吴昊

摘 要： 网络存储提供海量的存储容量、即时搜索能力及可以添加设备的巨大灵活性，使用户可以从任何地方访问归档的内容。本文介绍了网路存储服务器常用的磁盘存储方案，并对其实用性和适用性做了比较和分析。

关键词： 磁盘簇JBOD 直连式存储DAS 存储区域网络SANs 网络附属存储NAS

当很多单位顺应潮流，纷纷将数据搬上云端之际，我们不应当忽略对网络存储基础设施的建设和发展，这里通常有四种磁盘存储方案：磁盘簇JBOD（Just a Bunch of Disks）、直连式存储DAS（Direct Attached Storage，）、存储区域网络SANs（Storage Area Networks）和网络附属存储NAS（Network Attached Storage，），其各有特色，当如何取舍？

一、JBOD：适合中小企业的存储方案

JBOD又称Span，通常指的是一个底板安装有多个磁盘驱动器作为存储设备。和独立磁盘冗余阵列RAID不同，RAID系统是在多磁盘上冗余存储相同的数据，而这多个磁盘在操作系统看来就像一个磁盘；JBOD没有前端逻辑来管理磁盘数据分布，相反，每个磁盘进行单独寻址。与RAID阵列相比，JBOD的优势在于其低成本，可以将多个磁盘合并共享电源和风扇。

JBOD使用的主要问题是单独的磁盘出现故障的恢复能力，如果没有恰当的迂回能力，那么一个驱动器的故障就可能导致整个JBOD失效。JBOD的磁盘阵列有着严格的制冷系统和电源设施，这些都是容错的重要体现。电源、冷却系统、数据总线和其他部件的容错可以帮助数据存储系统挽回由于硬件损坏而引起的错误，但是不能帮助检查并修复错误。

由于JBOD一般在使用中都包含多个磁盘，因此总存储容量可以很大，一个磁盘的故障就会造成整个设备故障，势必对系统是一个巨大风险。其解决办法之一是软件RAID。从主机端看，采用软件RAID和JBOD的结合与硬件RAID在逻辑上没有任何区别，只是软件RAID会消耗一部分主机资源，而与硬件RAID相比，无法达到高性能系统的苛刻要求。

当然，通过使用存储虚拟化设备可以改进JBOD共享存储，存储虚拟化设备负责向多个JBOD或者RAID阵列存取数据，从而造成一种假象：每个主机都有单独的存储资源。这使得在主机上免除软件RAID成为可能，因为这项功能现在由设备来承担。从本质上说，存储虚拟化实现了智能RAID控制器相同的功能。尽管存储虚拟化设备给出了主机系统中对存储资源的简单描述，但它还是必须承担管理数据放置的复杂性，并自动地从故障和中断中恢复。

目前，JBOD比较适合中小企业用户的存储需求。在数据存储过程中，即使在百分之一的概率下出现故障，无非是多花些时间的问题，不会对关键业务造成致命影响，而用户在成本上却得到很大回报，无需为低端存储应用做昂贵投资。

二、DAS：简便并不简单

直连式存储DAS，指的是将存储设备通过标准的网络拓扑结构（如以太网）连接到一群计算机上。DAS与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接，随着服务器CPU处理能力越来越强，存储硬盘空间越来越大，阵列的硬盘数量越来越多，SCSI通道将出现IO瓶颈，同时服务器主机SCSI ID资源有限，能够建立的SCSI通道连接也有限。

DAS依赖服务器主机操作系统进行数据IO读写和存储维护管理，数据备份和恢复要求占用服务器主机资源（包括CPU、系统IO等），数据流需要回流主机再到服务器连接着的磁带机（库），数据备份通常占用服务器主机资源20%～30%，因此许多企业用户的日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行，以免影响正常业务系统的运行。DAS数据量越大，备份和恢复的时间就越长，对服务器硬件的依赖性和影响就越大。

但是，多台服务器同时使用DAS时，存储空间不能在服务器之间动态分配，可能造成相当的资源浪费；对于存在多个服务器的系统来说，设备分散，不便管理。而且服务器本身容易成为系统瓶颈，若服务器发生故障，数据不可访问。

三、SAN：适用于大型企业的存储方案

SAN，指的是采用FC（Fibre Channel）网状通道技术，通过FC交换机连接存储阵列和服务器主机，建立的专用于数据存储的区域网络。SAN主要用于存储量大的工作环境，如ISP、银行等。SAN经过十多年发展，已趋于成熟，成为业界的事实标准，尽管各厂商光纤交换技术不完全相同，其服务器和SAN存储有兼容方面的问题。

当前企业存储方案所遇到的两个主要问题是：数据与应用系统紧密结合所产生的结构性限制，以及SCSI标准的限制。大多数分析都认为SAN是未来企业级的存储方案，这是因为SAN便于集成，能改善数据可用性及网络性能，还可减轻作业管理压力。

SAN实际是一种专门为存储建立的独立于TCP/IP网络之外的专用网络。目前SAN提供的传输速率一般为2Gb/S～4Gb/S，同时SAN网络独立于数据网络存在，因此存取速度很快。另外，SAN一般采用高端的RAID阵列，使SAN的性能在几种专业存储方案中傲视群雄。

SAN由于其基础是一个专用网络，因此扩展性很强，无论是在一个SAN系统中增加一定的存储空间，还是增加几台使用存储空间的服务器都非常方便。通过SAN接口的磁带机，SAN系统可以方便高效地实现数据的集中备份。目前常见的SAN有FC-SAN和IP-SAN，其中FC-SAN为通过光纤通道协议转发SCSI协议，IP-SAN通过TCP协议转发SCSI协议。

SAN结构允许任何服务器连接到任何存储阵列，这样不管数据置放在哪里，服务器都可直接存取所需的数据。因为采用了光纤接口，SAN具有更高的带宽。因为SAN解决方案是从基本功能剥离出存储功能，所以运行备份操作就无需考虑它们对网络总体性能的影响。SAN方案使得管理及集中控制实现简化，特别是对于全部存储设备都集群在一起的时候。光纤接口提供了10公里连接长度，这使得实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。此时，成本和复杂性便成为光纤信道中的主要矛盾。

四、NAS：基于SCSI技术的存储方案

NAS被定义为一种特殊的专用数据存储服务器，包括存储器件（例如磁盘阵列、CD/DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质）和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能。NAS通常在一个LAN上占有自己的节点，无需应用服务器干预，允许用户在网络上存取数据，在此配置中，NAS集中管理和处理网络上的所有数据，将负载从应用或企业服务器上卸载下来，有效降低总拥有成本，有利于保护用户投资。

NAS本身能够支持多种协议（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），而且支持各种操作系统。通过任何一台工作站，用浏览器软件就可以对NAS设备进行直观方便的管理。值得说明的是，NAS不同于SAN：NAS产品是一个专有文件服务器或一个只读文件访问设备，而SAN是一种网络；NAS产品能通过SAN连接到存储设备，而SAN是在服务器和存储器之间用作I/O路径的专用网络，包括面向块（SCSI）和面向文件（NAS）的存储产品。

NAS的优点主要有以下几点：

1.NAS产品是真正即插即用的产品。NAS设备一般支持多计算机平台，可用于混合Unix/Windows NT局域网内。

2.NAS设备物理位置灵活，可放置在工作组内，靠近数据中心的应用服务器；也可在其他地点，通过物理链路与网络连接。

3.无需应用服务器干预，NAS设备允许用户在网络上存取数据，这样既可减小CPU开销，又能显著改善网络性能。

4.能实现大容量存储，将多个磁盘合并成一个逻辑磁盘，满足海量存储的需求，而且实施简单：无需专业人员操作和维护，节省用户投资。

但是，NAS没有解决与文件服务器相关的一个关键性问题，即备份过程中的带宽消耗。与将备份数据流从LAN中转移出去的存储区域网（SAN）不同，NAS仍使用网络进行备份和恢复。NAS的一个缺点是它将存储事务由并行SCSI连接转移到网络上，这就意味着LAN除了必须处理正常的最终用户传输流外，还必须处理包括备份操作的存储磁盘请求。