCSI控制器进行传输。而iSCSI技术其实是一种在IP网络上运行SCSI协议的技术，这种技术是由美国IBM公司研究推出的，能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择的一种新储存技术，该技术是将现有SCSI接口与以太网络(Ethernet)技术结合，使服务器可与使用IP网络的储存装置互相交换数据信息。iSCSI技术能够实现在IP网络上应用SCSI的目的，这种技术充分利用了现有IP网络成熟性和普及性的特点，为众多中小企业对经济合理和便于治理的存储设备提供了直接访问的能力。与普通的存储技术相比，iSCSI的产生解决了开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题，其优越的性能使其自发布之始便受到市场的关注与青睐。iSCSI技术实现了SCSI协议和TCP/IP协议的连接，对于以局域网为网络环境的用户，只需要不多的投资，就可以方便、快捷的对信息和数据进行交互式传输和治理。在iSCSI存储系统中，存储用户执行命令在SCSI存储设备上保存或访问数据时，系统就能自动对请求命令进行处理并将这个请求转换为一条或多条SCSI命令，然后这些命令被传送给软件或接口卡。命令和数据被封装起来，形成一条由iSCSI包头开头的字节串。然后封装起来的数据被传送到TCP/IP层，而后者将封装起来的数据分为适于网络传输的包。假如需要的话，封装的SCSI命令还可以先进行加密，然后在不安全的网络上传送；接着存储控制器利用iSCSI报头将SCSI控制命令和数据发送到相应的磁盘驱动器上，驱动器再执行初始计算机或应用所请求的功能。尽管SCSI命令和数据预备可以通过使用标准TCP/IP和现成的网络接口卡的软件来完成，但更可能的情况涉及到执行这种功能的专用iSCSI接口卡。     　　现在许多企业内部的局域网几乎都是以TCP/IP协议为基础的，这种小规模的网络系统选用SAN存储技术来确保网络数据安全是不现实的；而iSCSI技术不但价格较目前使用的业界技术标准Fibre Channel 来的低廉，而且系统治理人员也可以用相同的设备来治理所有的网络，并不需要以另外的设备来进行网络的治理。因此从这个意义上来说，iSCSI技术既可以对SAN存储技术进行必要的补充，来实现不间断增长集中存储治理，并且可以和现有的IP网络技术进行良好的整合；还能在存储技术不断进步创新的情况下，对NAS存储技术进行全面的整合，甚至取代NAS存储技术。而目前IP网络的普及性将使iSCSI技术得到了更为广泛的运用，存储数据可以通过局域网、广域网或通过因特网来进行快速存储传输。     　　除上面几种特出的存储技术外，还有很多其它异彩纷呈的新技术不断涌现，恳请各位网友以及这方面的专家予以补充完善！