【文章內(nèi)容簡介】 御來自系統(tǒng)外部或內(nèi)部的非法操作；還應(yīng)能夠隨著存儲容量的增長線性擴展它們的性能。為滿足以上需求，信息的存儲模式正全面轉(zhuǎn)向“網(wǎng)絡(luò)存儲”。人們把網(wǎng)絡(luò)存儲稱為信息技術(shù)發(fā)展的第三次浪潮（前兩次分別是PC 和網(wǎng)絡(luò)）。存儲從主機中分離出來成為獨立的存儲系統(tǒng)，把獨立的存儲系統(tǒng)和傳統(tǒng)的用戶設(shè)備用網(wǎng)絡(luò)連接起來，用戶便可以方便地使用像瀏覽器這樣的客戶端軟件（或像使用本地硬盤一樣）進訪問和管理，這就是網(wǎng)絡(luò)存儲。網(wǎng)絡(luò)存儲的核心思想是存儲與主機的分離，而此前則是以計算機為核心，存儲只是計算機（或服務(wù)器）的外設(shè)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲提供了前提。NAS（Network Attached Storage，附網(wǎng)存儲）和SAN（ StorageArea Network，存儲區(qū)域網(wǎng)）是兩種主要的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)，NAS 與SAN 的融合同IP 存儲（ IP Storage）、存儲虛擬化（ StorageVirtualization）一起被看作是未來存儲發(fā)展的趨勢。第2章 DAS存儲 DAS存儲簡介DAS即直連方式存儲，英文全稱是Direct Attached Storage。中文翻譯成“直接附加存儲”。顧名思義，在這種方式中，存儲設(shè)備是通過電纜（通常是SCSI接口電纜）直接到服務(wù)器的。I/O（輸入/輸入）請求直接發(fā)送到存儲設(shè)備。DAS，也可稱為SAS（ServerAttached Storage，服務(wù)器附加存儲）。它依賴于服務(wù)器，其本身是硬件的堆疊，不帶有任何存儲操作系統(tǒng)。早期企業(yè)數(shù)據(jù)量較少時，購買的服務(wù)器中可能內(nèi)/外置帶有SCSI接口的磁帶驅(qū)動器(或磁帶機)，這種服務(wù)器主要是用在UNIX(Solaris、AIX或HP UNIX)環(huán)境下，使用SUN、IBM或HP等廠商的服務(wù)器，數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)主要依靠磁帶來完成，當(dāng)時存儲的最大數(shù)據(jù)容量在12G。 在windows 系統(tǒng)備份數(shù)據(jù)采用外置移動硬盤，容量多達幾百個G，隨之USB和IEEE1394接口的移動硬盤解決方案應(yīng)運而生，使用最新的Serial ATA(串行)作為移動硬盤的傳輸接口，理論傳輸速度能達到1500Mbps,，甚至是IEEE1394的速度最快上許多，在利用SATA設(shè)備可熱插拔的技術(shù)后讓SATA移動硬盤能象USB/1394移動硬盤一樣使用。 基于硬件的RAID系統(tǒng)是從主機之外獨立地管理 RAID 子系統(tǒng)，并且它在主機處把每一組 RAID 陣列只顯示為一個磁盤。硬件raid實現(xiàn)分為兩種：一種是內(nèi)置(或集成)raid控制器，一種是外置raid控制器。內(nèi)置raid控制器通常是常用的卡件的形式插接在計算機主板上，集成raid控制器則是由主板廠商直接把控制芯片集成在主板上，近來高端主板集成raid控制器幾乎成了標(biāo)準(zhǔn)配置。 根據(jù)raid控制器以及連接模式不同，raid控制器都配有不同數(shù)量的緩存，當(dāng)然緩存越多，控制器的性能就越好了，價格也就比較貴了。軟件 RAID 在操作系統(tǒng)中實現(xiàn)各類 RAID 級別，因為它不需要昂貴的RAID控制器卡，軟件 RAID 提供了最廉價的解決方法。它還可以用在較便宜的 IDE 磁盤以及 SCSI 磁盤。使用非常的快速 CPU，軟件 RAID 的某些性能有可能超出硬件 RAID。 JBOD也是目前存儲領(lǐng)域中一類重要的存儲設(shè)備。JBOD可以在基于并行SCSI電纜的直接附加存儲中使用，或在一般情況下，在具有Fibre Channel接口的存儲網(wǎng)絡(luò)中使用。磁盤驅(qū)動器插在一個內(nèi)部總線上，將服務(wù)器與JBOD系統(tǒng)之間的外部總線電纜簡化成單條電纜連接。 JBOD也支持熱插拔磁盤驅(qū)動器，即可以在不影響數(shù)據(jù)存儲和服務(wù)器操作的同時增加或者替換磁盤。使用SCSI磁盤的JBOD，各磁盤之間組成一個封閉的SCSI菊花鏈，為主機提供了并行SCSI連接。使用Fibre Channel磁盤的JBOD可以提供1～2個Fibre Channel接口，在內(nèi)部形成一個共享環(huán)段。 DAS還可以構(gòu)成基于磁盤陣列的雙機高可用系統(tǒng)，滿足數(shù)據(jù)存儲對高可用的要求。兩臺主機共同連接一個磁盤陣列，在主機上通過SCSI接口將磁盤陣列連接起來，或者在主機上安裝光端模塊，通過光纖連接到磁盤陣列上。磁盤陣列和主機相連后，可以選擇出一部分硬盤作為主機的外置硬盤，不能被共享。 這樣存儲方式主要用于雙機熱備上，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，企業(yè)里一些重要的數(shù)據(jù)保護都是采用這種方式，確?！叭f無一失”。后來隨著服務(wù)器和備份軟件成本的下降，在LINUX和WINDOWS平臺也可以實現(xiàn)雙機熱備了，以這種DAS方式實現(xiàn)的數(shù)據(jù)存儲目前廣泛地存在企業(yè)中，也是DAS在企業(yè)數(shù)據(jù)存儲中具體應(yīng)用的集中表現(xiàn)。 DAS存儲結(jié)構(gòu)典型DAS結(jié)構(gòu)如圖所示： 對于多個服務(wù)器或多臺PC的環(huán)境，使用DAS方式設(shè)備的初始費用可能比較低，可是這種連接方式下，每臺PC或服務(wù)器單獨擁有自己的存儲磁盤，容量的再分配困難；對于整個環(huán)境下的存儲系統(tǒng)管理，工作煩瑣而重復(fù)，沒有集中管理解決方案。所以整體的擁有成本（TCO）較高。 DAS存儲方案設(shè)計DAS的方案設(shè)計比較簡單，通常情況下，用SCSI電纜或光纖把服務(wù)器和存儲設(shè)備實現(xiàn)物理連接，（實現(xiàn)的前提是服務(wù)器上必須有SCSI接口或FC接口，及安裝接口的驅(qū)動程序），物理連接完成后，首先啟動陣列，啟動時陣列自動初始化和引導(dǎo)陣列自檢，這些過程完成后，用戶就可以根據(jù)自己的需要設(shè)置RAID的級別及RAID的初始化，這個過程完成后用戶就可以象使用本地硬盤一樣地使用這個大容量邏輯磁盤，可以對磁盤進行分區(qū)、格式化和共享等操作。此時，存儲容量實現(xiàn)擴展得以實現(xiàn)。 DAS優(yōu)缺點優(yōu)點：實現(xiàn)大容量存儲；將多個磁盤合并成一個邏輯磁盤，滿足海量存儲的需求?？蓪崿F(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)和操作系統(tǒng)的分離：操作系統(tǒng)一般存放本機硬盤中，而應(yīng)用數(shù)據(jù)放置于陣列中。提高存取性能：操作單個文件資料，同時有多個物理磁盤在并行工作，運行速度比單個磁盤運行速度高。實施簡單：無須專業(yè)人員操作和維護，節(jié)省用戶投資缺點：直連式存儲依賴服務(wù)器主機操作系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的IO讀寫和存儲維護管理，數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)要求占用服務(wù)器主機資源（包括CPU、系統(tǒng)IO等），數(shù)據(jù)流需要回流主機再到服務(wù)器連接著的磁帶機（庫），數(shù)據(jù)備份通常占用服務(wù)器主機資源2030%，因此許多企業(yè)用戶的日常數(shù)據(jù)備份常常在深夜或業(yè)務(wù)系統(tǒng)不繁忙時進行，以免影響正常業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行。直連式存儲的數(shù)據(jù)量越大，備份和恢復(fù)的時間就越長，對服務(wù)器硬件的依賴性和影響就越大。 直連式存儲與服務(wù)器主機之間的連接通道通常采用SCSI連接，帶寬為10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/s等，隨著服務(wù)器CPU的處理能力越來越強，存儲硬盤空間越來越大，陣列的硬盤數(shù)量越來越多，SCSI通道將會成為IO瓶頸；服務(wù)器主機SCSI ID資源有限，能夠建立的SCSI通道連接有限。 無論直連式存儲還是服務(wù)器主機的擴展，從一臺服務(wù)器擴展為多臺服務(wù)器組成的群集(Cluster)，或存儲陣列容量的擴展，都會造成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的停機，從而給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失，對于銀行、電信、傳媒等行業(yè)724小時服務(wù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這是不可接受的。并且直連式存儲或服務(wù)器主機的升級擴展，只能由原設(shè)備廠商提供，往往受原設(shè)備廠商限制。 第3章 NAS存儲 NAS存儲簡介網(wǎng)絡(luò)接入存儲（NetworkAttached Storage，簡稱NAS）采用網(wǎng)絡(luò)（TCP/IP、ATM、FDDI）技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)交換機連接存儲系統(tǒng)和服務(wù)器主機，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的存儲私網(wǎng)。隨著IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)接入存儲（NAS）技術(shù)發(fā)生質(zhì)的飛躍。早期80年代末到90年代初的10Mbps帶寬，網(wǎng)絡(luò)接入存儲作為文件服務(wù)器存儲，性能受帶寬影響；后來快速以太網(wǎng)（100Mbps）、VLAN虛網(wǎng)、Trunk(Ethernet Channel) 以太網(wǎng)通道的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)接入存儲的讀寫性能得到改善；1998年千兆以太網(wǎng)（1000Mbps）的出現(xiàn)和投入商用，為網(wǎng)絡(luò)接入存儲（NAS）帶來質(zhì)的變化和市場廣泛認可。由于網(wǎng)絡(luò)接入存儲采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換，TCP/IP是IT業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，不同廠商的產(chǎn)品（服務(wù)器、交換機、NAS存儲）只要滿足協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)就能夠?qū)崿F(xiàn)互連互通，無兼容性的要求；并且2002年萬兆以太網(wǎng)（10000Mbps）的出現(xiàn)和投入商用，存儲網(wǎng)絡(luò)帶寬將大大提高NAS存儲的性能。通常,NAS產(chǎn)品與客戶間的通信使用NFS協(xié)議、CIFS協(xié)議和Appletalk協(xié)議、FTP協(xié)議,這些協(xié)議運行在以太網(wǎng)絡(luò)和Internet所采用的IP協(xié)議之上,其目的是用來交換計算機之間的文件。幾乎所有的UNIX和NT廠家在網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的讀取方式皆采用以下兩種公認的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議:①UNIX系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,以SUN Microsystems開發(fā)并公開的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NetworkFileSystem,NFS)為主。②Windows系列操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)則是由IBM 和Microsoft開發(fā)的通用網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(CommonInternetFileSystem,CIFS)為主要協(xié)議。這些標(biāo)準(zhǔn)已被廣泛地接受并使用,所以直接通過網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)服務(wù)的存儲設(shè)備遠比以直接連接方式的存儲設(shè)備(DAS)容易連接和管理,擴充性非常良好。此外,NAS設(shè)備因為支持NFS和CIFS協(xié)議,故異構(gòu)平臺間的文件可以通過這兩種協(xié)議,而達到真正的文件共享。 NAS存儲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)附加存儲,服務(wù)器是專用于數(shù)據(jù)存儲的，包括存儲器件（例如磁盤陣列、CD/DVD驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器或可移動的存儲介質(zhì)）和內(nèi)嵌系統(tǒng)軟件，直接連到以太網(wǎng)上，不再掛接于服務(wù)器后端，增加和移除NAS服務(wù)器操作不會中斷網(wǎng)絡(luò)的運行。 NAS更加適合文件級別上的數(shù)據(jù)處理，提供跨平臺文件共享，將負載從應(yīng)用或企業(yè)服務(wù)器上卸載下來，有效降低總擁有成本，保護用戶投資。數(shù)據(jù)備份過程需要占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。 NAS是指將集成的存儲系統(tǒng)如磁盤陣列和磁帶設(shè)備，直接通過LAN接口連入信息通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。它使用TCP/IP之類的信息通信協(xié)議。存儲系統(tǒng)在客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)關(guān)系中相當(dāng)于一個服務(wù)器，它擁有一個處理器和操作系統(tǒng)或微內(nèi)核，通過處理NFS（網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）之類的文件I/O協(xié)議，來管理存儲系統(tǒng)與其客戶機之間的數(shù)據(jù)傳輸。 NAS方案設(shè)計教育信息中心是一種特殊的中心，它不僅可以看到數(shù)量巨大的分布在全國各個學(xué)校節(jié)點上的共享信息，還可以根據(jù)有關(guān)的信息“抽取匯聚”原則聚集數(shù)量巨大的教育信息資源。例如，它可以根據(jù)某文章的評價和訪問量來對全國的教育資源進行等級分類，并把優(yōu)秀的資源入中央庫。所以，必然有大量的存儲需求。在網(wǎng)絡(luò)信息中心，管理著所有枝干校園網(wǎng)，所以應(yīng)該有大量的重要數(shù)據(jù)需要存儲。因此，建議采用Coventive　NAS　6000，它采用的是以太網(wǎng)通路，支持千兆以太網(wǎng)，且存儲容量大(480GB可擴充)，硬件RAID技術(shù)，六塊可熱插拔硬盤。利用它可以實現(xiàn)快速的，穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲。 典型應(yīng)用拓撲圖如下： 在各校園網(wǎng)絡(luò)的信息中心，管理著各中小學(xué)校園網(wǎng)上的共享資源，所以應(yīng)該有一定的數(shù)據(jù)需要存儲。因此，建議采用 Coventive　NAS　6000，它采用的是ATA100的硬盤接口，網(wǎng)絡(luò)帶寬高達100MB/S。支持千兆以太網(wǎng)，且存儲容量大(480GB可擴充)。Coventive　NAS采用的是內(nèi)嵌式Linux操作系統(tǒng)，與用戶數(shù)據(jù)完全隔離，它運行于內(nèi)存中虛擬的內(nèi)核平臺，可以防止黑客的攻擊和病毒的侵害，也可以有效防止因用戶誤操作而導(dǎo)致的用戶數(shù)據(jù)丟失，因而擁有極高的安全性能，對帳戶的輕松管理得以實現(xiàn)。對于重要的數(shù)據(jù)可以通過Coventive　 NAS　6000自帶的遠程備份程序用磁帶進行備份，減少了額外的軟件開支。如圖所示： 　在各校園網(wǎng)絡(luò)，普遍采用的是百兆以太網(wǎng)絡(luò)，且數(shù)據(jù)的存儲相對較少，所以建議采用Coventive　NAS　500，它最大的存儲空間是 320GB，完全可以滿足客戶的需求，擁有極高的性價比，而且使用非常簡便。而且對于重要數(shù)據(jù)同樣可以通過自帶的備份功能進行遠程磁帶備份。 NAS的優(yōu)缺點優(yōu)點：由于NAS存儲方案是基于原有局域網(wǎng)而設(shè)計的，是部件級的存儲方法，所以NAS將存儲設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)連接到一群計算機上，在適用性方面具有較強優(yōu)勢。首先，NAS方案可無需網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器直接上網(wǎng)，不依賴通用的操作系統(tǒng)，而是采用一個面向用戶設(shè)計的、專門用于數(shù)據(jù)存儲的簡化操作系統(tǒng)，內(nèi)置了與網(wǎng)絡(luò)連接所需的協(xié)議，因此使整個系統(tǒng)的管理和設(shè)置較為簡單；其次NAS服務(wù)器是真正即插即用的產(chǎn)品，并且物理位置靈活，可放置在工作組內(nèi)，也可放在其他地點與網(wǎng)絡(luò)連接。最后，NAS方案是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在存儲領(lǐng)域的延伸和發(fā)展，數(shù)據(jù)以文件的形式按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在客戶機與存儲設(shè)備之間流動，它可以利用NFS實現(xiàn)異構(gòu)平臺的客戶機對數(shù)據(jù)的共享，集成在存儲設(shè)備內(nèi)的專用文件服務(wù)器提高了文件傳輸?shù)腎/O速度。一旦用戶把互連性和多平臺性放在首位的時候，對NAS的考慮會多一些。缺點：采用傳統(tǒng)的IP以太網(wǎng)技術(shù)也給NAS方案帶來了致使的弱點，那就是存儲性能較低，只適用于較小網(wǎng)絡(luò)規(guī)模或者較低數(shù)據(jù)流域量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲，對于一些較高要求存儲環(huán)境，NAS也是無法勝任的。因為所是采用傳統(tǒng)的IP以太網(wǎng)，帶寬較低，特別是在100Mbps以下的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲發(fā)展到一定規(guī)模，數(shù)據(jù)存儲服務(wù)和數(shù)據(jù)管理形成了網(wǎng)絡(luò)的雙重負擔(dān)。另外，這種NAS方案，磁盤陣列必須配置專用文件服務(wù)器，后期擴容成本高，且一