【转帖】网络存储技术的研究现状和发展

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文章介绍了网络存储技术的研究现状,对网络附加存储NAS和存储区域网络SAN进行了论述,并简单介绍了FC SAN、IPSAN、虚拟存储技术以及FC、iSCSI协议。

     伴随着计算机技术和互联网络的迅速发展，人们需要存储的数据信息和资源以呈现出高速增长的态势。传统的以服务器为中心的DAS(Direcl Atleehed Storage直接连接存储)存储技术已经不能适应人们日益增长的存储需求。因此，近年来以存储网络技术为中心的存储技术即网络存储技术((Network Storage Technologies)得到了快速的发展，并成为计算机网络技术和存储技术交叉融合的研究热点问题。

    网络存储技术是一种基于计算机网络的存储技术。根据结构不同可分为三种:NAS（Network-Attached Storage网络附加存储)、SAN（Storage Area Network存储区域网络)、虚拟存储(Storage Virtualization)。

1网络存储技术研究现状
    1.1网络附加存储NAS
    NAS存储系统属于文件I/O级的存储方式，即在NA5网络上传递的是文件数据，其作用类似于一个专用的文件服务器。它允许异构客户端直接访问存储资源，并支持多种网络协议和操作系统。NA5将通用服务器中不必要的应用程序删减掉，使存储设备与服务器进行分离，对数据进行集中管理。NAS还针对文件I/O的存取功能进行最优化处理，不仅降低了存储设备的成本，还提高了文件存取的效率。

    NAS是必须依附在网络上运行的存储设备，所有数据信息都集中存放在NAS存储设备上，利用网络传输协议与服务器或工作站进行连接，并将存储空间分配给网络上的服务器或使用者。

    相比通用服务器而言，NAS服务器能在不增加复杂度和管理开销、不降低可靠性的基础上，使网络存储容量增加，具有良好的可扩展性。NAS可以通过集线器或交换机方便地接入到用户网络上，是一种即插即用的网络设备。在NAS存储系统中，客户端无需参与存储数据的组织与维护，它具有易用性和高性能等特点。

    NAS与DAS相比的优点:
    1)支持多种应用系统平台。

    2) NAS设备可以直接连接到网络上并无需配置，便于设备的扩充和管理。

    3)服务器把消耗大量CPU时间的I/O操作交由NAS设备完成，服务器的性能得到提升。

    4)NA5设备不依赖于某个特定的服务器。如果某一个服务器出现了故障,NAS设备所管理的数据仍可以通过其他服务器存取，从而提高了数据的可靠性。

    在NAS系统中，客户端必须通过NAS才能访问存储设备，无法直接访问存储设备；NAS必须处理来自各个客户端的I/O请求。所以NAS可能成为I/O的瓶颈。

    1.2存储区域网络SAN

    1.2.1 SAN简介
    SAN是一种独立于服务器网络的专门网络，是基于光纤通道的、面向数据块的存储。SAIV是由专用的交换机和网关建立起的与服务器和磁盘阵列之间直接连接的子网，此子网中的存储空间可由主网(如Ethemet,ATM .FDDI）中的每一个系统所共享。这种网络在连接上可以使用光纤，通过光纤通道协议来传输数据。光纤通道协议具有极高的可靠性、很好的性能、超长距离支持能力以及良好的扩展性，因而SAN作为专用于存储的子网.独立于网络服务器，不占用网络服务器运算处理的网络带宽。

    高性能的光纤通道交换机和光纤通道网络协议是SA N技术的关键。以光纤通道交换机为骨干的网络拓扑结构称为“SAN Fabric”。光纤通道协议是SAN的另一个本质特征。SAN正是利用光纤通道协议上加载SCSI协议来达到可靠的块级数据传输的。

    SAN的优点:

    1)支持远距离通信。通过城域网(MAN) ,SAN可以实现远程灾难恢复。

    2)一些关键应用中，在传输块级数据时要求必须使用SAN—尤其是多个服务器共同向大型存储设备进行读取时。

    3)SAN的管理集中、高效。用户可以在线添加、删除设备，动态调整存储网络以及将异构设备统一成存储池等。

    4)具有很好的容错能力、高可靠性和高可用性。

    SAN的缺陷:

    1)一次性投入大，成本相对较高。

    2)不同方案提供商的产品之间难以通用。

    3)容易形成信息孤岛。

    4)只能提供存储空间共享而不能提供异构环境一下的文件共享。

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1.2.2 FC SAN和IPSAN
    早期的SAN采用的是光纤通道(FC , Fiber Channel)技术，因此，以前的SAN多指采用光纤通道的存储区域网络，直到iSCSI协议出现后，把SAN分为FC SAN和IP 5AN两种。

    FC(Fiber Chaeuiel)和ISCSI(Internet SCSI）是目前搭建5AN的两个主流协议，二者本质上都是在网络报文中传输SCSI指令和业务数据来实现数据传输的功能，只是传输方式和介质不一样。FC是在SCSI-II基础上发展起来的一个传输协议ISCSI是IETF制订的一项标准，用于将SCSI数据块映射成以太网数据包。ISCSI协议是一种跨过IP网络来传输潜伏时间短的SCSI数据块的方法。对于局域网来说，FC是比ISCSI更好的网络互连协议。存储网络需要跨越远距离时，ISCSI比FC更合适。IP SAN采用的是ISCSI协议，更有利于在广域网中用较低成本来消除SAN的信息孤岛。


1.3虚拟存储技术
    虚拟存储(Storage Visualization)就是将多个存储介质模块(如硬盘、RAID)过一定的手段集中管理起来，所有的存储模块在一个存储池((Storage Pool)中得到统一管理，从主机和工作站的角度，看到就不是多个硬盘，而是一个分区或者卷，就好像是一个超大容量的硬盘。虚拟存储的实现方法有三种:基于主机的虚拟存储、基于存储设备的虚拟存储、基于网络的虚拟存储。


     虚拟存储相对于其他网络存储技术而言有其自身的特点:

    1)虚拟存储在存储资源管理上更加灵活，能把不同类型的存储设备集中管理使用，避免用户以前购买的存储设备的浪费。

    2)虚拟存储可以使用管理软件，为网络系统提供一系列功能(例如无需服务器的远程镜像、数据快照等)。

    3)虚拟存储为用户提供了一个对大容量存储系统进行集中管理的手段。利用网络中的一个节点(如服务器)进行统一管理，这样可以避免存储设备扩充带来的管理方面的麻烦。

    4)虚拟存储可以提高存储系统整体访问带宽。虚拟存储系统可以很好地平衡负载，通过将数据访问所需的带宽合理地分配给各存储模块来实现。




2网络存储技术的发展方向

    网络存储技术经过不断的发展，已经形成了几种成熟的应用结构，它们各有各的特点和应用范围。目前公认的最为成熟的网络存储技术是SAN,FC SAN,IP SAN。

    对于未来网络技术和存储技术的发展来说，网络存储技术将沿着一个综合各项技术之长的方向发展，现在已经有了一些这方面的研究，例如将 NAS和SAN结合，将FC SAN和IP SAN结合等。虚拟存储技术也将继续得到发展。当然也不排除有更多的、新的、更好的存储技术出现，这是我们所期望的。

Pippo

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