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模块–7网络连接存储(NAS)1学完本模块后，您将能够：•描述NAS、其优势和组件•讨论NAS文件共享协议•描述不同的NAS实施•描述文件级虚拟化2模块7：网络连接存储(NAS)模块7：网络连接存储(NAS)本课程将讲述下列主题：•文件共享技术的演变•NAS的优势•NAS组件•NAS文件共享协议•NASI/O操作第1课：NAS组件和优势3文件共享环境•文件共享使用户能够与其他用户共享文件•文件的创建者或所有者确定要向其他用户授予的访问权限类型•当多个用户同时访问某共享文件时，文件共享环境可确保数据完整性•文件共享方法的示例有：文件传输协议(FTP)分布式文件系统(DFS)网络文件系统(NFS)和通用Internet文件系统(CIFS)对等(P2P)4文件共享技术的演变5NAS设备独立的PC使用文件服务器的文件共享联网PC用于文件共享的便于携带的介质使用NAS的文件共享文件服务器什么是NAS？•使NAS客户端能够通过IP网络共享文件•使用针对文件I/O优化的专用操作系统•使UNIX和Windows用户都能共享数据6它是一个基于IP的专用高性能文件共享和存储设备。NASNAS设备客户端打印服务器应用程序服务器LAN虚拟机管理程序一般用途服务器与NAS设备7应用程序打印驱动程序文件系统操作系统网络接口文件系统操作系统网络接口单一用途NAS设备一般用途服务器（Windows或UNIX）NAS的好处•提高了效率•提高了灵活性•集中存储•简化管理•可扩展性•高可用性–通过本机群集和复制•安全–与行业标准安全相结合，确保实现身份验证、授权和文件锁定•低成本•易于部署8NAS文件共享协议•下面是常见的两种NAS文件共享协议：通用Internet文件系统(CIFS)网络文件系统(NFS)提到NAS，通常会想到传统的NAS设备，它具有自己的文件系统，具有较大的存储容量，具有一定的文件管理和服务功能。NAS设备和客户端之间通过IP网络连接，基于NFS/CIFS协议在不同平台之间共享文件，数据的传输以文件为组织单位.虽然NAS设备常被认为是一种存储架构，但NAS设备最核心的东西实际上在存储之外，那就是文件管理服务。从功能上来看，传统NAS设备就是一个带有DAS存储的文件服务器。从数据的IO路径来看，它的数据IO发生在NAS设备内部，这种架构与DAS毫无分别。而事实上，很多NAS设备内部的文件服务模块与磁盘之间是通过SCSI总线连接的。至于通过NFS/CIFS共享文件，完全属于高层协议通信，根本就不在数据IO路径上，所以数据的传输不可能以块来组织。正是由于这种功能上的重叠，在SAN出现以后，NAS头设备（或NAS网关）逐渐发展起来，NASoverSAN的方案越来越多，NAS回归了其文件服务的本质。由此可知，NAS与一般的应用主机在网络层次上的位置是相同的，为了在磁盘中存储数据，就必须要建立文件系统。有的NAS设备采用专有文件系统，而有的NAS设备则直接借用其操作系统支持的文件系统。由于不同的OS平台之间文件系统不兼容，所以NAS设备和客户端之间就采用通用的NFS/CIFS来共享文件。9什么是文件系统文件系统定义了把文件存储于磁盘时所必须的数据结构及磁盘数据的管理方式。我们知道，磁盘是由很多个扇区（Sector）组成的，如果扇区之间不建立任何的关系，写入其中的文件就无法访问，因为无法知道文件从哪个扇区开始，文件占多少个扇区，文件有什么属性。为了访问磁盘中的数据，就必需在扇区之间建立联系，也就是需要一种逻辑上的数据存储结构。建立这种逻辑结构就是文件系统要做的事情，在磁盘上建立文件系统的过程通常称为“格式化”。•以Windows平台下最常见的FAT文件系统为例。FAT文件系统有两个重要的组成部分：FAT表（FileAllocationTable）和数据存储区。FAT文件系统•FAT表是FAT文件系统的名称来源，它定义了存储数据的簇（Cluster，由2的n次方个Sector组成，n值根据分区大小而定，需综合考虑数据存取效率和存储空间的利用率）之间的链接关系，这种链接关系是一个单向链表，指向0xFF表示结束。依据一个簇编号所用bit数的不同，可分为FAT12、FAT16和FAT32文件系统。•数据区存储的数据包含文件目录项（DirectoryEntries）和文件数据。•文件目录项存储的是一个文件或目录的属性信息，包括文件名称（把目录也看成是文件）、读写属性、文件大小、创建时间、起始簇编号等，一个目录下的每个子目录和文件都对应一个表项记录。文件目录项以固定32字节的长度存储，以树型结构管理，其中根目录的位置是确定的。也就是说，根据分区根目录可以找到下级子目录和文件的起始簇编号，根据下级子目录又可以找到更下级目录或文件的起始簇编号。•可见，FAT表和文件目录项是为了文件的访问和管理而建立的。应用程序要访问一个文件时，根据文件路径（逻辑分区号＋目录，如F:\software）和文件名称（如setup.exe）可从文件目录项中获得存储文件数据的起始簇号，之后从FAT表查询这个簇号对应的链表，就可以获得该文件对应的全部簇编号。从这些簇中读出全部数据，就得到一个完整的文件。CIFS简介•通用网际文件系统（CIFS）是微软服务器消息块协议（SMB）的增强版本，是计算机用户在企业内部网和因特网上共享文件的标准方法。CIFS通过定义一种与应用程序在本地磁盘和网络文件服务器上共享数据的方式相兼容的远程文件访问协议使之能够在因特网上进行协作。CIFS在TCP/IP上运行，利用因特网上的全球域名服务系统（DNS）增强其可扩展性，同时为因特网上普遍存在的慢速拨号连接优化。CIFS利用重定向包可以通过网络发送至远端设备，而重定向器也利用CIFS向本地计算机的协议栈发出请求。•CIFS是一个新提出的协议，它使程序可以访问远程Internet计算机上的文件并要求此计算机的服务。CIFS使用客户/服务器模式。客户程序请求远在服务器上的服务器程序为它提供服务。服务器获得请求并返回响应。CIFS是公共的或开放的SMB协议版本，并由Microsoft使用。•SMB协议现在是局域网上用于服务器文件访问和打印的协议。象SMB协议一样，CIFS在高层运行，而不象TCP/IP协议那样运行在底层。•CIFS可以看做是应用程序协议如文件传输协议和超文本传输协议的一个实现。•一般来说，CIFS使用户得到比FTP更好的对文件的控制。它提供潜在的更直接地服务器程序接口，这比使用HTTP协议的浏览器更好。NFS简介•NFS定义•（NFS）（NetworkFileSystem）是个分布式的客户机/服务器文件系统。NFS的实质在于用户间计算机的共享。用户可以联结到共享计算机并像访问本地硬盘一样访问共享计算机上的文件。管理员可以建立远程系统上文件的访问，以至于用户感觉不到他们是在访问远程文件。•NFS是个到处可用和广泛实现的开放式系统。•NFS设计目标•允许用户象访问本地文件一样访问其他系统上的文件。提供对无盘工作站的支持以降低网络开销。•简化应用程序对远程文件的访问使得不需要因访问这些文件而调用特殊的过程。•使用一次一个服务请求以使系统能从已崩溃的服务器或工作站上恢复。•采用安全措施保护文件免遭偷窃与破坏。•使NFS协议可移植和简单，以便它们能在许多不同计算机上实现，包括低档的PC机。•大型计算机、小型计算机和文件服务器运行NFS时，都为多个用户提供了一个文件存储区。工作站只需要运行TCP/IP协议来访问这些系统和位于NFS存储区内的文件。工作站上的NFS通常由TCP/IP软件支持。对DOS用户，一个远程NFS文件存储区看起来是另一个磁盘驱动器盘符。对Macintosh用户，远程NFS文件存储区就是一个图标。CIFS和NFS区别•1、CIFS•Microsoft推出SMB（servermessageblock）后，进一步发展，使其扩展到Internet上，成为commoninternetfilesystem。•两种资源访问模式：•（1）sharelevelsecurity：所有用户的共享资源访问口令是相同的，主要在win9x中使用；•（2）userlevelsecurity：winNT以后的OS只提供ULS，用于必须提供正确的U/P，并且每个用户权限可以是不同的。•C/S的交互模式：类似于三次握手；三个交互：•（1）协议选择；双方选择合适的协议进行交互；•（2）身份验证；按选定的协议登录server，由server对client进行身份验证；•（3）资源获取；认证通过后，server和client进行交互，进行文件读写等操作。•注意：相同winOS中，所有机器都是对等的，扮演双重角色，可以作sever，也可以是client；•CIFS是一种协议，和具体的OS关系不大，Unix在安装samba后可以使用CIFS；CIFS和NFS的对比•（1）CIFS面向网络连接的共享协议，对网络传输的可靠性要求高，常使用TCP/IP；NFS是独立于传输的，可使用TCP或UDP；•（2）NFS缺点之一，是要求client必须安装专用软件；而CIFS集成在OS内部，无需额外添加软件；•（3）NFS属无状态协议，而CIFS属有状态协议；NFS受故障影响小，可以自恢复交互过程，CIFS不行；从传输效率上看，CIFS优于NFS，没用太多冗余信息传送；•（4）两协议都需要文件格式转换，NFS保留了unix的文件格式特性，如所有人、组等等；CIFS则完全按照win的风格来作。什么是ZFS？•ZFS(ZettabyteFileSystem)是由SUN公司的JeffBonwick领导设计的一种基于Solaris的文件系统，最初发布于2004年9月14日。SUN被Oracle收购后，现在称为OracleSolarisZFS。•ZFS全称是ZettabyteFileSystem，单个ZFS文件系统最多支持256quadrillionzettabytes(ZB),1ZB等于2的70次方字节。相对于传统的EXT、XFS、JFS、ReiserFS或NTFS，ZFS的一个重要侧重点就是突出了对数据完整性的保护。•ZFS文件系统是一种革新性的新文件系统，可从根本上改变文件系统的管理方式，并具有目前面市的其他任何文件系统所没有的功能和优点。ZFS强健可靠、可伸缩、易于管理。•因为其先进性，ZFS被称为最后的操作系统，21世纪最好的操作系统，也曾经被苹果用于MacOSX10.5操作系统中，但是当MacOSX10.6雪豹发布时，大家发现苹果完全弃用了ZFS。•原因可能是，当Oracle收购SUN时，Oracle自己已经有了开源文件系统BTRFS，外界认为它无力分身继续ZFS的开发；另一方面，Netapp称ZFS文件系统侵犯其WAFL专利技术，综合这些，苹果最终停止支持ZFS文件系统。NAS和SAN、FTP的区别•NAS和SAN的最大区别就在于NAS有文件操作和管理系统，而SAN却没有这样的系统功能，其功能仅仅停留在文件管理的下一层，即数据管理。NAS通过提供一个公共的接口实现空间的管理和资源共享，SAN仅仅是为服务器存放数据提供一个专门的快速后方存储通道。•FTP只能将文件传输到本地的目录后才能执行，而网络文件系统可以允许直接访向原端的文件，而不需要将数据复制到本地再访问。NAS和FTP的区别•传统上，中小商业机构会在局域网中部署带操作系统的传统服务器提供文件服务和打印服务。传统的服务器虽然在软硬件方面都能达到这种要求，但这样做往往为公司财务带来沉重的负担。例如，除了初始购买的硬件和软件的费用外，客户端接入的许可证还需要额外购买，而由于复杂的系统需要管理，还需要招聘技术人员。•网络附加存储(NAS)解决方案可以提供集中式的数据存取和共享打印服务，其可以与传统的服务器环境配合工作，并提供数据冗余保护，也不会产生高昂的管理费用。•NAS是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心，以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。它是一种专用数