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主流存储设备的现状和优缺点分析

zol  佚名丨2006-09-18 10:56 标签:大数据 混合云 数据保护 云存储 服务器虚拟化 

对于大多数企业来说,无论其规模大小,都面临各种各样的数据存储挑战:如,数据呈线速增长、需要保证应用性能和可用性、保证业务连续性、需要缩短数据备份,以及怎样应对复杂和难以管理的存储基础设施等等。企业随着规模不断的扩张,上述问题会日渐尖锐。站在企业的立场来看,他们迫切需要适合自身规模、满足其业务需求和预算的企业存储方案。

从直接存储到网络存储,数十年间,存储的技术发展一直在延续,却没有太多令人惊喜的突破。网络存储一词已经出现了十多年时间,其内涵十分丰富。市场之所以需要网络存储,主要是因为直接连接磁盘阵列无法进行高效的使用和管理。与直接连接存储相比,网络存储不仅增加了存储容量的利用率,而且降低了存储管理成本。由于允许IT管理人员利用现有的网络基础设施在多个应用之间共享磁盘阵列的存储容量,所以管理员不仅能在磁盘驱动器上缩减开支,而且还能够从一个中央位置对磁盘阵列进行维护。

DAS-直接连接存储(Direct Attached Storage)

DAS即直连方式存储,英文全称是Direct Attached Storage。中文翻译成“直接附加存储”。顾名思义,在这种方式中,存储设备是通过电缆(通常是SCSI接口电缆)直接到服务器的。I/O(输入/输入)请求直接发送到存储设备。DAS,也可称为SAS(Server-Attached Storage,服务器附加存储)。它依赖于服务器,其本身是硬件的堆叠,不带有任何存储操作系统。


主流存储设备的现状和优缺点分析

DAS直接连接存储已经远远不能满足企业的需求。对于多个服务器或多台PC的环境,使用DAS方式设备的初始费用可能比较低,可是这种连接方式下,每台PC或服务器单独拥有自己的存储磁盘,容量的再分配困难;对于整个环境下的存储系统管理,工作烦琐而重复,没有集中管理解决方案。所以整体的拥有成本(TCO)较高。由于单台计算机对数据远远不能满足企业对数据的要求,这种连接方式已经在企业的解决方案中甚少被采用了。

NAS-网络附加存储(Network Attached Storage)

NAS是英文“Network Attached Storage”的缩写, 中文意思是“网络附加存储”。按字面简单说就是连接在网络上, 具备资料存储功能的装置,因此也称为“网络存储器”或者“网络磁盘阵列”。

主流存储设备的现状和优缺点分析

NAS是一种专业的网络文件存储及文件备份设备,它是基于LAN(局域网)的,按照TCP/IP协议进行通信,以文件的I/O(输入/输出)方式进行数据传输。在LAN环境下,NAS已经完全可以实现异构平台之间的数据级共享,比如NT、UNIX等平台的共享。

一个NAS系统包括处理器,文件服务管理模块和多个硬盘驱动器(用于数据的存储)。 NAS 可以应用在任何的网络环境当中。主服务器和客户端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件,包括SMB格式(Windows)NFS格式(Unix, Linux)和CIFS(Common Internet File System)格式等等。

NAS是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。NAS是部件级的存储方法,它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。NAS是网络技术在存储领域的延伸和发展,数据以文件的形式按照网络协议在客户机与存储设备之间流动,它可以利用NFS实现结构平台的客户机对数据的共享,集成在存储设备内的专用文件服务器提高了文件传输的I/O速度。一旦用户把互连性和多平台性放在首位的时候,对NAS的考虑会多一些。但是,当数据存储发展到一定规模,NAS的缺陷就显现出来,如数据服务和数据管理形成了网络的双重负担;磁盘阵列必须配置专用文件服务器,后期扩容成本高;一般文件服务器没有高可用配置,有单点故障;通过网络协议的访问方式,对存储系统的数据安全构成威胁等。显然,NAS技术不能满足高可靠度的数据存储系统的要求。当多台客户端访问NAS文件系统时,NAS的性能大大的下降,远远不能满足系统的需求。

SAN-存储区域网络(Storage Area Network)

即存储区域网络。它是一种通过集线器、路由器、交换机等连接设备将磁盘阵列、磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速专用子网,但是没有象NAS一样采用文件共享存取方式,而是采用块级别存储的方式。给管理员带来了不必要LUN对应的麻烦,虽然ID通过自己的方法来解决LUN的问题,但都没有真正的解决问题。

SAN包括:FC和iSCSI

FC(Fiber Channel)光纤通道: 和SCIS接口一样光纤通道最初也不是为硬盘设计开发的接口技术,是专门为网络系统设计的,但随着存储系统对速度的需求,才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘是为提高多硬盘存储系统的速度和灵活性才开发的,它的出现大大提高了多硬盘系统的通信速度。光纤通道的主要特性有:热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。它是当今最为昂贵和复杂的存储架构,需要在硬件、软件和人员培训方面进行大量投资。另外,光纤通道使用了RAID控制器,这与其性能承诺背道而驰,管理成本高,相容性不好,通常各厂家的交换设备无法相互混用。RAID控制器也成为了数据进出磁盘阵列的瓶颈和单故障点。

iSCSI(Internet SCSI)互联网小型计算机系统接口: iSCSI是基于IP协议的技术标准,是允许网络在TCP/IP协议上传输SCSI命令的新协议,实现了SCSI和TCP/IP协议的连接,该技术允许用户通过TCP/IP网络来构建存储区域网(SAN)。而在iSCSI技术出现之前,构建存储区域网的唯一技术是利用光纤通道(FiberChannel),该标准制定于20世纪90年代初期,但是其架构需要高昂的建设成本,远非一般企业所能够承受。iSCSI技术的出现对于以局域网为网络环境的用户来说,它只需要不多的投资,就可以方便、快捷地对信息和数据进行交互式传输和管理。它设计是基于FC的高成本,管理难度大的情况研发的,虽然解决了成本问题,但它的性能却远远低于FC,在实际的应用中iSCSI性能远远不能满足实际的要求,这里我们引用了博科大中华区技术总监的一句话。

博科大中华区技术总监司马聪说:iSCSI目前的应用很少,在国内还没有看到比较成熟的案例。

由于iSCSI的出现,很多人错误的将iSCSI理解为SoIP,iSCSI是有RAID控制器对磁盘进行控制,然后将RAID命令及数据进行IP封包在网络上进行传输,在客户端安装对应的驱动后对IP封包进行还原识别。由于传输协议是基于TCP协议传输的,对网络、交换设备的影响极为严重。所以导致iSCSI的性能无法提高上来。

SoIP-基于IP的存储(Storage–over-IP)

SoIP是将IP地址直接映射到每一存储组件,不需要使用成本高昂的专用控制器或汇聚器。IP固有虚拟化的能力,通过使用IP构建存储网络,就不再需要使用成本高昂而使性能下降的虚拟软件。无论物理驱动器在任何物理位置,SoIP都可以利用IP的强大优势对数据进行扩展、条带化处理、镜像处理和传输。

SoIP的奇妙之处创建了一个高效、强大和可扩展的存储平台。在体系结构方面与光纤通道类似,它们都是使用简单而可靠的“initiator-target”(“源-目标”)读写方式。不过,与需要使用昂贵、专用硬件基础设施的光纤通道定制协议不同,SoIP使用标准UDP协议来获得同样高水平的效率和响应速度。结合了与TCP类似的数据包保证方法,但带宽利用率远远超过了90%。磁盘上的数据块被组织为使用简单标识符的地址形式,从而提供了一种高效且可靠的网络存储通信协议,足以支持要求最苛刻的数据中心应用。

利用zetera技术令Z-SAN技术能够提供一些独一无二的功能,包括:

※  将物理磁盘分解为可通过IP进行寻址的虚拟分区;
※  将IP分区“组合”为跨区卷、条带化卷、镜像卷和拥有奇偶保护功能的逻辑卷;
※  不使用昂贵的RAID硬件就可以提供其全部功能及性能特征;
※  可在不降低性能或可管理性的前提下,在数据块级设备上实现全面的文件和卷共享;
※  分布式控制器架构可对容量和性能进行顺畅和不受限制的扩展。
※  Z-FS™文件系统可在块设备上实现文件和卷共享
※  组合后的设备吞吐量成正比增长


比较项目

DAS

NAS

FC

iSCSI

SoIP

连接方式

SCSI数据线

RJ45

10/100/1000M

光纤传输

RJ45

10/100/1000M

RJ45

10/100/1000M

安装

复杂

复杂

复杂

容易

RAID支持

支持

支持

支持

支持

支持

可扩容程度

不可扩容

可扩容/成本高/性能降低

可扩容/成本高/性能降低

可扩容/成本高/性能降低

可扩容/成本低/性能提高

维护程度

简单

复杂

简单

文件共享

支持

支持

块存储

支持

支持

支持

性能

成本

综上所述,我们可以看到了储存设备比较和为了的发展方向,SoIP必定回成为存储界的新霸主。


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