存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)是以一種結(jié)構(gòu)連接的存儲(chǔ)，通常通過交換機(jī)連接，使許多不同的服務(wù)器能夠輕松訪問存儲(chǔ)設(shè)備。從服務(wù)器應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)的角度來看，訪問SAN中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或直接連接的存儲(chǔ)之間沒有明顯區(qū)別。存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)與直接連接存儲(chǔ)(DAS)一樣，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行塊訪問。
網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)是一種遠(yuǎn)程文件服務(wù)方法。它不是在文件系統(tǒng)上使用軟件，而是使用遠(yuǎn)程協(xié)議(如SMB或NFS)將文件訪問重定向到另一設(shè)備。該設(shè)備作為具有自己的文件系統(tǒng)的服務(wù)器運(yùn)行，處理文件I/O，并啟用文件共享和集中數(shù)據(jù)管理。
SAN與NAS的決策通常歸結(jié)為用戶存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型。在比較SAN與NAS時(shí)，請記住NAS最終會(huì)將文件I/O請求轉(zhuǎn)換為附加到其上的存儲(chǔ)設(shè)備的塊訪問。SAN也是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的首選，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是駐留在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。雖然NAS可以處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，但它通常用于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要由文件、電子郵件、社交媒體、圖像、視頻、通信以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫之外的幾乎任何類型的數(shù)據(jù)組成。
用于存儲(chǔ)的對象I/O變得更加普遍，這主要?dú)w功于其在云存儲(chǔ)中的巨大用途。因此，與塊存儲(chǔ)一起使用的SAN與具有文件存儲(chǔ)的NAS之間的明顯區(qū)別變得模糊。
當(dāng)供應(yīng)商從塊或文件轉(zhuǎn)移到對象I/O以滿足其存儲(chǔ)需求時(shí)，用戶仍然希望以他們習(xí)慣的方式訪問數(shù)據(jù)：塊存儲(chǔ)用于SAN或文件存儲(chǔ)用于NAS。供應(yīng)商提供的系統(tǒng)具有前端系統(tǒng)，可呈現(xiàn)NAS或SAN體驗(yàn)，而后端則基于對象存儲(chǔ)。
文件vs.塊vs對象
文件I/O以與用戶在計(jì)算機(jī)上的驅(qū)動(dòng)器上相同的方式讀取和寫入數(shù)據(jù)，使用分層結(jié)構(gòu)，文件夾內(nèi)的文件可以位于更多文件夾中。NAS系統(tǒng)通常使用這種方法，它有許多好處：
•當(dāng)使用NFS和SMB(最常見的NAS協(xié)議)時(shí)，用戶可以像本地和外部驅(qū)動(dòng)器一樣復(fù)制和粘貼文件或整個(gè)文件夾。
•IT部門可以輕松管理這些系統(tǒng)。
塊I/O將每個(gè)文件或文件夾視為更小數(shù)據(jù)位的各種塊，并將每個(gè)塊的多個(gè)副本分布在SAN系統(tǒng)中的各種驅(qū)動(dòng)器和設(shè)備上。這種方法的好處包括：
•更高的數(shù)據(jù)可靠性。如果一個(gè)驅(qū)動(dòng)器或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，仍可訪問數(shù)據(jù)。
•更快的訪問。文件可以從最靠近用戶的塊重新組裝，不需要通過文件夾層次結(jié)構(gòu)。
對象I/O存儲(chǔ)將每個(gè)文件視為單個(gè)對象，類似于文件I/O，并且沒有嵌套文件夾的層次結(jié)構(gòu)，如塊I/O。使用對象存儲(chǔ)，所有文件或?qū)ο蠖挤湃胍粋€(gè)巨大的數(shù)據(jù)池或平面數(shù)據(jù)庫中?；谝呀?jīng)與文件相關(guān)聯(lián)或由對象存儲(chǔ)操作系統(tǒng)(OS)添加的元數(shù)據(jù)來找到文件。
對象存儲(chǔ)是三種方法中最慢的，主要用于云文件存儲(chǔ)。但是，訪問元數(shù)據(jù)的方式的最新進(jìn)展以及對快速閃存驅(qū)動(dòng)器的使用的增加縮小了對象、文件和塊之間的速度差距。
NAS vs.SAN的使用
SAN與NAS的主要區(qū)別在于每種類型的存儲(chǔ)方式對用戶的影響。
NAS系統(tǒng)或設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)連接到網(wǎng)絡(luò)，因此在用戶看來就像任何其他網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備一樣。用戶連接到NAS訪問它上面的文件。NAS設(shè)備具有管理用戶計(jì)算機(jī)請求的任何數(shù)據(jù)的寫入和讀取的操作系統(tǒng)。
一旦將其安裝在用戶的計(jì)算機(jī)上，SAN將顯示為本地驅(qū)動(dòng)器。這意味著它將作為本地驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行，用戶計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)將處理讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)的命令。這使用戶可以像對待任何其他本地驅(qū)動(dòng)器一樣對待它，包括在其上面安裝軟件的能力。
SAN vs.NAS的連接
NAS系統(tǒng)可以是單個(gè)設(shè)備中的一個(gè)服務(wù)器或一組驅(qū)動(dòng)器或服務(wù)器。這可以讓NAS系統(tǒng)直接連接到網(wǎng)絡(luò)，通常使用連接到以太網(wǎng)交換機(jī)的以太網(wǎng)電纜。
相反，SAN是由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(如iSCSI或光纖通道)連接在一起的驅(qū)動(dòng)器、設(shè)備或服務(wù)器池。
以太網(wǎng)和光纖網(wǎng)絡(luò)多年來一直以速度為基礎(chǔ)進(jìn)行競爭。然而，這種優(yōu)勢一直體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，因?yàn)樗哂懈苯拥倪B接，而不必通過以太網(wǎng)連接的TCP/IP處理。鑒于此，當(dāng)數(shù)據(jù)速度相等時(shí)，結(jié)構(gòu)最終具有I/O速度優(yōu)勢，因?yàn)楫?dāng)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和用戶之間傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)的接觸次數(shù)較少。
NAS的優(yōu)勢
易用性是NAS的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢。NAS系統(tǒng)中的元數(shù)據(jù)具有層次性和可讀性。用戶可以使用簡單的文件系統(tǒng)瀏覽器來查看文件名，并將它們組織成易于命名的文件夾。
使用NAS，用戶可以協(xié)作和共享數(shù)據(jù)，無論他們身在何處。NAS可以輕松地從任何聯(lián)網(wǎng)設(shè)備訪問文件和文件夾。
NAS還以低于SAN的成本提供高容量。NAS設(shè)備將存儲(chǔ)合并到一個(gè)地方，并支持?jǐn)?shù)據(jù)管理和保護(hù)任務(wù)，如歸檔、備份和云存儲(chǔ)。NAS可以處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如音頻、視頻、網(wǎng)站、文本文件和微軟Office文檔。
NAS設(shè)備可以配備更多或更大的磁盤以擴(kuò)展存儲(chǔ)容量。這種方法稱為放大NAS。它們也可以聚集在一起以進(jìn)行橫向擴(kuò)展存儲(chǔ)。高端NAS設(shè)備可以容納足夠的磁盤來支持RAID。
NAS支持兼容便攜式操作系統(tǒng)接口的文件訪問，便于集中管理安全性和文件訪問，并確保多個(gè)應(yīng)用程序可以共享橫向擴(kuò)展NAS設(shè)備，而無需一個(gè)應(yīng)用程序覆蓋另一個(gè)應(yīng)用程序正在使用的文件。
NAS的缺點(diǎn)
NAS速度不夠快，無法滿足高性能應(yīng)用的需求。如果有太多的用戶在同時(shí)請求系統(tǒng)的情況下可能讓系統(tǒng)崩潰，它可能會(huì)進(jìn)一步減速。然而，在更新的NAS系統(tǒng)中，無論是與HDD結(jié)合使用還是作為全閃存系統(tǒng)，都可以緩解速度問題。
NAS可能會(huì)出現(xiàn)可擴(kuò)展性問題。添加太多NAS設(shè)備可能導(dǎo)致NAS蔓延，尤其是在必須單獨(dú)管理所有設(shè)備的情況下。集群或橫向擴(kuò)展NAS被設(shè)計(jì)用于緩解該問題。
數(shù)據(jù)完整性可能會(huì)成為一個(gè)問題，因?yàn)槲募到y(tǒng)會(huì)在邏輯或物理磁盤卷中存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)和文件內(nèi)容。如果文件服務(wù)器斷電，系統(tǒng)必須執(zhí)行文件系統(tǒng)檢查(也稱為fsck)以驗(yàn)證數(shù)據(jù)的狀態(tài)。根據(jù)NAS系統(tǒng)，執(zhí)行文件系統(tǒng)檢查(也稱為fsck)所涉及的延遲可能很大。
NAS使用RAID也可能存在問題，因?yàn)镽AID達(dá)到了可擴(kuò)展性限制。重建時(shí)間可能需要數(shù)天的時(shí)間，這種情況只會(huì)隨著多TB容量驅(qū)動(dòng)器變得更加普遍而變得更糟。
SAN的優(yōu)點(diǎn)
SAN將原始存儲(chǔ)視為IT可以在需要時(shí)集中管理和分配的資源池。由于SAN通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接，因此使用SAN的數(shù)據(jù)傳輸和訪問速度比NAS快，所有一切都如此。
SAN系統(tǒng)具有高度可擴(kuò)展性?？梢愿鶕?jù)需要添加容量。部署SAN的其他原因包括持續(xù)可用性和彈性。高可用性SAN設(shè)計(jì)為沒有單點(diǎn)故障，從高可用性SAN磁盤陣列和帶有冗余關(guān)鍵組件和SAN冗余連接的交換機(jī)開始。
SAN的缺點(diǎn)
成本和復(fù)雜性是SAN的主要缺點(diǎn)。這些系統(tǒng)的硬件很昂貴，而構(gòu)建和管理它們需要專業(yè)知識(shí)和技能。
SAN遠(yuǎn)比NAS復(fù)雜，有專用線纜，通常是光纖通道，但可以使用以太網(wǎng)，以及專用交換機(jī)和存儲(chǔ)硬件。光纖是專門為存儲(chǔ)而開發(fā)的，因?yàn)樵谶^去十年中，在協(xié)議取得進(jìn)展之前，以太網(wǎng)不夠可靠，無法傳輸數(shù)據(jù)塊。但光纖通道SAN需要專業(yè)知識(shí)以及專用連接。
雖然SAN具有高度可擴(kuò)展性，但垂直擴(kuò)展SAN陣列的能力有限。一旦達(dá)到向上擴(kuò)展限制，就必須移動(dòng)到更高性能的存儲(chǔ)陣列或添加多個(gè)存儲(chǔ)陣列。越來越多的SAN磁盤陣列通過支持橫向擴(kuò)展來避免這個(gè)問題，其中添加了可同時(shí)擴(kuò)展容量和性能的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。
DAS如何適應(yīng)
DAS(直連式存儲(chǔ))是未連接到網(wǎng)絡(luò)的專用服務(wù)器或存儲(chǔ)設(shè)備。DAS最簡單的例子是計(jì)算機(jī)的硬盤。要訪問DAS上的文件，用戶必須能夠訪問物理存儲(chǔ)設(shè)備。
DAS可以勝過NAS，特別是對于計(jì)算密集型軟件程序。但是在使用DAS時(shí)，必須單獨(dú)管理每個(gè)設(shè)備上的存儲(chǔ)，從而增加了系統(tǒng)管理的復(fù)雜性。DAS系統(tǒng)通常不提供SAN和NAS中常見的高級(jí)存儲(chǔ)管理特性，如復(fù)制、快照和瘦配置。
DAS也不能實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶之間的共享存儲(chǔ)。并且因?yàn)橹挥幸粋€(gè)主機(jī)訪問DAS設(shè)備，所以只有一部分可用存儲(chǔ)最終被使用。
統(tǒng)一存儲(chǔ)的興起
統(tǒng)一存儲(chǔ)的出現(xiàn)使存儲(chǔ)管理員可以靈活地在同一陣列上運(yùn)行塊或文件。這些多協(xié)議系統(tǒng)在一個(gè)存儲(chǔ)平臺(tái)上整合基于SAN塊的數(shù)據(jù)和基于NAS文件的數(shù)據(jù)?？蛻艨梢詮腟AN或NAS開始，稍后再添加支持和適當(dāng)?shù)倪B接?；蛘咚麄兛梢再徺I支持SAN和NAS的存儲(chǔ)陣列。
統(tǒng)一存儲(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)
《計(jì)算機(jī)周刊》編輯Antony Adshead與GlassHouse公司前技術(shù)顧問(現(xiàn)為戴爾EMC的顧問工程師)Andrew White談?wù)摻y(tǒng)一存儲(chǔ)的挑戰(zhàn)和好處。
統(tǒng)一存儲(chǔ)使用文件和塊協(xié)議。它可以使用文件協(xié)議(如SMB和NFS)以及塊協(xié)議(如FC和iSCSI)。
這些系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們比傳統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)需要更少的硬件。更新的統(tǒng)一存儲(chǔ)產(chǎn)品正在整合云存儲(chǔ)和存儲(chǔ)虛擬化。
主板可能孕育未來
如今最大的動(dòng)作和興奮來自于通過結(jié)構(gòu)擴(kuò)展非易失性存儲(chǔ)器(NVMe)協(xié)議。
NVMe協(xié)議是將閃存設(shè)備直接連接到計(jì)算機(jī)主板的最快方式，通過外圍組件互連高速總線進(jìn)行通信。它的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通過SATA連接的SSD硬盤。想象一下，如果可以在整個(gè)SAN系統(tǒng)上整合這種快速的NVMe連接將會(huì)有什么樣的體驗(yàn)。
公平地說，NVMe不能用于在遠(yuǎn)程最終用戶和存儲(chǔ)陣列之間傳輸數(shù)據(jù)，因此必須使用消息傳遞層。這使得NVMe看起來更像是一個(gè)以太網(wǎng)連接的NAS系統(tǒng)，它使用以太網(wǎng)的TCP / IP協(xié)議來處理數(shù)據(jù)移動(dòng)。但NVMe over Fabrics開發(fā)人員正致力于使用遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(RDMA)來使該消息傳遞層對速度的影響最小。在提出的各種類型的RDMA中，有融合以太網(wǎng)上的RDMA，全球互聯(lián)網(wǎng)廣域RDMA協(xié)議和InfiniBand，它們被用于高性能計(jì)算系統(tǒng)。
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