网络存储技术

随着互联网及其各种应用的飞速发展，使得网络信息资源呈现出爆炸性增长的趋势，对数据进行高效益的存储、管理和高效率的使用成为企业必须关注的问题，对网络信息存储系统的要求也空前提高。

传统的存储结构中，主机与存储系统通过SCSI总线连接起来，同时又通过网络接口连接到网络中，这种体系结构成为（direct attached storage，DAS），这种结构的缺点有可扩展性差、系统持续带宽较低等，而且由于主机的带宽与内存有限大量的数据访问会导致主机资源饱和，难以满足日益增长的大量数据传输与存储的要求。

网络存储将网络技术与新兴的存储领域有机地结合起来，能够彻底地解决传统存储方案的弱势，其主要特征体现在超大存储容量、大数据传输率以及高的系统可用性，网络存储非常适合数据量增长迅速、拥有潜在升级数据大的企业。

目前网络存储的技术有，NAS（network attached storage）、SAN（storage area network）、IP SAN、SCSI-SASI及虚拟存储等，各自具有不同的特点适用于不同的领域。

（一）NAS

NAS实际上是一个网络的附加存储设备，它通过集线器或交换机直接连在网络上，通过TCP/IP协议进行通信，面向消息传递，以文件I/O方式进行数据传输。

NAS建立了存储子系统到客户机的直接连接，减少了数据传输中主机的干预，能够实现高持续带宽和好的可扩展性。NAS为那些访问和共享大量文件系统数据的企业环境提供了一个高效、性能价格比优异的解决方案。数据的整合减少了管理需求和开销，而集中化的网络文件服务器和存储环境（包括硬件和软件）确保了可靠的数据访问和数据的高可用性。可以说，NAS提供了一个强有力的综合机制。NAS技术能够满足特定的用户需求。例如当某些企业需要应付快速数据增长的问题，或者是解决相互独立的工作环境所带来的系统限制时，可以采用新一代NAS技术，利用集中化的网络文件访问机制和共享来解决这些问题，从而达到减少系统管理成本，提高数据备份和恢复功能的目的。NAS适用于那些需要通过网络将文件数据传送到多台客户机上的用户。NAS设备在数据必须长距离传送的环境中可以很好地发挥作用。此外，NAS设备非常易于部署。正确地进行配置之后，NAS可以提供可靠的文件级数据整合，因为文件锁定是由设备自身来处理的。尽管其部署非常简单，但是企业仍然要确保在NAS设备的配置过程中提供适当的文件安全级别。NAS应用于高效的文件共享任务中，例如UNIX中的NFS和Windows NT中的CIFS，其中基于网络的文件级锁定提供了高级并发访问保护的功能。NAS设备可以进行优化，以文件级保护向多台客户机发送文件信息。在某些情况下，企业可以有限地为数据库应用部署NAS解决方案。这些情况一般只限于以下的应用：大量的数据访问是只读的；数据库很小；要访问的逻辑卷也很少；所要求的性能也不高。在这些情况下，NAS解决方案有助于减少用户的总体拥有成本。

（二）SAN

SAN（storage area network，存储区域网）是一个高速的子网，这个子网中的设备可以从主网卸载流量。

通常SAN由RAID（redundant array of independent disk，独立冗余磁盘阵列）连接光纤通道组成，SAN和服务器和客户机的数据通讯通过SCSI命令而非TCP/IP，数据处理是“块级”。SAN能够解决与网络存储备份有关的问题，它可以提供100MB/S的高性能数据管道和共享的集中管理的存储设备。它将消除人们对网络带宽的顾虑，大幅度地减少管理费用的支出，并将减少备份系统的总体拥有成本。SAN的主要思路是将LAN上的存储转换到主要由存储设备组成的SAN上，使得数据的访问、备份和恢复不影响LAN的性能，在有大量数据访问时，不会大幅度降低网络性能。SAN的一个好处是极大地提高了企业数据备份和恢复操作的可靠性和可扩展性。基于SAN的操作能显著减少备份和恢复的时间，同时减少企业网络上的信息流量。通过将SAN拓展到城域网基础设施上，SAN还可以与远程设备无缝地连接，从而提高容灾的能力。SAN部署城域网基础设施以增加SAN设备间的距离，可达到150千米，而且几乎不会降低性能。企业可以利用这一点，通过部署关键任务应用和用于关键应用服务器的远程数据复制来提高容灾能力。备份和恢复设备是实现远程管理的需要。另外，基于交易的数据库应用从SAN部署中获益颇多。其无缝增加存储的能力可以减少数据备份的时间。

（三）IP SAN（SAN over IP）

IP SAN是基于IP网络实现数据块级别存储方式的存储网络，它允许用户在已有的以太网上创建存储网络，并可在任何网络节点上实施部署，因此，保存的数据量更大。IP SAN采用10 G以太网交换机代替传统的专用存储交换机，降低了部署成本：同时采用传统的IP协议，突破了传输距离的限制。在IPSAN存储领域中，较为成熟的是iSCSI（internet小型计算机系统接口）技术iSCSI是基于IP网络实现的SAN架构，它既具有IP网络配置和管理简单等优点，同时又提供了SAN架构所拥有的强大功能和扩展性。iSCSI是连接到一个TCP/IP网络的直接寻址的存储库，通过使用TCP/IP协议对SCSI指令进行封装，可以使指令通过IP网络进行传输，而过程完全不依赖于地点。

（四）iSCSI-SAS（serial attached sCSI）

在对需要高速数据传输的应用来说，串行技术将解决传统并行技术所面临的性能瓶颈。SAS是新一代的SCSI技术，是对SCSI技术的深刻变革，它既利用了已经在实践中验证的SCSI功能与特性，又以此为基础引入SAS扩展器。它是在并行SCSI接口之后开发的全新接口，作为并行SCSI的后继技术，SAS能够为企业级存储应用提供更高的性能、更好的可扩展性和可靠性，因此iSCSI-SAS技术将极大地改变企业存储系统内部架构。由于成本大幅降低和效能的提高，Serial Attached SCSI磁盘将取代Parallel SCSI甚至部分光纤磁盘，成为未来企业存储系统或服务器磁盘的主流。与SATA（串行高级技术附件）是ATA的串行标准一样，SAS是SCSI总线协议的串行标准。SAS标准中添加了SATA隧道协议，因此SAS的接口技术可以向下兼容SATA，但SATA系统不兼容SAS。系统开发人员可以灵活地在系统中集成SAS或SATA设备。SAS存储阵列的高性能，使得SAS具有更广阔的应用前景。

（五）统一虚拟存储（unity virtual storage）

存储体系结构由传统的DAS发展到NAS和SAN。将存储系统由总线连接模式扩展到网络连接模式。存储系统的规模由总线扩展到局域网、广域网，甚至是Internet。存储体系结构的变化使得存储系统的规模越来越大，在这样的大规模存储系统中，往往存在不同体系结构的存储子系统或者异构存储设备共存的状况，如何高效地管理这种大规模的存储系统和其中的数据成为困扰业界的重大问题。统一虚拟化存储这一概念就是在这种情况下产生的，它可以对现有的各种存储设备和存储子系统进行整合，对存储管理进行优化，为管理大规模存储提供了新的途径。统一虚拟存储一般认为是将不同厂商的SAN、NAS、IP SAN、DAS等各类存储资源整合起来形成统一管理、监控和使用的公用存储池。虚拟存储的实质是资源的共享，因此，统一虚拟存储的任务有2点：其一是如何进一步增加可共享的存储资源的数量；其二是如何通过有效的机制在现有存储资源基础上提供更好的服务。目前还没有形成虚拟存储化的标准，存储厂商一般根据自己所掌握的核心技术来提供虚拟化存储解决方案，这导致对存储虚拟化的定义存在差异。