Posted on 2010-11-16 16:18
幻海藍夢 閱讀(352)
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DAS、NAS、SAN存儲系統完全分析
存儲這個簡單又復雜的名詞,記錄著人類幾千年的歷史,從歷史一步步走來,人類記錄方式和記錄介質在不斷的演變,到了現代,面對海量的資料,磁盤存儲無疑扮演著一個主要的角色,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:封閉系統的存儲和開放系統的存儲,封閉系統主要指大型機,開放系統指基于包括Windows、Linux、Mac
OS等操作系統的工作站;開放系統的存儲分為:內置存儲和外掛存儲;我們今天討論的是外掛存儲。
開放系統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-Attached
Storage,簡稱FAS);開放系統的網絡化存儲根據傳輸協議又分為:網絡接入存儲 (Network-Attached
Storage,簡稱NAS)和存儲區域網絡(Storage Area
Network,簡稱SAN)。由于目前絕大部分用戶采用的是開放系統,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的外掛存儲進行論述說明。
表一
今天的外掛存儲解決方案主要分為:直連式存儲(DAS)、存儲區域網絡(SAN)、網絡接入存儲(NAS)。
如下表二: 表二
開放系統的直連式存儲(Direct-Attached Storage,簡稱DAS)已經有近四十年的使用歷史。
直連附加存儲( Direct Attached
Storage,簡稱DAS),顧名思義,在這種方式中,存儲設備是通過電纜直接到應用工作站的。I/O(輸入/輸
出)請求直接發送到存儲設備。它依賴于工作站主機,其本身是硬件的堆疊,不帶有任何存儲操作系統。
直連式存儲最大的優點則在于,與主機直連中間沒有通過諸如交換機、網絡設備等所帶來的傳輸延遲或帶寬瓶頸。數據讀取IO性能是最優的。非常適合高性能數據傳輸要求的應用,例如電影、電視的內容制作機構;2、3維海量圖片處理;高性能數據運算(石油、化工、醫療)等。
隨著新一代系統IO總線(PCI-E)的進步,控制器內部處理器性能攀升,再加上外部傳輸協議的不斷更新、進步(SAS、4Gb光纖等)。新的直連方式如雨后春筍,綻放開來。快速淘汰傳統的SCSI方式,其中尤其以ESATA,SAS,FC為主,而目前性能和價格上來分析,SAS無疑最為超值,比如強氧的HD08S直連盤陣,通過
SAS接口與主機相連可提供750MB/s(雙臺綁定)的實際讀寫速度和10TB以上容量。而性能和擴展新更高的FC存儲,則居于中高端領域,象Ciprico
MV4210這樣的4Gb光纖產品,雙臺綁定可提供高達1.2GB/s的帶寬。容量的擴充也突破了傳統模式,通過外部級聯多臺
MV4210,就可以輕松獲取多達40TB的海量容量。
直連容量擴展解決方案

直連式存儲依賴服務器或工作站主機的操作系統進行數據IO讀寫和存儲維護管理,數據備份和恢復要求占用主機資源(包括CPU、系統IO等),數據流需要回流主機再到主機連接著的磁帶機(庫),數據備份通常占用服務器主機資源20-30%,因此許多企業用戶的日常數據備份常常在深夜或業務系統不繁忙時進行,以免影響正常業務系統的運行。直連式存儲的數據量越大,備份和恢復的時間就越長,對主機硬件的依賴性和影響就越大。
同時,最大的優點也是最大的缺點,其只針對所連接的應用端服務器(工作站)具有低延遲,高帶寬的特點,然而其他用戶不得不通過其他方式(比如網絡共享)來訪問DAS的內容,這需要大量的處理器運算,導致數據共享成為最大的難題!
隨著用戶數據的不斷增長,企業規模不斷壯大,DAS無法有效的與工作組其他成員共享文件,提升協同工作效率。其在備份、管理、災備等方面會變得日益困擾系統管理員。尤其對于銀行、電信、實時在線播出等行業7×24小時服務的關鍵業務系統,這是不可接受的。從而演變出SAN,NAS等多種存儲方式。
針對I/O是整個系統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工作站中分離出來以簡化存儲管理。
圖一
圖二
從圖可看出:將存儲器從應用工作站中分離出來,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)存儲區域網絡。
網絡接入存儲(Network-Attached
Storage,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和服務器(工作站)主機,建立專用于數據存儲的存儲私網。隨著IP網絡技術的發展,網絡接入存儲(NAS)技術發生質的飛躍。
早期80年代末到90年代初的10Mbps帶寬,NAS性能受帶寬影響;后來快速以太網(1000Mbps)、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; 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業界的標準協議,不同廠商的產品(服務器、交換機、NAS存儲)只要滿足協議標準就能夠實現互連互通,無兼容性的要求;并且隨著萬兆以太網
(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;
用戶通過TCP/IP協議訪問數據,采用業界標準文件共享協議如:NFS、HTTP、CIFS輕松實現共享。
其次,在企業數據量飛速膨脹中,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自然成為多數企業的最佳選擇。
強氧的NAS系列產品,在兼容上述協議的同時還支持apple的appletalk協議。極大的擴展了NAS的可用性!
強氧NAS系列產品屬于網絡存儲設備,其內部操作系統基于修改和優化的Linux操作系統,完全采用自主開發的管理軟件,管理界面為易于操作管理的WEB方式。整個產品體系結構采用軟硬件一體化的設計思想,通過應用系統與硬件系統的深層次結合,實現了簡便的安裝,同時大大提高了系統的安全可靠性。強氧
NAS系列產品面向各類大中型數據存儲應用,是功能完備、性能強大、安全性高、易于管理、應用豐富的專業網絡存儲系統。它提供的多種應用模式,可以很好的作為企業數據中心、教育資源中心、廣電媒資后臺、監控集中數據、圖書館檔案館大容量后臺、電子政務數據存儲等各行各業的專業存儲設備。并且其高兼容性和易用性方便了不同應用領域的業務無縫集成。
強氧NAS系統,根據性能和容量的不同,分為三種,分別是最高8TB容量雙千兆出口帶寬工作組級NAS-
S4084,最高16TB容量雙千兆出口帶寬部門級NAS-S41604,最高24TB容量四千兆出口帶寬的企業級NAS-
S5248。強氧NAS系統采用EXT3的文件系統類型,提供超過NTFS,EXT2的穩定性,和對大容量陣列支持的同時,EXT3文件系統能夠極大地提高文件系統的完整性,避免了意外宕機對文件系統的破壞。
強氧NAS系統支持特有的NasNow功能,用來設置并監控局域網中所有強氧 NAS主機的網絡信息。利用
Nasnow來實現網絡上NAS的尋找,由于主要采用二層網絡協議完成搜索工作,所以該搜索可以跨網絡搜索,可及時發現強氧
NAS設備,并根據需要修改相關的配置信息。在NASNOW基礎之上,利用MDM實現了多臺 NAS的集中管理。MDM(Multiple Device
Manager)技術又被稱為多設備管理器。MDM使管理員能夠管理多個設備,并加強這些設備的訪問控制。它通過一個中央地點管理多個服務器設備,包括子系統發現功能。
MDM的功能包括網絡中添加新設備的自動發現、對設備的運行記錄進行跟蹤和審計、用于管理用途的群組功能等。
強氧NAS還支持最新的RAID6功能,在RAID5基礎上增加更高的安全級別,特別是在作為大容量離線存儲上,這點尤為重要!
但是NAS在存儲領域應用中,在效能上還是很難滿足各行業要求快速響應的要求,所以SAN作為老牌的存儲方式不斷的進化和演變,成為在線存儲的主要應用方式!SAN:通過專用光纖通道交換機訪問數據,采用FC-AL接口,相對于NAS來說大大縮短延遲系數,提高有效利用帶寬!
NAS和SAN的根本不同點?
存儲區域網絡(Storage Area Network,簡稱SAN)采用光纖通道(Fibre
Channel)技術,通過光纖通道交換機連接存儲陣列和服務器(工作站)主機,建立專用于數據存儲的區域網絡。SAN經過十多年歷史的發展,已經相當成熟,成為業界的事實標準(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1Gbps
發展到目前的4Gbps。
NAS和SAN最本質的不同就是文件管理系統在哪里。如圖:

圖3
由圖3可以看出,SAN結構中,文件管理系統(FS)還是分別在每一個應用工作站上;而NAS則是每個應用工作站通過網絡共享協議(如:NFS、CIFS)使用同一個文件管理系統。換句話說:NAS和SAN存儲系統的區別是NAS
有自己的文件系統管理。
SAN是獨立于服務器網絡系統之外,幾乎擁有無限存儲能力的高速存儲網絡。這種網絡采用高速的光纖通道作為傳輸媒體,以FC(Fiber
Channel,光通道應用協議作為存儲訪問協議,將存儲子系統網絡化,實現了真正高速共享存儲的目標。

強氧的SAN網絡系統,優勢在于其特別針對廣電行業進行優化,支持MAC,PC多平臺,根據策略不同可以做到文件級管理或者卷級管理。并且存儲越多其存儲對應的出口帶寬越大!特別適合多總平臺的在線編輯操作!
強氧的SAN網絡系統是SAN網絡上共享、管理和使用數據的完美途徑。 是專為滿足數據可用性的最高需求的大小型計算環境設計的 64 位簇文件系統。
這項專業技術使多個 Mac 桌面和PC系統通過高速光纖通道網絡共享 RAID 存儲卷標。
每個客戶端可以直接在中央文件系統上讀取和寫入數據,從而增強工作組協作并提高用戶效率。
跨平臺的SAN文件系統可以為多種主機提供對同一數據文件的“數據塊”級的訪問。完全使用Fibre Channel Direct
I/O功能,不在SAN網絡中使用TCP/IP和NFS方式共享文件,從而充分發揮SAN網絡硬件性能,并保證隨著SAN網絡性能的提高而提高。這不僅極大提高了系統性能,而且降低了磁盤存儲成本。
但不可忽視的是,如此一個全光纖網絡所耗費的成本也是昂貴的,我們每一個客戶端都要添加4Gb的光纖卡和存儲系統共享軟件節點,當節點越多的時候,這個問題尤為明顯!如何做到魚與熊掌間的,是當今各公司產品開發的一個重點,也是各個行業急需解決的問題!
從原理來看,NAS是將目光集中在用戶權限管理和文件分類管理以及它們共享的數據上。SAN是將目光集中在磁盤、磁帶以及聯接它們的可靠的基礎結構。所以強氧推出的從桌面系統到數據集中管理到存儲設備的全面解決方案是NAS加SAN的一個完美結合。

如上圖所示,上面是一家很富有的大型制作機構的實際應用流程,圍繞不同工作端的特點分別應用到了不同的存儲解決方案。在關鍵業務,比如剪輯,調色上我們需要大量且快速的共享素材,來進行編輯和調色,所以我們做到SAN里面,而合成,配音,渲染業務,我們做到LAN里,其中合成和渲染所要做到在線是很不現實的,而且按每天的工作量來看,其所要生成的數據量并不大,所以我們進行本地配置DAS的同時用
NAS來通過LAN做素材共享,而且SAN里面的內容我們通過MSCserver共享給LAN里面的客戶端,通過增加網絡帶寬聚合解決了SAN與NAS的數據傳輸,其中NAS在里面起到了文件管理、不同工作組間的權限和配額分配,很完善的解決了數據共享的問題。整個方案是一套跨平臺的數據共享解決方案!
綜述: 無論das\nas\san都有各自的偏重,他們都有各自的優劣勢。
Das:
優勢:最高性能、廉價。劣勢:無法共享、不適合大型工作組。是高性能數據io要求(影視包裝、廣告、電影后期制作等高質量視頻文件的合成、精剪
、較色)和中小型后期制作公司的不二之選。
Nas: 偏重管理性、數據安全性,高性價比。無論什么規模的企業都應該擁有的數據安全保障機制。
San;
性能和管理的集中體現,缺點只是實施和管理成本過高。
推薦:結合目前中國的主流商業情況,應用端工作站外掛直連存儲(DAS),以保證帶寬、解決高性能應用。再通過千兆(或萬兆)以太網絡連接NAS做集中存儲,解決多用戶環境的素材的集中管理和權限分配。這樣的方案性價比出眾,實施成本低,人員維護簡單易行。(如圖)
我們希望 通過上述所有文字,為每位用戶在規劃自己的存儲應用需求時可以清晰的結合自身不同情況以選擇最適合自己的存儲解決方