(连载)网络存储导论第三章：存储体系结构基础

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，存储设备与主机的紧密相连，其典型的治理结构是基于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 包括一个非凡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 非凡适合这项应用，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 将有一个非凡的发展。     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 运行要害应用，比如、备份等，以进行数据的集中存取与治理；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治理和备份，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。
图3 -2  多种存储技术图示