存储结构(DAS、SAN、NAS)

DAS、SAN和NAS三种存储方式

存储的分类，根据服务器类型分为：

封闭系统的存储和开放系统的存储，封闭系统主要指大型机，开放系统指基于Windows、UNIX、Linux等操作系统的服务器；

开放系统的存储分为：内置存储和外挂存储；

外挂存储根据连接的方式分为：直连式存储（Direct-Attached Storage，简称DAS）和网络化存储（Fabric-Attached Storage，简称FAS）；

网络化存储根据传输协议又分为：网络接入存储（Network-Attached Storage，简称NAS）和存储区域网络（Storage Area Network，简称SAN）。大致如图所示：

DAS（直连式存储）存储

DAS存储在我们生活中是非常常见的，尤其是在中小企业应用中，DAS是最主要的应用模式，存储系统被直连到应用的服务器中，在中小企业中，许多的数据应用是必须安装在直连的DAS存储器上。

DAS存储更多的依赖服务器主机操作系统进行数据的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。直连式存储的数据量越大，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。

直连式存储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的处理能力越来越强，存储硬盘空间越来越大，阵列的硬盘数量越来越多，SCSI通道将会成为IO瓶颈；服务器主机SCSI ID资源有限，能够建立的SCSI通道连接有限。

无论直连式存储还是服务器主机的扩展，从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集(Cluster)，或存储阵列容量的扩展，都会造成业务系统的停机，从而给企业带来经济损失，对于银行、电信、传媒等行业7×24小时服务的关键业务系统，这是不可接受的。并且直连式存储或服务器主机的升级扩展，只能由原设备厂商提供，往往受原设备厂商限制。

NAS（网络接入存储）存储

NAS存储也通常被称为附加存储，顾名思义，就是存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网)添加到一群计算机上。NAS是文件级的存储方法，它的重点在于帮助工作组和部门级机构解决迅速增加存储容量的需求。如今用户采用NAS较多的功能是用来文档共享、图片共享、电影共享等等，而且随着云计算的发展，一些NAS厂商也推出了云存储功能，大大方便了企业和个人用户的使用。

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，用户通过网络支持协议可进入相同的文档，因而NAS设备无需改造即可用于混合Unix/Windows NT局域网内，同时NAS的应用非常灵活。

但NAS又一个关键性问题，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连接转移到了网络上。这就是说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。

SAN（存储区域网络）存储

存储区域网络，从名字上我们也可以看出，这个是通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机，最后成为一个专用的存储网络。SAN经过十多年历史的发展，已经相当成熟，成为业界的事实标准（但各个厂商的光纤交换技术不完全相同，其服务器和SAN存储有兼

容性的要求）。

SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法，并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSI和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSI存储结构的布局限制。特别重要的是，随着存储容量的爆炸性增长，SAN允许企业独立地增加它们的存储容量。SAN的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那里，服务器都可直接存取所需的数据。因为采用了光纤接口，SAN还具有更高的带宽。

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方案也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。最后一点，光纤接口提供了10公里的连接长度，这使得实现物理上分离的、不在机房的存储变得非常容易。

总结：

最后概括一下就是，DAS存储一般应用在中小企业，与计算机采用直连方式，NAS存储则通过以太网添加到计算机上，SAN存储则使用FC接口，提供性能更加的存储。

NAS与NAS的主要区别体现在操作系统在什么位置，如下图所示。

如今，随着移动计算时代的来临，更多的非结构化数据产生，这对NAS和SAN都是一个挑战，NAS+SAN将是未来主要的存储解决方案，也就是目前比较热门的统一存储。既然是一个集中化的磁盘阵列，那么就支持主机系统通过IP网络进行文件级别的数据访问，或通过光纤协议在SAN网络进行块级别的数据访问。

同样，iSCSI亦是一种非常通用的IP协议，只是其提供块级别的数据访问。这种磁盘阵列配置多端口的存储控制器和一个管理接口，允许存储管理员按需创建存储池或空间，并将其提供给不同访问类型的主机系统。

统一存储系统：前端主机接口可支持FC 8Gb、iSCSI 1Gb和iSCSI 10Gb，后端具备SAS

6Gb硬盘扩展接口，可支持SAS、SATA硬盘及SSD固态硬盘具备极佳的扩展能力。实现FC SAN与IP SAN、各类存储介质的完美融合，有效整合用户现有存储网络架构，实现高性能SAN网络的统一部署和集中管理，以适应业务和应用变化的动态需求。主机接口及硬盘接口均采用模块化设计，更换主机接口或硬盘扩展接口，无须更换固件，可大大简化升级维护的难度和工作量。

SAN和NAS的区别

SAN : STORAGE AREA NETWORK 存储区域网络

NAS : NETWORK ATTACHED STORAGE 网络附加存储

NAS不一定是盘阵，一台普通的主机就可以做出NAS,只要它自己有磁盘和文件系统，而且对外提供访问其文件系统的接口（如NFS,CIFS等），它就是一台NAS。常用的windows文件共享服务器就是利用CIFS作为调用接口协议的NAS设备。一般来说NAS其实就是处于以太网上的一台利用NFS,CIFS等网络文件系统的共享服务器。至于将来会不会有FC网络上的文件提供者，也就是FC网络上的NAS，就等日后再说了。

注解：NFS(NETWORK FILE SYSTEM) 适用于LINUX&UNIX系统

CIFS(Common Internet FILE SYSTEM) 适用于windows系统

SANNAS的区别：

可以这样来比作：SAN是一个网络上的磁盘；NAS是一个网络上的文件系统。其实根据SAN的定义，可知SAN其实是指一个网络，但是这个网络里包含着各种各样的元素，主机、适配器、网络交换机、磁盘阵列前端、盘阵后端、磁盘等。长时间以来，人们都习惯性的用SAN来特指FC，特指远端的磁盘。那么，一旦设计出了一种基于FC网络的NAS,而此时的SAN应该怎样称呼？所以，在说两者的区别时，用了一个比方，即把FC网络上的磁盘叫做SAN,把以太网络上的文件系统称为NAS，我们可以这样简单来理解。

普通台式机也可以充当NAS。NAS必须具备的物理条件有两条，第一，不管用什么方式，NAS必须可以访问卷或者物理磁盘；第二，NAS必须具有接入以太网的能力，也就是必须具有以太网卡。

SANNAS的性能对比：

1、 SAN快还是NAS快

首先，看下SAN与NAS的路径图，如下：

显然，NAS架构的路径在虚拟目录层和文件系统层通信的时候，用以太网和TCP/IP协议代替了内存，这样做不但增加了大量的CPU指令周期（TCP/IP逻辑和以太网卡驱动程序），而且使用了低俗传输介质（内存速度要比以太网快得多）。而SAN方式下，路径中比NAS方式多了一次FC访问过程，但是FC的逻辑大部分都由适配卡上的硬件完成，增加不了多少CPU的开销，而且FC访问的速度比以太网高，所以我们很容易得出结论，如果后端磁盘没有瓶颈，那么除非NAS使用快于内存的网络方式与主机通信，否则其速度永远无法超越SAN架构。但是如果后端磁盘有瓶颈，那么NAS用网络代替内存的方法产生的性能降低就可以忽略。比如，在大量随记小块I/O、缓存命中率极低的环境下，后端磁盘系统寻到瓶颈达到最大，此时前端的I/O指令都会处于等待状态，所以就算路径首段速度再快，也无济于事。此时，NAS系统不但不比SAN慢，而且由于其优化的并发I/O设计和基于文件访问而不是簇块访问的特性，反而可能比SAN性能高。

既然NAS一般情况下不比SAN快，为何要让NAS诞生呢？既然NAS不如SAN快，那么为何还要存在呢？具体原因如下：

 NAS的成本比SAN低很多。前端只使用以太网接口即可，FC适配卡以及交换机的成本相对以太网卡和交换机来说非常高的。

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NAS可以解决主机服务器上的CPU和内存资源。NAS适用于cpu密集的应用环境。

NAS由于利用了以太网，所以可扩展性很强，且容易部署。

NAS设备一般都提供多种协议访问数据，而SAN只能使用SCSI协议访问。

NAS可以在一台盘阵上实现多台客户端的共享访问，包括同时访问某个目录或文件。而SAN方式下，除非所有的客户端都安装了专门的集群管理软件，否则不能将某个lun共享，强制共享会损坏数据。

 经过特别优化的NAS系统，可以同时并发处理大量客户端的请求，提供比SAN方式更方便的访问方法。

 多台主机可以同时挂接NFS上的目录，那么相当于减少了整个系统中文件系统的处理流程，由原来的多个并行处理转化成了NFS上的单一实例，简化了系统冗余度。

2、 SAN好还是NAS好

关于IO密集和CPU密集说明如下。

 CPU密集：程序内部逻辑复杂，磁盘访问量不高。

 IO密集：程序内部逻辑不复杂，耗费CPU不多，但随时存取硬盘上的数据。

 IO和CPU都密集：不适合单机，必须组成集群。

显然，NAS对于大块顺序IO密集的环境，要比SAN慢一大截，原因是经过大量IO累积之后，总体差别就显出来了。不过，如果要用10G以太网，无疑要选用NAS，因为底层链路的速度毕竟是目前NAS的根本瓶颈。此外，如果是高并发随机小块I/O环境或者共享访问文件的环境，NAS会表现出很强的相对性能。如果SAN主机上的文件系统碎片比较多，那么读写某个文件时便会产生随机小块IO，而NAS自身文件系统会有很多优化设计，碎片相对较少。CPU密集型的应考虑使用NAS。

两种SAN 结构（IPSAN与FCSAN）

早期的SAN采用的是光纤通道（FC，Fibre Channel）技术，所以，以前的SAN多指采用光纤通道的存储局域网络，到了iSCSI协议出现以后，为了区分，业界就把SAN分为FC-SAN和IP-SAN。

FCSAN

优点：

传输带宽高，目前有1,2,4和8Gb/s四种标准，主流的是4和8Gb/s，性能稳定可靠，技术成熟，是关键应用领域和大规模存储网络的不二选择。

缺点：

成本极其高昂，需要光纤交换机和大量的光纤布线；维护及配置复杂，需要培训完全不同于LAN管理员的专业FC网络管理员。

IP SAN

由于FC SAN的高成本使得很多中小规模存储网络不能接受，一些人开始考虑构建基于以太网技术的存储网络。但是在SAN中，传输的指令是 SCSI的读写指令，不是IP数据包。iSCSI（互联网小型计算机系统接口）是一种在TCP/IP上进行数据块传输的标准。它是由Cisco和IBM两家发起的，并且得到了各大存储厂商的大力支持。iSCSI可以实现在IP网络上运行SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行快速的数据存取备份操作。为了与之前基于光纤技术的FC SAN区分开来，这种技术被称为IP SAN。iSCSI继承了两大最传统技术：SCSI和TCP/IP协议。这为iSCSI的发展奠定了坚实的基础。

基于iSCSI的存储系统只需要不多的投资便可实现SAN存储功能，甚至直接利用现有的TCP/IP网络。相对于以往的网络存储技术，它解决了开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题，其优越的性能使其备受关注与青睐。在实际工作时，是将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中，然后通过IP网络进行传输。

IPSAN是在SAN后产生的，SAN默认指FCSAN，以光纤通道构建存储网络，IPSAN则以IP网络构建存储网络，较FCSAN，具有更经济、自由扩展等特点。

IP SAN基于十分成熟的以太网技术，由于设置配置的技术简单、低成本的特色相当明显，而且普通服务器或PC机只需要具备网卡，即可共享和使用大容量的存储空间。由于是基于IP协议的，能容纳所有IP协议网络中的部件，因此，用户可以在任何需要的地方创建实际的SAN网络，而不需要专门的光纤通道网络在服务器和存储设备之间传送数据。同时，因为没有光纤通道对传输距离的限制，IP SAN使用标准的TCP/IP协议，数据即可在以太网上进行传输。IP SAN网络对于那些要求流量不太高的应用场合以及预算不充足的用户，是一个非常好的选择。

IPSAN优点:

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成本低廉，购买的网线和交换机都是用以太网，甚至可以利用现有网络组建SAN；

部署简单，管理难度低；

万兆以太网的出现使得IP SAN在与FC SAN竞争时不再逊色于传输带宽；

基于IP网络的天生优势使得IP SAN很容易实现异地存储、远程容灾等穿越WAN才能时间的技术；

 价格合理的存储合并功能与更为简化的集中数据管理功能实施过程简单。

 IP网络技术相当成熟，IP-SAN减少了配置、维护、管理的复杂度。企业现有的网络

管理人员就可以完成日常的管理与维护工作。

 因为是基于IP网络的存储系统，所以数据迁移和远程镜像非常容易，只要网络带宽支持，基本没有距离限制，更好的支持异地容灾。和现有网络基础结构融合，支持跨平台数据共享。

 IP SAN有三个无限：基于以太网没有速度限制；没有距离限制，可无缝连接，实现低价格的远程容灾；没有容量限制。

 基于IP网络的存储系统，以传统以太网的价格实现同等于光纤网络的性能，实现真正的即插即用Plug & Play，无需客户端软硬件升级、零维护成本、使用人员无需技术培训，降低企业的拥有成本与维护成本，而且升级扩容简单方便

iSCSI最早是由IBM 和Cisco 于2001 年制定的。事实上，为了解决FC-SAN 在价格及管理上的诸多门坎，各家早有不同协议的IP SAN的研究开发。这些IP SAN 的架构，其实与iSCSI大同小异，只不过并非走标准化的协议（事实上，在iSCSI标准化之前，也没有什么标准不标准的问题），而是各家自行研发的协议，所以基本上各家IP SAN 是不兼容的。