SAN和NAS.

1SAN和NAS第一讲2一、传统存储1、传统存储面临挑战传统的存储模式是：总线连接存储BAS——BusAccessStorage，也叫直接连接存储DAS——DirectAccessStorage.32、DAS结构总线连接存储是以服务器为中心的存储结构。各种存储设备通过IDE、SCSI等I/O总线，经过一个通用的服务器连接在网络上。如客户服务器(C/S)结构。存储器与服务器之间通过传统的I/O总线通信。4DAS结构53、数据的访问过程客户端如果需要访问存储器数据，必须先给文件服务器发送请求信息；文件服务器解析这个请求，并发送访问信息给存储器驱动程序；驱动程序驱动存储器访问数据，并发送至文件服务器内存。由服务器把文件传送给客户机。客户端要回写数据，则经过一个相反的过程。解释：网络结构发展的三个阶段；C/S中数据库服务器的工作举例。64、结论服务器实际上起到存储转发数据的作用。这一存储体系结构存在以下一些不可克服的缺点，已经不能够满足网络时代的应用需求。75、DAS的缺点容量限制:存储容量的扩展依赖于所连接的服务器，如果服务器的接口的可以挂接的驱动器数已满（并行SCSI总线最多可连接15台设备），就只有另购服务器实现扩容。这就是现阶段大型网络动辄挂接几十个数据库服务器的原因。I/0瓶颈问题。连接距离有限:并行SCSI总线的最长距离只有25米。数据不易于共享和管理:数据依附于服务器分散存储，且数据访问依赖于特定的平台和文件系统，数据不易共享和管理。8二、网络存储结构——NAS和SAN91、网络存储的两项新技术网络时代的到来使存储技术发生了巨大变化，需求推动着发展，已经进入了网络存储的时代。存储领域近期发展起来的两项十分引人注目的技术是：网络附加存储NAS（NetworkAttachedStorage）；存储区域网络SAN（StorageAreaNetwork）。102、SAN的优点能共享存储资源，并对其实施集中管理，存储设备不再属于哪个服务器。能为网络上的应用系统提供丰富、快速、简便的存储资源；已经成为当今理想的存储管理和应用模式。11三、NAS——NetworkAttachedStorage网络附加存储121、网络附加存储系统结构NAS系统拥有一个专用的服务器。服务器上安装着一个优化的文件管理系统和“瘦”操作系统。其作用类似于一个专用的文件服务器。这种专用文件服务器去掉了通用服务器原有的大多数计算功能，仅仅提供文件系统有关管理功能，用于存储服务。NAS系统中的核心——操作系统是经过特殊定制的，专门服务于文件请求。且与主要的网络环境兼容，基本结构如图2所示。13142、NAS存储系统的特点NAS存储系统的特点是通过基于IP网络的网络文件协议向各种客户端提供文件级I/O服务。客户端可以在NAS存储设备提供的目录或设备中进行文件级操作。153、NAS文件访问过程（1）当一个用户或应用程序试图访问文件时，经过解释的I/O请求被重定向到网络传输路径。（2）I/O请求经过IP网络传输到NAS服务器端。（3）由那里的网络文件协议接收，解包，建立客户端和块设备的映射关系。（4）最后将正常的I/O操作请求交给服务器上的文件系统处理。从而使客户端可以像本地存储器一样在目录引导下对文件进行操作了。164、NAS结构存在的问题（1）数据传输能力受限在NAS中根本的问题是：NAS系统专用服务器中数据传输是通过现有局域网实现的。局域网原本是用来实现消息传递的，适合短暂的突发数据传输，不能满足大容量连续数据传输的要求;如：网络上大量计算机之间的通信会占用有限的网络带宽。当网络规模较大时，必然会导致数据传输速率减慢。17（2）可扩展性有限。虽然当存储空间不足时，在网络中增加NAS服务器非常容易，但新的NAS设备要求有新的IP地址，无法与原有的NAS设备集成为一体，也就不能形成一个连续的文件系统，从而增加了存取和管理的复杂度。18NAS结构存在的问题（3）数据备份能力有限数据备份能力有限，并且NAS不能对数据库服务提供有效的支持：NAS设备不能支持存储设备之间的直接备份，只能采用基于网络的备份，这样会在数据备份时占用大量的网络带宽，严重影响网络上其他应用的运行，而且数据备份的速度也相对较慢。由于NAS系统是面向文件的，采用的是NFS和CIFS这类网络文件访问协议，而不是块协议或数据库协议，因而使得NAS不能支持数据库服务。这一缺陷致使NAS的应用范围极大受限。195、NAS小结虽然与直接连接存储相比，NAS结构已经在速度、可靠性等方面有很大的改善，但仍然存在一些难以解决的问题。NAS技术的引入并没有解决根本问题，仅仅是一种过渡性的解决方案，真正解决问题还需要新型的网络存储技术。目前，企业级应用异常火热。原因。20四、SAN——StorageAreaNetwork存储局域网络211、什么是SAN？SAN是一种面向网络的存储结构；它是一种以数据存储为中心的计算机网络。SAN采用可扩展的网络拓扑结构连接服务器和存储设备。将数据的存储和管理集中在相对独立的专用网络中。SAN面向服务器提供数据存储服务。SAN中用服务器实现存储网和应用网间的连接与隔离。22可以使用特殊的网络连接，使服务器和存储设备之间具有多路、可选择的数据交换能力。使存储设备从服务器附属中分离出来，独立的通过网络与服务器相连。这就消除了原来存储结构在可扩展性和数据共享方面的局限性。建立了一种完全基于网络的数据共享和可扩展性机制。232、SAN工作特点通过协议映射，SAN中存储设备如磁盘或磁带，均表现为服务器节点上的“网络磁盘”。从对服务器操作系统编程的观点看，这些网络盘与本地盘一样，服务器节点可以像操作本地SCSI硬盘一样对其发送SCSI命令。后继的工作由SAN相关协议完成。故，从用户角度看，SAN的所有存储设备就是服务器的SCSI硬盘。24SCSI命令通过SAN的FCP（光纤通道协议）、iSCSI、SEP等协议的封装后，由服务器发送，经由SAN网络传递至存储设备，接收并执行。服务器节点可以对“网络磁盘”进行各种块操作，包括FDISK、FORMAT等，也可以进行文件操作，如拷贝文件、创建目录等。253、SAN功能模型——工作原理：SAN存储相当SCSI盘带来的技术问题简述26274、SAN技术的主要优点与BAS、NAS相比，SAN的主要优点是：（1）SAN技术为每台主机提供了更多的可控存储容量SAN本身没有提高单个磁盘驱动器的容量，也没有增加主机系统中支持的主机I/O控制器的数量。SAN是通过网络连接，提高可连接到每台主机I/O控制器的设备数。实际上，主机I/O控制器发出的SCSI命令通过网络协议封装后可传送到SAN的任何存储设备。28SAN就是一种面向存储的计算机网络系统，故它可以通过级联网络交换机和集线器来扩展容量。这对原来的存储结构，无论如何是断不能做到的。光纤仲裁环网能支持127台设备，用交换机结构的光纤网和IP网络，可以认为SAN具有无限寻址的能力。29（2）可提供更高的传输带宽目前光纤网络可提供2Gb/s的带宽，而千兆以太网可提供1Gb/s的带宽。与共享带宽的总线和网络相比，显然，使用基于交换机的SAN，为数据存取提供了更好的带宽可扩展性，网络的传输带宽可以成倍地增长。30（3）、可提供更长的连接距离SAN能以高速在长距离上运作：在采用光纤通道协议(FibreChannelProtocol,FCP)的FC-SAN中，使用单模光纤且不使用重发器，就可支持长达10公里的数据传输；使用IP网络进行数据传输的IP-SAN则可以在广域网上传输数据，从而使数据的存取不再受区域的限制。31（4）具有数据可用和共享方面的优势服务器和数据的分离以及面向网络的集中存储使数据的安全性和可用性大大提高。例如：1、存储附属于服务器：服务器故障存储故障。2、利用SAN的远距离连接能力，通过远程数据镜像操作：即使系统遭受区域灾害（如洪水、火灾、大规模电力故障等），也能保持数据的7*24小时可用，并可快速完成数据的恢复。面向网络的集中存储和多路径的数据交换使数据共享变得非常容易。325、SAN将成为网络存储的主角调查显示，2000年SAN在全球存储市场中占16%的份额，2005年将达到52%。从中国市场看，2000年SAN占8%的市场，2005年将超过42%。33目前，几乎所有的主流存储厂商都打出了SAN的大旗（IBM,思科，华为），与此同时，业界也出现了SSP（存储服务供应商）的概念，它们为客户提供存储服务、托管中小企业的存储业务。数据中心服务供应商也开始提供更多存储服务。优点。SAN将成为网络化计算与应用时代的主流存储技术，是可以肯定的。346、国内的SAN产品清华大学高性能计算技术研究所在承担国家“863”高科技项目中，研制开发出SAN的系列存储网络系统软件MStor。该系统可支持FCP、iSCSI协议，具有存储管理、存储虚拟化、数据容灾等系统组件，是国内首家拥有自主知识产权的SAN产品，已应用于油田、教育等行业。华为、浪潮已经开发了SAN专用硬件和相应软件。如SAN-iSCSI交换机等35结束语NAS和SAN是目前网络存储的主流技术，二者在不同的应用领域各有所长，还出现了二者相互融合的趋势。随着SAN在IP网络中的成功应用，以其成本的低廉、与当前已经存在的大量应用网络系统的同构性、和虚拟存储技术的广泛应用，SAN极有可能成为下一阶段的存储网络的主导方向。存储虚拟化、数据高可用和容灾支持将是SAN发展的关键技术。36END