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[RAID与磁盘阵列] 网络附加存储NAS的概念分析 [复制链接]

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发表于 2010-01-12 15:49 |显示全部楼层

网络附加存储NAS的概念分析
网络附加存储是什么?
NAS是(Network Attached Storage )的简称,中文称为网络附加存储。在NAS存储结构中,存储系统不再通过I/O总线附属于某个特定的服务器或客户机,而是直接通过网络接口与网络直接相连,由用户通过网络访问。
NAS实际上是一个带有瘦服务器(Thin Server)的存储设备,其作用类似于一个专用的文件服务器。这种专用存储服务器不同于传统的通用服务器,它去掉了通用服务器原有的不适用的大多数计算功能,而仅仅提供文件系统功能,用于存储服务,大大降低了存储设备的成本。为方便存储到网络之间以最有效的方式发送数据,专门优化了系统硬软件体系结构,多线程、多任务的网络操作系统内核特别适合于处理来自网络的I/O请求,不仅响应速度快,而且数据传输速率也很高。与传统以服务器为中心的存储系统相比,数据不再通过服务器内存转发(这会引起额外延迟和阻塞),直接在客户机和存储设备间传送(即所谓第三方传送),服务器仅起控制管理的作用,因而具有更快的响应速度和更高的数据带宽。另外,对服务器的要求降低,可大大降低服务器成本,这样就有利于高性能存储系统在更广的范围内普及应用。
在网络附加存储方案中,存储设备在功能上完全独立于网络中的主服务器,客户机与存储设备之间的数据访问已不再需要文件服务器的干预,允许客户机与存储设备之间进行直接的数据访问。利用专用的硬件软件构造的专用服务器,与其它资源独立,不会占用网络主服务器的系统资源,不需要在服务器上安装任何软件,不用关闭网络上的主服务器,就可以为网络增加存储设备。服务器则从原先的I/O负载中解脱出来。另外,它具有较好的协议独立性,支持Unix、 NetWare、Windows NT、OS/2或Intranet WEB的数据访问,客户端也不需要任何专用的软件,安装简易,甚至可以充当其它机器的网络驱动器,可以方便的利用现有的管理工具进行管理。与传统的通用服务器不同,网络附加存储专用服务器能在不增加复杂度,管理开销,降低可靠性的基础上,使网络的存储容量增加,具有非常好的可扩展(Scalability)。由于不需要服务器提供更多的硬件及服务,使服务器的可靠性和I/O性能大大提高,能充分利用可得到的10M~100MB网络带宽,有较大的数据吞吐量。
NAS可以通过集线器(Hub)或交换机(Switch)方便地接入到用户网络上,是一种即插即用的网络设备。为用户提供了易于安装、易于使用和管理、可靠性高和可扩展性好的网络存储解决方案。
网络附加存储使文件访问操作更为快捷,并且易于向基础设施增加文件存储容量。因为NAS关注的是文件服务而不是实际文件系统的执行情况,所以网络附加存储设备经常是自包含的,而且相当易于部署。
网络附加存储设备与客户机之间主要是进行数据传输。今天在LAN/WAN上传输的大量数据被分成许多小的数据块。传输的处理过程需要占用处理器资源来中断和重新访问数据流。如果数据包的处理占用太多的处理器资源,则在同一服务器上运行的应用程序会受到影响。由于网络拥堵影响NAS的性能,所以,其性能局限性之一是网络传输数据的能力。此外,网络附加存储的可扩展性也受到设备大小的限制。增加另一台设备非常容易,但是要像访问一台机器上的数据那样访问网络环境中的内容并不容易,因为网络附加存储设备通常具有独特的网络标识符。由于上述这些限制,NAS环境中的数据备份不是集中化的,因此仅限于使用直接连接设备(如专用磁带机或磁带库)或者基于网络的策略,在该策略中,设备上的数据通过企业或专用LAN进行备份。
与SAN不同,网络附加存储是部件级的存储方法。NAS将存储设备通过标准的网络拓扑结构连接到一群计算机上,所以NAS在适用性方面具有不少优势。首先,NAS可以无需服务器直接上网,不依赖通用的操作系统,而是采用一个面向用户设计的、专门用于数据存储的简化操作系统,内置了与网络连接所需的协议,因此使整个系统的管理和设置较为简单,其次网络附加存储是真正即插即用的产品,并且物理位置灵活,可放置在工作组内,也可放在其他地点与网络连接。
NAS没有解决好的一个关键性问题,是其在备份过程中的带宽消耗,网络带宽要同时满足存储和正常的数据访问。现在,一个比较一致的看法是:网络附加存储可以很经济地解决存储容量不足的问题,但难以获得满意的性能,对于关键事务应用而言,它必须使用专用的宽带网段; 因此,如果公司的发展将需要大量的网络附加存储设备或是网络带宽需求超过千兆以太网,就应该考虑最高端的存储解决方案SAN。不过,从适用性和TCO的角度出发,NAS依然应该是国内多数企业的首选结构。
NAS分类
电器型服务器
电器型服务器是网络附加存储系列设备中最低端的产品。与本文中的其他存储方案不同,电器型服务器不是专门附加的存储设备。它们为网络提供了一个存储的位置,但是由于没有冗余的以及和高性能的组件,它们相对比较便宜。如果你十分注重高可靠性或一流的性能(而且你愿意为此多花一些成本),还是应当考虑 NAS类的更高端产品。但是,因为电器型服务器担当的是其他网络设备的主机的角色,而且它们十分易于安装和管理,所以对拥有有限IT资源的较小企业和远程办公室来说,它们是一个很好的选择。
在工作组环境中,电器型服务器要起很多作用。典型服务包括网络地址翻译(NAT)、代理、DHCP、电子邮件、Web服务器、DNS、防火墙和 VPN。简而言之,电器型服务器几乎提供了小型企业或远程办公室运行配备Internet连接功能的小型网络所需的所有一切。这类产品分别来自 Promise、Cobalt、Compaq、Extended Systems和SunRebel.com。
工作组NAS
工作组级的NAS特别适合于存储需求相对较低的小型和中型公司,它们的存储需要一般从几百GB到1TB。运行电子商务软件或者大型数据库的公司会需要几TB的存储空间,他们使用的属于中型网络附加存储。一般来说,当从工作组升级到中型NAS时,你会发现热插拔驱动器和一些可以放置额外的驱动器或更多的故障恢复产品的设备盒、增强的管理功能以及系统复杂性的少许提高。
装备在一个机构中最常见的网络存储系统是文件服务器。研究显示,市场上多达60%的通用服务器都被用作文件服务器。而实际上,用通用服务器作文件服务器并非最有效的网络存储解决方案。网络附加存储(NAS)正是为解决在资本投资和简化专业人士管理工作中出现的这一问题而设计的。装配网络附加存储只用几分钟的时间,无需关闭现有的网络服务器,更不用花费几个小时、甚至几天的时间装配一个多用途服务器。
中型NAS
我们所说的中型NAS解决方案提供了更好的扩展性和可靠性,而且有着与低端NAS类似的优点,例如方便、专用的存储空间和简单的安装和管理过程。与电器型服务器(1,500美元到2,500美元)和工作组级NAS(3,000美元到10,000美元)相比,这些网络附加存储设备(20,000美元以上)的成本明显要高很多。中型网络附加存储产品包括Compaq TaskSmart N2400、Network Appliance的低端型号和Procom NetForce产品。以Compaq TaskSmart N2400 (34,711美元)为例。该设备实际上是一台Compaq服务器,它运行了为文件共享而优化并且为易于管理而修改过的Windows 2000的某个版本。该系统包含一台ProLiant服务器,配置为双733-MHz Pentium III处理器、1GB ECC SDRAM、StorageWorks硬盘。这些硬件部件都能从Compaq单独获得。服务器本身可以配备最多四个热插拔18.2GB Ultra3 SCSI硬盘,总计存储容量可达72GB。这些组件都是机架安装式的,服务器及硬盘存放盒总计占用6U高度。它可配一个磁盘存放盒,其中装满了全部14块硬盘,原始存储容量达252GB。当配置四个磁盘存放盒并完全装满36.4GB的硬盘时,该系统的最大存储容量为2TB。各磁盘通过一个四通道 Compaq SmartArray 4200磁盘控制器从后部连接到服务器上。除了磁盘子系统使用RAID方式提供数据的可靠性,该服务器本身还具有高可用性。它的操作系统运行在服务器中两个附加的热插拔、互为镜像的18.2GB硬盘上,每块硬盘都有自己的风扇和电源。当配置为网络协作(network teaming)时,4端口网卡可以提供故障冗余和负载平衡。
大型网络附加存储
EMC把Clariion系列产品定义为“中型”信息存储系统,但是为了符合本次专题的一致标准,我们将其列为更高端的产品。不过,就存储容量和价格来说,EMC的谦虚是这类产品最高能达到什么水平的一个信号。
对于这类存储设备,系统的易扩展性以及高可用性和冗余性都是十分关键的。同时,这些设备还必须提供高端服务器的性能、灵活的管理以及与异类网络平台交互的能力。 EMC CLARIION FC 4500 和 FC/IP 4700即是此类设备的代表。EMC Clariion FC4500(直销价为93,400美元)是一套包含了机架的机架安装式设备,它提供了基于光纤信道的磁盘存储空间。该解决方案有两种机架型号:39U全高固定机柜和20U高台式机柜。其中39U型号配置了30块18GB 10,000转/分的Quantum热插拔硬盘。它的机箱支持最多十个磁盘存放盒,每个存放盒可放置多达十块硬盘,最高可提供达到7.3TB的存储容量。
EMC于今年一月份发布了其第五代Clariion产品(4700系列)。该公司把IP4700/FC4700称为“业界的第一个多型号网络附加存储解决方案”。由于该系统“象变色龙一样的”架构,用户既可以在网络附加存储配置(IP4700)中也可以作为SAN的一个组件(FC4700)使用同样的Clariion 4700系统。要实现NAS,可以换下存储处理器并增加一个速度为1Gbps的Ethernet网卡。在其他方面,4700非常类似于其前一代产品—虽然4700提供了新的高性能多CPU存储处理器、2GB高速缓存、4个前端和4个后端光纤信道连接以及每个存储处理器都有的冗余路径。


本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u3/108286/showart_2146711.html
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