網路儲存技術比較研究論文

摘 要：隨著資訊科技的飛速發展，網路儲存已成為資訊社會不可或缺的關鍵技術之一，本文深入分析網路儲存技術的現狀及存在的問題，重點討論當前網路儲存的兩大主流技術NAS和SAN的主要的特點，相對於傳統網路儲存技術他們的優缺點，最後，提出一些較高可行性的儲存解決方案。

關鍵詞：網路儲存；NAS；FC SAN；IP SAN

回顧計算機技術的發展歷程，不難發現計算機核心技術主要有三次大的遷移，計算機發明初期由於主要用於科學計算，因此中央處理器CPU的計算能力是研究的核心技術；隨後計算機網路大面積應用，使計算機通訊成為耗費時間最多的事件，因此如何提高網路頻寬的技術成為熱點；現今，計算機的主要應用模式己轉化為資料的儲存和訪問，儲存技術業已成為計算機核心熱點技術。

受機械部件自身效能的限制，磁碟儲存裝置資料訪問時間平均每年只提高7％～10%，而資料傳輸率也只是以每年提高20%的速度發展。根據摩爾定律，計算機中央處理器和記憶體以平均每18個月增長一倍的速度發展。根據吉爾德定律，網路頻寬以每6個月增長一倍的速度發展。很顯然處理器、網路頻寬和磁碟IO之間的效能差距越來越大，而計算機系統性能的提高受限於系統中最慢的部件。因此，資料的存取速度己經成嚴重影響計算機系統的效能。傳統的儲存技術難以解決這一問題，採用新的儲存技術，提高資料儲存的I/O效能的需求越來越迫切。

１ 直接附加儲存(Direct Attached Storage，DAS )

直接附加儲存，是傳統的.儲存模式，以伺服器為中心的儲存結構，將儲存裝置通過傳統的I/O匯流排、SCSI介面或光纖通道直接接駁到伺服器上使用，資料的讀寫、儲存直接傳送到儲存裝置端。DAS不帶作業系統，所有的輸入輸出操作都要通過伺服器實現。如果需要訪問儲存器上的資料，必須先給檔案伺服器傳送請求資訊。

DAS的主要優點是特別適合地理上分散分佈的伺服器環境和儲存系統必須直連到應用伺服器上的場合。

DAS的不足一是安裝、除錯比較煩瑣 , 也沒有獨立的儲存作業系統，易造成網路癱瘓。二是因DAS採用異地備份 , 所以備份操作複雜。三是雖然DAS依靠雙伺服器實現雙機容錯功能 ,但若兩臺伺服器同時出故障 , 則無法進行正常資料儲存。

２ 網路附加儲存（Network Attached Storage，NAS）

網路附加儲存是提供檔案級服務的儲存裝置，通過標準的網路拓撲結構連線到一組計算機上，通過網路檔案系統（NFS）或者基於I P網路的網路檔案協議等標準的協議提供檔案級的資料訪問。NAS實際是一種帶有網路檔案瘦伺服器的儲存裝置。

NAS是以儲存裝置為中心，採用可伸縮的網路拓撲結構，通過具有高傳輸速率的光通道的直接連線方式，提供SAN內部任意節點之間的多路可選擇的資料交換，並且將資料儲存管理集中在相對獨立的儲存區域網內。

NAS 的優點：一是易於安裝的即插即用性。NAS內建了網絡卡，通過交換機直接連線到網路中，基本上不需特別設定就可支援多個計算機平臺使用。二是極易部署性。NAS 裝置可放置於任何地方，只通過網路連線，使用者可直接在網路上存取資料。這既減輕了應用伺服器的系統開銷，又顯著改善了網路效能。三是安全性高。NAS通常將作業系統駐留在主機板晶片內，大大提高了整個系統的穩定性和病毒防犯能力。四是擴充方便。NAS 裝置本身內建了多個 I/O 介面，使擴充其儲存容量極為方便，同時也允許在網路中自由增加 NAS 裝置。NAS 為當今異構平臺使用統一儲存系統提供瞭解決方案。

NAS 的不足：一是NAS同樣採用普通資料網路傳輸備份和恢復，備份時網路頻寬的消耗較大，當網路上有其他大資料流量時會嚴重影響系統性能。二是由於儲存資料通過普通資料網路傳輸， 因此易產生資料洩漏安全問題。三是NAS儲存只能以檔案方式訪問，而不能直接訪問物理資料塊，因此對事務處理和資料庫等應用無能為力。

３ 儲存區域網路（Storage Area Network，SAN）

網路儲存的主角SAN是一種以資料儲存為中心，面向網路的儲存結構。目前常見的可使用SAN技術主要有兩種，一種是採用的是光通道（FC，Fiber Channel）技術，即FC SAN；另外一種技術是利用基於高速乙太網協議（TCP/IP協議）的網際網路小型計算機系統介面（iSCSI）技術，即IP SAN。

（１）FC SAN

FC SAN通過一個或多個光纖通道交換機以網路拓撲形式為主機伺服器和儲存裝置提供互聯。FC SAN 實際是一種專門為儲存建立的獨立於TCP/IP 網路之外的專用網路。它的核心是 FC（Fiber Channel） ，其中的伺服器和儲存系統各自獨立，地位平等 ，SAN 的介面通常不是乙太網，而是小型計算機系統介面（SCSI）、序列儲存結構（SSA）、企業系統連線 (ESCON)、高效能並行介面（HIPPI）或是光纖通道。通過光纖裝置進行連線，使用FC通訊協議的SAN網路我們稱為FC SAN。

FC SAN的優點：一是允許使用者獨立增加儲存容量，當資料容量增大時，可以隨時追加儲存空間，相比傳統的儲存架構SAN有更為出色的可擴充套件性優勢。SAN可不停止系統執行進行應用伺服器和儲存資源的追加和置換。二是具有更高的頻寬。因採用了光纖介面，利用光纖通道技術，SAN傳輸資料效率更高，特別是在傳輸大資料塊時。三是顯著減少備份和恢復的時間，可以靈活地進行時間表/許可權管理以及備份/災難恢復控制，容易通過計劃任務使備份資料免除人為干預，同時減少網路上的資訊流量。四是管理更為方便。SAN採用的集中式管理軟體允許遠端配置、監管和無人值守執行。五是SAN使用RAID硬體或軟體確保儲存的可靠性，從使用方面來講，在很大程度上提高了系統的可靠性和可用性。

FC SAN 的不足：一是價格昂貴。不論是 ＳＡＮ 陣列櫃還是光纖通道交換機價格都很昂貴，就連伺服器上使用的光通道卡的價格也是不易被小型企業所接受；二是由於必須單獨建立光纖網路，因此異地擴充套件比較困難；三是雖然光纖通道技術標準存在，但SAN本身缺乏統一標準，所以多個廠商生產的SAN產品互操作性極差。目前，一些 SAN 廠商試圖通過SNIA 等國際組織來制定統一的SAN產品標準，以便逐步解決互操作問題。

（２）IP SAN

隨著資料在遠端儲存需求的擴大，網路儲存領域產生了一些新的技術熱點，網際網路小型計算機系統介面（iSCSI）技術就是其中之一，iSCSI協議利用普通的 TCP/IP網來傳輸本該用SAN來傳輸的SCSI資料塊，從而達到通過網路進行I/O操作的目的，我們稱為基於IP協議的SAN。

IP SAN既有同NAS一樣的前端管理部分，又能像SAN一樣提供裸裝置供主機使用。相對於需要單獨建立光纖網路的FC SAN，IP SAN的成本要少很多。同時隨著千兆網的普及，萬兆網也逐漸的進入主流，使 IP SAN 的速度相對 FC SAN 來說並沒有太大的劣勢。

IP SAN的優點：一是IP SAN融合了FC SAN和NAS的優勢，使網路儲存更為高效、同時又大大的降低了成本，提高了系統的靈活性。二是iSCSI協議整合了現有的主流儲存協議SCSI和主流網路協議TCP/IP，實現了儲存和網路的無縫融合。

IP SAN的不足：一是當前能提供完整的IP SAN解決方案的廠商較少，同時對管理者技術要求也高；二是通過普通網絡卡存取iSCSI資料時，解碼成SCSI需要中央處理器進行運算，無形中增加了系統的效能開銷；三是由於使用資料網路存取，存取速度要受網路執行狀況的影響。

４ 結束語

通過以上比較研究， 四種網路儲存技術各有優劣。對於小型且服務較為集中的商業企業，可採用簡單的 DAS 技術方案 。對於中小型商業企業，他們伺服器數量比較少，有一定的資料集中管理需求，但沒有大型資料庫需求，NAS具有安裝管理方便、價格平民化等優點，自然成為儲存的優選方案。特別是對於部門伺服器或獨立工作組級的客戶，更能充分享受NAS效能價格比的好處。

對於大中型商業企業，FC SAN和IP SAN則是較好的選擇。如果希望使用儲存的伺服器相對比較集中， 且對系統性能要求極高，可考慮採用FC SAN技術方案。FC SAN一直以來是構建儲存網路的首選，以效能穩定可靠，技術成熟著稱，在關鍵應用領域的高可靠性毋庸置疑。對於希望使用儲存的伺服器相對比較分散，又對效能要求不是很高的，可以考慮採用IP SAN技術方案。IP SAN在近年有了較快發展，很多廠商的IP SAN產品銷路很好，IP SAN的市場份額有了較大的增長，不過總體來說，目前仍然還是FC SAN佔據上風，它廣泛的用於商業企業級資料儲存、伺服器叢集、遠端災難恢復、Internet資料服務等多個領域。

參考文獻：

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