主流網絡存儲技術比較及展望

摘 要：文章首先介紹了網絡存儲的相關技術和概念，再對主流的網絡存儲技術進行比較和分析，最后對網絡存儲技術的發展做出了展望。

關鍵詞：網絡存儲；DAS；NAS；SAN

隨著網絡技術和計算機技術的發展，海量的數據要求能夠簡便、安全、快速地存儲，因此數據的存儲方式也逐漸由本地存儲向網絡存儲轉變。

1 網絡存儲技術概述

1.1 DAS（Direct Attached Storage直接附加存儲）

DAS是指存儲設備直接與服務器連接，作為服務器的附加硬件而存在。DAS本身沒有任何的操作系統，它直接接收服務器的讀寫請求，通過服務器上的網卡向用戶提供數據。DAS是典型的分散式存儲模式。雖然DAS在使用初期投入較低，但DAS存在較多的問題：

（1）設備分散，無法集中管理；（2）服務器本身容易成為整個系統的瓶頸；（3）磁盤的利用率低，難以擴容，且存儲空間不能在服務器之間動態分配；（4）數據備份操作復雜。

1.2 NAS（Network Attached Storage網絡附屬存儲）

NAS是連接在網絡上的存儲設備，它通過網絡向用戶提供服務。NAS采用集中式數據存儲模式，將存儲設備與服務器完全分離。NAS具有自己的CPU、內存、操作系統和磁盤系統，并支持NFC、CIFS等網絡傳輸協議。NAS適用于較小網絡規模或較低數據流量的網絡數據備份。NAS具有以下的優點：

（1）不受服務器性能的限制，數據存取速度較快；（2）支持異構網絡環境下的文件共享和UNIX、Linux等操作系統；（3）系統的配置相對比較容易，管理方便，操作簡單。

NAS主要存在的問題：

（1）當網絡上有其它大數據流量時會嚴重影響系統性能；（2）容易產生數據泄漏等安全問題，存在安全隱患；（3）數據信息的訪問方式只能是文件方式，無法直接對物理數據塊進行訪問，因此會嚴重影響到系統的工作效率，以致一些大型數據庫無法使用NAS存儲技術。

1.3 SAN（Storage Area Network存儲區域網絡）

SAN將存儲設備、連接設備和接口集成在一個高速網絡中，是一個和外部局域網分離的類似以太網的存儲網絡，由SAN服務器、交換機、集線器、存儲設備等組成，具有強大的性能，能滿足海量數據的存儲需求。SAN本身是一個獨立的網絡，不像NAS那樣在傳輸數據時會占用局域網的帶寬。另外SAN支持Block協議，是直接對物理硬件地址的塊級存儲訪問，這讓SAN在數據庫存儲方面表現更出色。目前常用的SAN解決方案主要分為FC SAN和IP SAN兩大類。

1.3.1 FC SAN

FC SAN使用光纖通道（Fiber Channe1）技術作為存儲網絡的傳輸介質，光纖通道具有千兆的數據傳輸帶寬，能提供更高的數據傳輸速度，實現更遠的傳輸距離、更多的設備連接和更穩定的性能。

1.3.2 IP SAN

IP SAN是類似以太網架構的SAN存儲網絡，它通過iSCSI技術，利用TCP/IP協議進行通信，可以直接利用現有的網絡，用千兆以太網交換機代替昂貴的FC SAN專用光纖交換機來實現SAN存儲網絡。IP SAN與FC SAN相比成本優勢更明顯。

SAN具有以下的優點：

（1）提供了不同服務器和存儲設備環境中相互之間的任意邏輯連接，在數據存儲的可靠性和容災性方面有很大的提高；（2）數據的存儲獨立于原來的網絡，只有少量的控制信息通過原來的網絡進行傳輸，從而大大節省了原來網絡的帶寬資源，也在很大程度上提高了存儲系統的性能；（3）實現了集中式的數據存儲備份，在高性能、數據一致性和可靠性方面能夠保證核心數據的存儲安全。

SAN主要存在的問題：

（1）價格昂貴且標準不統一，使用維護成本較高，特別是光纖通道交換機、光通道卡等設備價格不容易被一般用戶所接受；（2）單獨建立光纖網絡，異地擴展比較困難。

2 網絡存儲技術比較

2.1 DAS與NAS的比較

DAS具有悠久的歷史，是曾經應用最廣泛的存儲技術，但隨著技術的發展，DAS在NAS和SAN面前則顯得有些不足。NAS的各個性能指標均超出DAS，特別在速度、可靠性方面與DAS相比有很大的改善，在總成本方面也更具有優勢。所以對存儲和共享有較高要求的用戶，NAS顯然是更為適合的選擇。

2.2 NAS與SAN的比較

SAN和NAS都提供集中化的數據存儲和整合優化，都能有效地存取文件，都允許在眾多的主機間共享并支持多種操作系統，都允許從應用服務器上分離存儲。但從本質上講，SAN與NAS是架構完全不同的兩種技術，SAN支持Block協議，NAS則使用File協議，這也決定了SAN專注于存儲資源的共享，NAS側重于文件數據的共享。SAN與NAS在實施和維護的難易程度也存在明顯的差異。

至于具體的技術選型可以參考以下的原則：小型且服務較為集中的企業，可以采用DAS技術。中型企業，服務器數量較少，有一定的數據集中管理要求，但沒有大型數據庫需求的可采用NAS技術。大型企業，如果服務器相對比較集中，且對系統性能要求極高，SAN技術則是首選。

3 網絡存儲技術展望

從將來的發展來看，IP SAN和高端的FC SAN在存儲技術上并無本質區別，在未來萬兆網絡交換技術普及后，IP SAN的發展前景會更為遠大。

除了NAS與SAN技術，近年來更有兩種新型的網絡存儲技術——基于對象的存儲和云存儲發展較為迅速。

3.1 基于對象的存儲

基于對象的存儲最基本的概念就是對象，它是一種數據的邏輯組織形式，是容納了長度可變的數據塊和可擴展的存儲屬性的基本容器，提供與文件類似的訪問方式。基于對象的存儲采用對象接口，大小動態可變，它吸收了NAS與SAN的優點，既有“塊”接口的快速，又有“文件”接口的便于共享，同時又克服了NAS 與SAN的不足，具有較高的性能與可擴展性。

3.2 云存儲

云存儲是在云計算概念上延伸和發展而來的，它通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能.將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過虛擬化軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能。云存儲具有相對較低的價格。而且具備可擴展性、靈活性、訪問便利性等優點。云存儲作為一項新的存儲技術，可以把管理及保護數據的負擔轉移到云存儲提供商，從而有效地降低大規模存儲系統的總建設和維護成本，但云存儲仍有安全性、可靠性、支持性和個性化等多方面的問題需要解決。

4 結語

將來網絡的核心必將是數據，而網絡存儲技術不僅能夠解決數據存儲空間不足的問題，還具有其它存儲系統無可比擬的成本和性能優勢。網絡存儲技術正朝著高容量、高速度、高安全性等方向發展，也不斷取得突破和成效。在不久的將來，網絡存儲技術必定會得到更廣泛的應用和越來越多的認同。

參考文獻

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