深入剖析NAS系统

    存储架构日趋重要

　　存储媒体与系统走到21世纪，不管在技术、应用等领域都有着不断的更新、改变，随着不同技术以及数据量的变化与成长，存储产业也不断面临改变。其中的变化包括，国际大厂不断发生的并购行为，从防毒厂商赛门铁克并构存储管理软件大厂Veritas，再到升阳并购磁带大厂StorageTek，以及NAS存储厂商Procom，NetApp并构数据安全厂商Decru，EMC并购Dantz、LEGATTO、Documentum、VMware等公司。这些并购有从服务器大厂将存储纳入重要产品线，也有从数据安全备份角度出发，将存储管理软件纳进资安体系。这一番热闹的并购事件，也反应了存储体系在企业市场所占的重要性。

　　企业存储的架构不像个人计算机，不光只有硬盘、光驱的问题，企业存储从员工计算机中的单机数据、到多台服务器，到网络交换器，再到后端存储设备，都有密切关联。存储媒体好比容器一般，例如硬盘、磁带，不同的存取速度与不同应用，所采用的存储媒体也不尽相同;网络架构有如高速公路，数据存取往来透过光纤或以太网络，但是网络架构的不同，也将影响到数据的存取型态。

　　网络架构大致可分为DAS(Direct-Attached Storage)、NAS(Network-Attached Storage)、SAN(Storage Area Network)。如果以存取速度来论，DAS当然是最快，但是，缺点就是无法资源共享，该存储媒体只能给该服务器进行存取，加上难以扩充。而光纤线路的布建与距离的限制，以及光纤交换器昂贵等，都是考验企业的IT预算，因此，为了解决DAS的部分难题，存储市场出现了SAN(同上)与NAS(同上)两种不同的存储架构。而，NAS是许多没有关键性任务(Mission Critical)的应用上最常使用的存储系统。

　　存储架构在整体IT建设里，其IT预算分配比重有着与日俱增的趋势，1980年代，以服务器主机为中心，1990年代，以网络为中心，到了2000年，则转以资料(Data)为中心。过去数据量并不如今天如此庞大，从前重视CPU的运算处理速度，因此每次Intel推出新的CPU强调的是频率又增进了多少，浮点运算处理能力又提高多少，但是科技演进至今，CPU频率已不再是重点，计算机的处理速度已经不再是信息科技关心的重点，反倒是越来越多数据量的问题开始浮现台面。因此，数据存储在企业IT设备中所占的重要性已越来越高。

　　

　　存储架构在整体IT建设里可依不同时代有不同的比重，1980年代，以服务器主机为中心，1990年代，以网络为中心，2000年，以数据为中心

　　企业信息系统架构从封闭系统转至开放系统

　　80年代，IBM的Mainframe架构，将运算、应用程序、存储、网络等全集中处理，但是它却是一个封闭的系统架构，企业客户只有一个选择就是其专属的解决方案。但是，企业内部的系统可能会有各家不同厂商的产品，但各家产品系统彼此各不同也不通，怎么样整合并让彼此可以交换数据，达到最好的兼容性?成为企业用户一致的心声。信息系统逐渐由封闭系统转为开放系统，例如Microsoft Windows、Unix、Linux、FreeBSD、Novell等操作系统，可以让选择有更多的弹性。

　　虽然从封闭系统转变为开放系统，但是服务器还是处在全能工作的状态，也就是说，一台主机不但处理应用程序，也处理存储，也管理网络等，多重角色扮演往往让服务器加载负荷过重，效能不彰，因此，IT结构开始逐渐分工，往单一角色扮演以达到服务效能最佳化，也就是从通用系统转成专用系统。

　　存储议题对一般个人使用者也许只是关心个人计算机硬盘里的数据备份，因此采购硬盘或刻录机等，但是对于企业存储而言，却是每天MIS人员最关切的议题，这不只包括硬盘存储的容量，更包括网络系统的顺畅与否，磁带保存的状况，系统回复与备份，异地备援等。企业存储往往名称复杂，即使厂商解释的头头是道，使用者仍然是一头雾水，资管人员往往还是不清楚自己适合采用哪一种的存储架构或存储方式。

　　

　　信息时代转变：由通用转专用-多重角色扮演往往让服务器加载负荷过重，效能不彰，因此，IT结构开始逐渐分工，往单一角色扮演以达到服务效能最佳化，也就是从通用系统转成专用系统

　　不过，市场上面常将SAN架构误解释为采用光纤信道(Fiber Channel，FC)的就是SAN，其实正确的SAN应该分为FC SAN与IP SAN两种，而NAS其实就包括在IP SAN里，所以，若将存储类型区分，可分为DAS、FC SAN、IP SAN，IP SAN又包括iSCSI与NAS(NFS/CIFS)。接下来我们将分别解释这其间的差别。

　　各种存储架构简介

　　1. FC SAN

　　顾名思义，FC SAN是采用光纤信道的SAN，也就是服务器透过光纤信道卡(FC HBA)，连接光纤交换器(FC Switch)，再连接后端的存储设备。

　　

　　SAN架构-服务器透过光纤信道卡(FC HBA)，连接光纤交换器(FC Switch)，再连接后端的存储设备。

　　2. IP SAN-NAS(NFS/CIFS)

　　IP SAN就是，服务器透过以太网络连接后端存储设备，后端的存储设备可被看作一台含有档案处理系统的存储服务器，如果采用微软的操作系统，Windows Storage Server 2003，其档案系统名称为CIFS(Common Internet File System);如果是采用Linux、Unix操作系统，其档案系统名称为NFS(Network File System)。

　　其实无论是NFS或CIFS都是让客户端(Client)可以直接存取服务器(Server)里的档案，只要透过这些档案系统，Client就可以在自己的计算机端看到存储服务器上所提供分享的档案目录，并可以直接进行存取，例如微软操作系统的“网络芳邻”就是类似的应用概念，但是比较可惜的是，CIFS只能与自家的Windows系统沟通，NFS也只能跟Linux、Unix沟通，彼此之间并不互相认得。

　　所以，如果前端有多台的邮件服务器(Mail Server)、应用服务器(Application Server)、网页服务器(Web Server)等都采用同一个操作系统平台，在连接后端的存储设备就比较没有系统沟通的问题。 、

　　

　　NAS其实就是一台档案服务器，可以直接连接以太网络，让服务器与客户端(Client)快速的存取档案文件数据

　　3. IP SAN-iSCSI

　　iSCSI(Internet SCSI/SCSI over IP)，其适用于TCP/IP通讯协议，在以太网络上传输SCSI的指令，是一个以IP为主的SAN，好处是让企业不用架设昂贵的光纤信道费用，以现有的以太网络为基础。iSCSI的的好处打破了FC或SCSI的距离限制，并且使多台服务器用享有后端的存储设备资源，并且原本SCSI限制只能连接8或16个设备，iSCSI则允许比前者可连接更多存储设备。

　　NAS与SAN最大的区别在于，档案存取的方式不同。FC SAN、以iSCSI形成的IP SAN是采用区块层级(block-level)的传输方式，NAS则是以档案层级(file-level)的传输方式。不同的档案存取方式，将影响不同的应用层面，例如，电子邮件、网页服务器、多媒体影音串流服务、档案分享等就适用于NAS存储架构。但是若是与数据库有关的应用，则要采用SAN架构，这里指的SAN包括FC SAN与iSCSI。不过，NetApp资深技术总监姜群表示，并不是所有数据库的特性都适合采用SAN，例如微软SQL其程序的特性，非常仰赖本地端磁盘驱动器，在Windows的平台里，对于所存储的LUN(Logic unit number)，Windows server里的档案系统会企图认定这个LUN属于自己的，将会强行控制这个LUN，直接对LUN写入数据，但是并不是所有的服务器都了解哪一块LUN归属于哪一个服务器所有，在SAN的环境下，微软服务器的档案系统将会造成数据存取上的麻烦。因此如果数据库采用的是微软的SQL，在存储架构里也比较适合采用NAS。

　　上述简介目前市场上的存储架构，每一种存储架构都有其优势与缺点，企业适用于哪一种架构多半要看所需的应用是哪一种，不同的应用采用不同的存储架构才能发挥出最大的效能，并不是费用最贵，速度最高就可以达到最好的结果，有的时候企业砸下庞大的IT预算花费，可是实际运行的效能可能只不到一半，其它设备或频宽都属于闲置状态，相当不符合成本效益，造成IT资源的浪费。

　　由于NAS可以应用于任何的网络架构，并且让服务器与客户端(Client)快速的存取档案文件数据。根据IDC的调查显示，NAS存储市场以14.7%的复合成长率年年增长，且2008年的市场规模可达30.8亿美元。根据业界表示，NAS市场因受到SAN的挤压，加上效能并不如SAN快，造成NAS就等于低阶市场应用的代名词。姜群表示，这是存储市场对于NAS的误解。并不是所有的应用都适用于SAN的环境，企业存储目前多半采用NAS与SAN并用的状态。再看各存储厂商的态度，从IBM与NetApp结盟，到hp推出NAS系列产品推向中小企业市场，微软以Windows Storage Server 2003(WSS2003)积极与台湾各本土厂商合作推行NAS存储设备，再到HDS在其新的异质平台整合系统TagmaStore里置入NAS Blade，不但可以整合多种NAS，更可以负载大量NAS系统，且允许NAS与SAN整合，还有存储大厂EMC也推出高阶NAS产品，Celerra NSX，其不但可以支持档案文件虚拟化存储的功能，更可配合信息生命周期管理(Information Life-Cycle Management，ILM)，从上述存储厂商的动作其实不难看出，存储厂商面对NAS存储的企图再起。

　　

　　DAS架构-每一台服务器透过SCSI接口直接连上存储硬件，直接提供服务器存取数据，缺点在于，资源无法共享，从硬件到数据内容都只能被原来所连接的服务器所接管