与NAS面对面 --NAS技术评述-

关于NAS的描述

网络附加存储（NAS）是直接连接到网络（如局域网）的一种存储器，用类似NFS (网络文件系统)或者 CIFS (公用Internet文件系统)等标准化的协议提供文件级的数据访问。
计算机系统通过网络从NAS中访问数据时，将通过一个文件重定向器(File Redirector)，把对本地文件系统 (本地计算机系统)的存取转变成用 TCP 实现的网络操作，连接到一个远程的服务器，其上运行的软件提供支持多个客户访问的文件系统(见图1)。该远程服务器与它连接的存储器称为网络附加存储器。 NAS服务器上的文件系统确定应用客户所请求的数据的位置是在Cache中还是在存储器中。
描述NAS的一个更简单的方法是，与直接连接存储器 (DAS)或者存储区域网络 (SAN)相比，NAS实现的是"文件级I/O"，而DAS和SAN实现的是"块级I/O"。文件级I/O是指为访问文件中的特定信息，要给NAS设备一个形式为"文件句柄：偏移量"的请求，NAS设备有能处理该请求的文件系统，并把该请求转换为磁盘设备上的特定的数据块，NAS设备使用块级I/O访问磁盘设备。对于 DAS和 SAN，所有操作均为块级I/O。图2举例说明了用块级I/O和文件级I/O的操作。

NAS有几种类型的实现途径。早期实现的并且目前仍在使用的方案采用标准服务器 (Unix或 NT/2000)和NFS或CIFS软件，如同局域网上远程文件系统一样操作。某些版本使用标准硬件，装上定制的(或优化的)标准操作系统版本，以改善性能。其他实现使用专门的硬件，称为"瘦服务器"与定制的操作系统 (其中某些系统可能包括Unix内核)，以提供更多专用的硬件和软件，去掉某些标准服务器和操作系统中具有的不必要的功能，从而增加性能和降低成本。某些专用硬件实现用专用的数据移动引擎和分离的接口处理器，性能上极具竞争力。
与NAS不同，DAS是存储器与服务器的直接连接，一般通过标准接口，如SCSI。DAS采用传统的分层结构，即应用层－文件系统－磁盘存储器。在NAS中，Unix或NT/2000应用软件发出一个I/O请求到NAS中的文件系统，该文件系统控制NAS上的数据组织结构。Unix文件系统或NT/2000的I/O系统也会在服务器的存储器中做缓冲操作。服务器应用可以绕过文件系统，直接进行底层I/O操作，由应用软件自身管理数据的位置和结构。此时，也由数据库应用执行它自身的caching。在DAS中，服务器直接拥有存储器，通常与服务器的物理位置比较接近。
DAS是计算机系统进入实际使用以来完成I/O的基本方式，它没有考虑系统之间分享数据的能力，也未提供有效的共享机制。
而SAN是连接存储器相对较新的方法，它采用一个分离的网络 (从传统的局域网分离)连接所有的存储器和服务器。该网络可以采用高性能的实现技术，如光纤通道（Fiber Channel），可以容纳SCSI等协议，使从存储器移动数据块时更为有效，由硬件提供缓冲和传送保证。这在TCP／IP中没有实现。
虽然潜在的应用领域很广，但SAN中未被充分开发的是集中存储器SAN管理和存储器抽象化。存储器抽象化是指存储器的间接表示，也称为 "虚拟化"。这些潜在的特性将极大地提高SAN功能。
SAN和NAS将共存。以上三种存储连接技术在存储业界的今天和未来都将占有一席之地，这三种技术甚至可在同一环境中共存，在特定环境中互为补充。

NAS存储系统继承了普通网络即插即用的先进理念，适应性很广。对于既要解决巨大存储容量的需要、实现网络环境中的高效存储共享，又要求具有低价位和即插即用便利的用户，NAS是首选的存储解决方案。因为NAS价格合理、便于管理、灵活且能实现高效文件共享，特别适合教育、ISP、军队、政府、海关、出版业、影视业以及金融等领域的中小规模用户使用。
应用需求在变化，技术也在进步，因此，NAS的发展趋势包括了NAS技术本身的发展以及相关新技术的发展。
1．NAS技术自身的发展
NAS早期产品相对比较简单。1999年，各大厂商为了抢占市场份额而仓促推出了一些产品，大多数没有采用嵌入式技术，实际上就是将通用服务器中的显示系统去掉，并与存储介质集成到一个机箱中，再加上远程控制系统。
2000年推出的第二代NAS产品，基本上都采用了嵌入式技术设计专用控制板，加上存储设备本身的发展，硬盘容量更大，速度更快，功率更小。第二代NAS产品机箱设计得更加精巧，而且可以多个并联，以获得更大的存储容量。同时支持多种协议，如HTTP、FTP、 SMB、AFP、CIFS等。
目前，在部分NAS产品中采用了比较先进的防崩溃文件系统。防崩溃快速恢复磁盘文件系统将成为第三代NAS设备的基本配置。一般的磁盘文件系统不太适合于海量数据的存储，而新的文件系统则将是专门针对海量数据存储而设计的，自动日志、备份、恢复、存储索引等功能将被集成到文件系统的底层。
NAS设备存储管理软件将作为NAS设备不可分割的一部分，共同构成完整的存储解决方案，成为新的面向网络存储模式的标志性产品。
目前，世界各大存储厂商推出的高端NAS产品将成为SAN和NAS之间的桥梁，其成本远远低于SAN，性能上要高于普通的NAS产品。高端NAS产品使SAN和NAS两种存储解决方案之间的界限变得模糊起来，其最终结果是面向网络存储，成为一种能够满足各种级别数据存储需求的解决方案。
NAS和SAN将共存，并配置在同一环境中使用。两者融合的最初表现是带SAN备份功能的NAS产品（如图4所示）；把SAN的存储设备连接到NAS上是下一步的做法（如图5所示），也有可能把NAS设备直接连到SAN上进行数据存储（如图6所示）。