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关于网络存储技术浅析

编辑:sx_chenl

2016-09-27

本文讲述了关于网络存储技术的内容,供大家参考,接下来我们一起具体阅读下吧。

[摘 要] 网络数据信息爆炸性的增长,使网络存储技术变得越来越重要,已成为Internet及其相关行业进一步发展的关键。本文详细介绍了常见的三种网络存储技术的优缺点及应用范围,并介绍了几种新的网络存储技术,使读者对网络存储技术有一个全面的了解。

[关键词] 网络存储 直接连接存储 网络附加存储 存储区域网络

一、引言

信息是一个企业可持续发展的核心动力之一,信息的可靠存储是一个企业得以正常运作和发展壮大的根本所在。随着越来越多的关键信息转化为数字形式并存储在可管理的介质中,用户对存储和管理信息的能力产生了新的需求。为更有效地使用和管理信息,用户对信息系统的搭建、数据中心的建设、数据的管理模式、数据的有效使用、信息存储介质的选择以及信息的安全存储等方面,提出多样化的要求,以达到数据的最佳利用。

网络存储设备提供网络信息系统的信息存取和共享服务,其主要特征体现在:超大存储容量、大数据传输率以及高可用性。要实现存储设备的性能特征,采用RAID作为存储实体是必然选择。传统的网络存储设备都是将RAID硬盘阵列直接连接到网络系统的服务器上,这种形式的网络存储结构称为(DAS Direct Attached Storage),目前,按照信息存储系统的构成,SAN(Storage Area Net- work)和NAS(Network Attached Storage)是最常见的两种选择。本文将详细介绍这三种存储技术的优缺点和应用范围,并将介绍几种新的网络存储技术。

二、传统网络存储技术

1.DAS存储

直接连接存储(DAS——Direct Attached Storage)是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到服务器上的方式。这种连接方式主要应用于单机或两台主机的集群环境中,主要优点是存储容量扩展的实施简单,投入成本少、见效快。

DAS适用于以下几种情况:(1)服务器在地理分布上很分散,通过SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时;(2)存储系统必须被直接连接到应用服务器,如某些数据库使用的“原始分区”上时;(3)包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用,它们需要直接连接到存储器上。

当服务器在地理上比较分散很难通过远程连接进行互连时,或传输速率并不很高的网络系统,直接连接存储是比较好的解决方案,甚至可能是唯一的解决方案,但是由于DAS存储没有网络结构,存在许多缺点:一方面该技术不具备共享性,每种客户机类型都需要一个服务器,从而增加了存储管理和维护的难度;另一方面,当存储容量增加时,扩容变得十分困难,而且当服务器发生故障时,数据也难以获取。因此,难以满足现今的存储要求。 NAS存储

网络附加存储(NAS——Network Attached Storage)即将存储设备通过标准的网络拓扑结构例如(以太网),连接到一群计算机上,提供数据和文件服务。NAS服务器一般由存储硬件、操作系统以及其上的文件系统等几个部分组成。简单的说,NAS是通过与网络直接连接的磁盘阵列,它具备了磁盘阵列的所有主要特征:高容量、高效能、高可靠。

NAS由于其较好的可扩展性、可访问性、低价位、安装简单、易于管理等优点,广泛应用于电子出版、CAD、图像、教育、银行、政府、法律环境等那些对数据量有较大需求的应用中。多媒体、Internet下载以及在线数据的增长,特别是那些要求存储器能随着公司文件大小规模而增长的企业、小型公司、大型组织的部门网络,更需要这样一个简单的可扩展的方案。

但在实际应用中,NAS也存在着以下不足:(1)在文件访问的速度方面。NAS采用的是File I/O方式,这带来巨大的网络协议开销。正是因为这个原因,NAS不适合在对访问速度要求高的应用场合,如数据库应用、在线事务处理。(2)在数据备份方面。需要占用LAN的带宽,浪费宝贵的网络资源,严重时甚至影响客户应用的顺利进行。(3)在资源的整合和NAS的管理方面。NAS只能对单个存储(单个NAS内部)设备之中的磁盘进行资源的整合,目前还无法跨越不同的NAS设备,难以将多个NAS设备整合成一个统一的存储池,因而难以对多个NAS设备进行统一的集中管理,只能进行单独管理。

3.SAN存储

存储区域网络(SAN--Storage Area Network)是指存储设备相互连接且与一台服务器或一个服务器群相连的网络。其中的服务器用SAN的接入点。SAN是一种特殊的高速网络,连接网络服务器和诸如大磁盘阵列或备份磁带库的存储设备,SAN置于LAN之下,而不涉及LAN。利用SAN,不仅可以提供大容量的存储数据,而且地域上可以分散,并缓解了大量数据传输对于局域网的影响。SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列,不管数据置放在哪里,服务器都可直接存取所需的数据。

SAN的应用主要可以归纳为下面集中应用:构造群集环境,利用存储局域网可以很方便地通过光纤通道把各种服务器、存储设备连接在一起构成一个具有高性能、较好的数据可用性、可扩展的群集环境。(1)数据保护,存储局域网可以做到无服务器的数据备份,数据也可以后台的方式在存储局域网上传递,大大减少了主要网络和服务器上的负载,所以存储局域网可以很方便地实现诸如磁盘冗余、关键数据备份、远程群集、远程镜像等许多防止数据丢失的数据保护技术;(2)数据迁移,可以方便地进行两个存储设备之间的数据移动;(3)灾难恢复,特别是远程的灾难恢复;(4)数据仓库,用来构建一个网络系统的存储仓库,使得整个存储系统可以很好地共享。

在实际应用中,SAN也存在着一些不足:(1)设备的互操作性较差。目前采用最早和最多的SAN互连技术还是FibreChannel,对于不同的制造商,光纤通道协议的具体实现是不同的,这在客观上造成不同厂商的产品之间难以互相操作。(2)构建和维护SAN需要有丰富经验的、并接受过专门训练的专业人员,这大大增加了构建和维护费用。(3)在异构环境下的文件共享方面,SAN中存储资源的共享一般指的是不同平台下的存储空间的共享,而非数据文件的共享。(4)连接距离限制在10km左右等。更为重要的是,目前的存储区域网采用的光纤通道的网络互连设备都非常昂贵。这些都阻碍了SAN技术的普及应用和推广。

三、新的网络存储技术

1.NAS网关技术

NAS网关与NAS专用设备不同,它不是直接与安装在专用设备中的存储相连接,而是经由外置的交换设备,连接到存储阵列上——无论是交换设备还是磁盘阵列,通常都是采用光纤通道接口——正因为如此,NAS网关可以访问SAN上连接的多个存储阵列中的存储资源。它使得IP连接的客户机可以以文件的方式访问SAN上的块级存储,并通过标准的文件共享协议(如NFS和CIFS)处理来自客户机的请求。当网关收到客户机请求后,便将该请求转换为向存储阵列发出的块数据请求。存储阵列处理这个请求,并将处理结果发回给网关。然后网关将这个块信息转换为文件数据,再将它发给客户机。对于终端用户而言,整个过程是无缝和透明的。NAS网关技术使得管理人员能够将分散的NAS filers整合在一起,增强了系统的灵活性与可伸缩性,为企业升级文件系统、管理后端的存储阵列提供了方便。 IP-SAN技术

网络存储的发展产生了一种新技术IP-SAN。IP-SAN是以IP为基础的SAN存储方案,是一种可共同使用SAN与NAS,并遵循各项标准的纯软件解决方案。IP-SAN可让用户同时使用Gigabit Ethernet SCSI与Fibre Channel,建立以IP为基础的网络存储基本架构,由于IP在局域网和广域网上的应用以及良好的技术支持,在IP网络中也可实现远距离的块级存储,以IP协议替代光纤通道协议,IP协议用于网络中实现用户和服务器连接,随着用于执行IP协议的计算机的速度的提高及G比特的以太网的出现,基于IP协议的存储网络实现方案成为SAN的更佳选择。IP-SAN不仅成本低,而且可以解决FC的传播距离有限、互操作性较差等问题。

四、结束语

数据的重要性越来越得到人们的广泛认同。未来网络的核心将是数据,网络化存储正是数据存储的一个发展方向。这里我们简要的介绍了几种当前比较流行的网络存储技术,当前网络存储技术还在不断的快速发展,SAN和NAS的融合、统一虚拟存储技术是未来发展的两个趋势。

参考文献:

[1]江小云:浅谈存储技术的发展历程[J].中国科技信息,2005,(15)

周 可 黄永峰 张江陵:网络存储技术研究[J].电子计算机与外部设备,2005,24(2)

范 涛:网络存储技术的研究与应用[J].福建电脑,2008,(6)

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