磁盤存儲DAS、NAS、SAN三種模式詳解
目前磁盤存儲市場上，存儲分類（如下表一）根據服務器類型分為：封閉系統(tǒng)的存儲和開放系統(tǒng)的存儲，封閉系統(tǒng)主要指大型機，AS400等服務器，開放系統(tǒng)指基于包括Windows、UNIX、Linux等操作系統(tǒng)的服務器；開放系統(tǒng)的存儲分為：內置存儲和外掛存儲；開放系統(tǒng)的外掛存儲根據連接的方式分為：直連式存儲（Direct-Attached Storage，簡稱DAS）和網絡化存儲（Fabric-AttachedStorage，簡稱FAS）；開放系統(tǒng)的網絡化存儲根據傳輸協(xié)議又分為：網絡接入存儲（Network-AttachedStorage，簡稱NAS）和存儲區(qū)域網絡（Storage AreaNetwork，簡稱SAN）。由于目前絕大部分用戶采用的是開放系統(tǒng)，其外掛存儲占有目前磁盤存儲市場的70%以上，因此本文主要針對開放系統(tǒng)的外掛存儲進行論述說明。
表一：
今天的存儲解決方案主要為：直連式存儲（DAS）、存儲區(qū)域網絡（SAN）、網絡接入存儲（NAS）。
如下表二：
開放系統(tǒng)的直連式存儲（Direct-Attached Storage，簡稱DAS）已經有近四十年的使用歷史，隨著用戶數據的不斷增長，尤其是數百GB以上時，其在備份、恢復、擴展、災備等方面的問題變得日益困擾系統(tǒng)管理員。
主要問題和不足為：
直連式存儲依賴服務器主機操作系統(tǒng)進行數據的IO讀寫和存儲維護管理，數據備份和恢復要求占用服務器主機資源（包括CPU、系統(tǒng)IO等），數據流需要回流主機再到服務器連接著的磁帶機（庫），數據備份通常占用服務器主機資源20-30%，因此許多企業(yè)用戶的日常數據備份常常在深夜或業(yè)務系統(tǒng)不繁忙時進行，以免影響正常業(yè)務系統(tǒng)的運行。直連式存儲的數據量越大，備份和恢復的時間就越長，對服務器硬件的依賴性和影響就越大。
直連式存儲與服務器主機之間的連接通道通常采用SCSI連接，帶寬為10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/s等，隨著服務器CPU的處理能力越來越強，存儲硬盤空間越來越大，陣列的硬盤數量越來越多，SCSI通道將會成為IO瓶頸；服務器主機SCSIID資源有
限，能夠建立的SCSI通道連接有限。
無論直連式存儲還是服務器主機的擴展，從一臺服務器擴展為多臺服務器組成的群集(Cluster)，或存儲陣列容量的擴展，都會造成業(yè)務系統(tǒng)的停機，從而給企業(yè)帶來經濟損失，對于銀行、電信、傳媒等行業(yè)7×24小時服務的關鍵業(yè)務系統(tǒng)，這是不可接受的。并且直連式存儲或服務器主機的升級擴展，只能由原設備廠商提供，往往受原設備廠商限制。
存儲區(qū)域網絡（Storage Area Network，簡稱SAN）采用光纖通道（FibreChannel）技術，通過光纖通道交換機連接存儲陣列和服務器主機，建立專用于數據存儲的區(qū)域網絡。SAN經過十多年歷史的發(fā)展，已經相當成熟，成為業(yè)界的事實標準（但各個廠商的光纖交換技術不完全相同，其服務器和SAN存儲有兼容性的要求）。SAN存儲采用的帶寬從100MB/s、200MB/s，發(fā)展到目前的1Gbps、2Gbps。
網絡接入存儲（Network-AttachedStorage，簡稱NAS）采用網絡（TCP/IP、ATM、FDDI）技術，通過網絡交換機連接存儲系統(tǒng)和服務器主機，建立專用于數據存儲的存儲私
網。隨著IP網絡技術的發(fā)展，網絡接入存儲（NAS）技術發(fā)生質的飛躍。早期80年代末到90年代初的10Mbps帶寬，網絡接入存儲作為文件服務器存儲，性能受帶寬影響；后來快速以太網（100Mbps）、VLAN虛網、Trunk(Ethernet Channel)以太網通道的出現，網絡接入存儲的讀寫性能得到改善；1998年千兆以太網（1000Mbps）的出現和投入商用，為網絡接入存儲（NAS）帶來質的變化和市場廣泛認可。由于網絡接入存儲采用TCP/IP網絡進行數據交換，TCP/IP是IT業(yè)界的標準協(xié)議，不同廠商的產品（服務器、交換機、NAS存儲）只要滿足協(xié)議標準就能夠實現互連互通，無兼容性的要求；并且2002年萬兆以太網（10000Mbps）的出現和投入商用，存儲網絡帶寬將大大提高NAS存儲的性能。NAS需求旺盛已經成為事實。首先NAS幾乎繼承了磁盤列陣的所有優(yōu)點，可以將設備通過標準的網絡拓撲結構連接，擺脫了服務器和異構化構架的桎梏；其次，在企業(yè)數據量飛速膨脹中，SAN、大型磁帶庫、磁盤柜等產品雖然都是很好的存儲解決方案，但他們那高貴的身份和復雜的操作是資金和技術實力有限的中小企業(yè)無論如何也不能接受的。NAS正是滿足這種需求的產品，在解決足夠的存儲和擴展空間的同時，還提供極高的性價比。因此，無論是從適用性還是TCO的角度來說，NAS自然成為多數企業(yè)，尤其是大中小企業(yè)的最佳選擇。
NAS與SAN的分析與比較
針對I/O是整個網絡系統(tǒng)效率低下的瓶頸問題，專家們提出了許多種解決辦法。其中抓住癥結并經過實踐檢驗為最有效的辦法是：將數據從通用的應用服務器中分離出來以簡化存儲管理。
問題：
圖 1
由圖1可知原來存在的問題：每個新的應用服務器都要有它自己的存儲器。這樣造成數據處理復雜，隨著應用服務器的不斷增加，網絡系統(tǒng)效率會急劇下降。
解決辦法：
圖 2
從圖2可看出：將存儲器從應用服務器中分離出來，進行集中管理。這就是所說的存儲網絡（Storage Networks）。
使用存儲網絡的好處：
統(tǒng)一性：形散神不散，在邏輯上是完全一體的。
實現數據集中管理，因為它們才是企業(yè)真正的命脈。
容易擴充，即收縮性很強。
具有容錯功能，整個網絡無單點故障。
專家們針對這一辦法又采取了兩種不同的實現手段，即NAS（Network Attached Storage）網絡接入存儲和SAN(Storage Area Networks)存儲區(qū)域網絡。
NAS：用戶通過TCP/IP協(xié)議訪問數據，采用業(yè)界標準文件共享協(xié)議如：NFS、HTTP、CI
FS實現共享。
SAN：通過專用光纖通道交換機訪問數據，采用SCSI、FC-AL接口。
什么是NAS和SAN的根本不同點？
NAS和SAN最本質的不同就是文件管理系統(tǒng)在哪里。如圖：
圖3 由圖3可以看出，SAN結構中，文件管理系統(tǒng)（FS）還是分別在每一個應用服務器上；而NAS則是每個應用服務器通過網絡共享協(xié)議（如：NFS、CIFS）使用同一個文件管理系統(tǒng)。換句話說：NAS和SAN存儲系統(tǒng)的區(qū)別是NAS有自己的文件系統(tǒng)管理。
NAS是將目光集中在應用、用戶和文件以及它們共享的數據上。SAN是將目光集中在磁盤、磁帶以及聯(lián)接它們的可靠的基礎結構。將來從桌面系統(tǒng)到數據集中管理到存儲設備的
全面解決方案將是NAS加SAN。
