专题16《NAS技术与应用基础》(V10)

NAS技术与应用基础作者：关春天工号：02673课程目的学完本课程后，学员能够知道：NAS的发展历程NAS包含的协议基础NAS存储特点、与其它存储的区别NAS应用及产品介绍NAS发展前景目录NAS发展历史NAS协议基础、特点NAS存储特点、与其它存储的区别NAS应用和产品介绍NAS发展前景介绍NAS发展历史（一）说起NAS（NetworkAttachedStorage）的历史就不能不从NFS说起，上个世纪80年代中期，Sun公司推出一种开放式的技术NFS（NetworkFileSystem）---用于在不同机器，不同操作系统之间通过网络互相分享各自的文件。当然，基于NFS协议的文件共享主要是面向各种各样的UNIX平台，而那个时候Linus还没有诞生，直到1991年Linus才在大学中完成了linux最初内核的编写。而大家不禁会问那么Dos,Novell,Windows平台是怎么进行文件共享的？NAS发展历史（二）答案就是：SMB(ServerMessageBlock)/CIFS(CommonInternetFileSystem)什么是SMB/CIFS？依照微软的意思，CIFS是为客户系统在网络上向服务器请求文件和打印服务的开放跨平台的运行机制。它是建立在广泛应用于个人电脑和工作站等操作系统的标准服务器消息块(SMB)协议。实际上，SMB是一个通过网络在共享文件，设备，命名管道之间操作数据的协议。而CIFS是SMB的一个公共版本。NAS发展历史（三）NAS与NFS,SMB/CIFS协议的产生和发展有着必然的联系，但显然不是鸡生蛋，蛋生鸡的关系。NAS作为一种概念是1996年从美国硅谷提出的，而NAS产品真正广受关注则是从.Com热潮开始，并在1999年达到高潮。那时，很多.Com公司用NAS提供E-mail服务、Web服务。NAS发展历史（四）NAS的存储架构从发展的过程来看，大致可分为以下4种通用的文件服务器架构即通用的文件服务器+普通的操作系统对外提供基于CIFS或NFS服务，一般情况下，此文件服务器的硬件就是普通的PC。此外，对外提供的文件服务由于安装的操作系统的不同，而有一定的限制。譬如windows操作系统一般提供基于CIFS协议的文件服务，unix/linux系统提供基于NFS协议的文件服务。NAS发展历史（五）NAS发展历史传统的NAS机头+DAS存储架构即指专业的存储厂商提供基于自己开发的软硬件结构的NAS机头，并且NAS机头和存储池直接相连对外提供基于CIFS和NFS协议的文件服务，这种结构的缺点是NAS机头和存储资源一体，不便于扩展。集成式的NAS架构即指传统的NAS机头的存储服务管理功能独立出来成为专门存储服务器，通过基于FC接口和后段存储网络（SAN）直接相连，注意后端的存储网络是非共享的（不需要经过交换机），这也是集成式的NAS架构和网关式的NAS架构的差异。NAS发展历史（六）NAS发展历史网关式的NAS架构即指传统的NAS机头的存储服务管理功能独立出来成为专门存储服务器，通过存储交换机（基于FC,IP）和共享的存储网络（SAN）相连,初步实现NAS和SAN的融合。这也正迎合了目前各个主流存储厂商号称“统一存储”的说法。具体的实现方法，由于厂家各异，从核心技术角度，大致分为两类：一类是以NetApp为代表,技术核心是：专有的DataONTAP操作系统+WAFL(WriteAnywhereFileLayout)专有文件系统；另一类是以EMC为代表，技术核心是：windowStorageServer操作系统+SAK（ServerApplianceKit）目录NAS发展历史NAS协议基础、特点NAS存储特点、与其它存储的区别NAS应用和产品介绍NAS发展前景介绍NAS包含的协议基础NFS协议介绍SMB/CIFS协议介绍NFS,SMB/CIFS比较NFS协议的标准化，最新发展状况NAS包含的协议基础——NFS协议介绍（一）NFS-NetworkFileSystem的缩写，NFS是由Sun开发并发展起来的一项用于在不同机器，不同操作系统之间通过网络互相分享各自的文件。NFSserver也可以看作是一个FILESERVER,它可以让你的PC通过网络将远端得NFSSERVER共享出来的档案MOUNT到自己的系统中，在CLIENT看来使用NFS的远端文件就象是在使用本地文件一样。NFS协议从诞生到现在为止，已经有多个版本，如NFSV2（rfc1094）,NFSV3（rfc1813）,最新的版本是V4（rfc3010）。V3相对V2的主要区别：1.文件尺寸V2最大只支持32BIT的文件大小(4G),而NFSV3新增加了支持64BIT文件大小的技术。2.文件传输尺寸V3没有限定传输尺寸，V2最多只能设定为8k，可以使用-rsizeand-wsize来进行设定。3.完整的信息返回V3增加和完善了许多错误和成功信息的返回，对于服务器的设置和管理能带来很大好处。NAS包含的协议基础——NFS协议介绍（二）4.增加了对TCP传输协议的支持V2只提供了对UDP协议的支持，在一些高要求的网络环境中有很大限制，V3增加了对TCP协议的支持5.异步写入特性6.改进了SERVER的mount性能7.有更好的I/OWRITES性能。8.更强网络运行效能，使得网络运作更为有效。9.更强的灾难恢复功能。NAS包含的协议基础——NFS协议介绍（三）NAS包含的协议基础——NFS协议介绍（四）NFSV3能否使用异步写入，这是可选择的。NFSV3客户端发送一个异步写入请求到服务器，在给客户端答复之前服务器并不是必须要将数据写入到存储器中（稳定的）。服务器能确定何时去写入数据或者将多个写入请求聚合到一起并加以处理，然后写入。客户端能保持一个数据的copy以防服务器不能完整的将数据写入。写入存储器之前不能再响应任何的写入请求。当客户端希望释放这个copy的时候，它会向服务器通过上述操作过程，以确保每个操作步骤的完整。异步写入能够使服务器去确定最好的同步数据的策略。使数据能尽可能的同步的提交和到达。与V2比较来看，这样的机制能更好的实现数据缓冲和更多的平行（平衡）。而NFSV2的SERVER在将数据写入存储器之前不能再响应任何的写入请求。NAS包含的协议基础——NFS协议介绍（五）V4相对V3的改进：1.改进了INTERNET上的存取和执行效能2.在协议中增强了安全方面的特性3.增强的跨平台特性NAS包含的协议基础——NFS协议介绍（六）RPC（RemoteProcedureCall）NFS本身是没有提供信息传输的协议和功能的，但NFS却能让我们通过网络进行资料的分享，这是因为NFS使用了一些其它的传输协议。而这些传输协议用到这个RPC功能的。NAS包含的协议基础——NFS协议介绍（七）可以说NFS本身就是使用RPC的一个程序，或者说NFS也是一个RPCSERVER。所以只要用到NFS的地方都要启动RPC服务，不论是NFSSERVER或者NFSCLIENT。这样SERVER和CLIENT才能通过RPC来实现PROGRAMPORT的对应。可以这么理解RPC和NFS的关系：NFS是一个文件系统，而RPC负责信息的传输。NAS包含的协议基础——NFS协议介绍（八）SMB技术的发展开始于八十年代，出现过很多版本的SMB协议。但是最通用的(在Windows98,WindowsNT,Windows2000andXP)是NTLM0.12版本。SMB可以运行在TCP/IP，NetBEUI，DECnet和IPX/SPX协议之上。如果SMB执行于TCP/IP，DECnet或则是NetBEUI之上，那么NETBIOS名字必须被使用。NETBIOS名字用来在网络上鉴别一台计算机。NAS包含的协议基础——SMB/CIFS协议介绍（一）客户端和服务器建立SMB会话过程介绍：①开始于客户端向服务器请求一个NETBIOS会话。客户端发送它的已编码的NETBIOS名字到SMB服务器(它们在139端口监听连接请求)。服务器接收到NETBIOS名字后回复一个NETBIOS会话数据报给有效的会话连接。客户端在建立了连接之后才能进入访问。②客户端发送一个SMBnegprot请求数据报(negprot是磋商协议“negotiateprotocol”的简写)。客户端列出了它所支持的所有SMB协议版本NAS包含的协议基础——SMB/CIFS协议介绍（二）NAS包含的协议基础——SMB/CIFS协议介绍（二）客户端和服务器建立SMB会话过程介绍：③通过磋商之后，客户端进程向服务器发起一个用户或共享的认证这个过程是通过发送SesssetupX(SesssetupX是会话建立和X“SessionsetupandX”的简称)请求数据报实现的。客户端发送一对登录名/密码或一个简单密码到服务器，然后服务器通过发送一个SesssetupX应答数据报来允许或拒绝本次连接。④在客户端完成了磋商和认证之后，它会发送一个TconX数据报并列出它想访问的特定网络资源的名称，之后服务器会发送一个TconX应答数据报以表示此次连接是否接受或拒绝。在SMB中有两种安全模式“共享”级的安全模式这种安全模式需要一个访问网络上共享资源的密码。用户通过这个密码来访问网络资源(IPC，磁盘，打印机)。他可以是网络上任何一个知道共享资源服务器名字的用户。“用户”级的安全模式这是在第一种模式上的增强版。它坚持使用一对登录名/密码来访问共享资源。所以如果一个用户想访问这种类型的共享资源，就必须同时提供登录名和密码。NAS包含的协议基础——SMB/CIFS协议介绍（三）相同点：都是基于文件系统都是基于C/S(Client/Server)结构都能提供不同OS系统数据共享NAS包含的协议基础——NFS,SMB/CIFS比较（一）不同点：NFS主要面向UNIX/LINUX系统间文件数据共享SMB/CIFS主要面向Windows系列平台数据共享NFS的不安全性--没有真正的用户验证机制,而只有对RPC/Mount请求的过程验证机制，而SMB/CIFS能提供基于用户/密码的验证以及ACL方式等NFS服务需要提供较多端口，安全隐患较大NAS包含的协议基础——NFS,SMB/CIFS比较（二）总之，NFS和SMB/CIFS都能提供文件数据共享，并且在不同的OS平台上，都有相关的软件或插件支持。比如在UNIX/LINUX平台，可以通过Samba软件和Windows平台实现文件共享，在Windows平台可以安装微软的SFU(ServiceForUnix)工具包来实现NFSServer/Client功能。NAS包含的协议基础——NFS,SMB/CIFS比较（三）NFS发展历程：1984:NFSversion2–Aimedathomedirectoriesandmailboxes1987:FirstattemptatsecureNFS1991:FirstNFS/TCP1992:NFSversion31993:SPECSFSbenchmarkforNFSdebuts1997:OracledatabasecertifiedoverNFS/NetAppfilers1998:SecureNFSviaKerberosV52000:NFSemergesasstorageprotocolforHPCNFSv4–2002:Firstclient(Windows-basedHummingbird)–2003:RFC3530issued–2003:Firstserver(NetApp)–2004:FirstUNIX-basedclientandserver(AIXfromIBM)NAS包含的协议基础——NFS协议的标准化，最新发展状况目录NAS发展历史NAS协议基础、特点NAS存储特点、与其它存储的区别NAS应用和产品介绍NAS发展前景介绍NAS存储特点、