DAT NAT SAN FCoE

最新推荐文章于 2021-08-29 17:55:24 发布

mayanyun2013

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/mayanyun2013/article/details/52885972

本文介绍了当前主流的存储架构，包括DAS、NAS、SAN及FCoE等，并详细对比了它们的特点、适用场景及优缺点。

随着主机、磁盘、网络等技术的发展，数据存储的方式和架构也在一直不停改变，本文主要介绍目前主流的存储架构。

存储的分类

根据服务器类型分为：

l 封闭系统的存储（封闭系统主要指大型机）

l 开放系统的存储（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）。看下图，可以清晰的理解刚才的描述。

封闭系统的存储

常见三种存储架构 DAS、NAS、SAN比较，区别说明：

DAS存储 （直连式存储Direct-Attached Storage）

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存储（网络接入存储Network-Attached Storage）

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 （存储区域网络Storage Area Network）

存储区域网络(SAN)是一种高速网络或子网络，提供在计算机与存储系统之间的数据传输。存储设备是指一张或多张用以存储计算机数据的磁盘设备。一个 SAN 网络由负责网络连接的通信结构、负责组织连接的管理层、存储部件以及计算机系统构成，从而保证数据传输的安全性和力度。

SAN 支持磁盘镜像技术(disk mirroring)、备份与恢复(backup and restore)、档案数据的存档和检索、存储设备间的数据迁移以及网络中不同服务器间的数据共享等功能。此外 SAN 还可以用于合并子网和网络附接存储(NAS:network-attached storage)系统。

SAN网络的结构图

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。

光纤通道协议实际上解决了底层的传输协议，高层的协议仍然采用SCSI协议，所以光纤通道协议实际上可以看成是SCSI over FC。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。

如今的SAN解决方案通常会采取以下两种形式：光纤信道以及iSCSI或者基于IP的SAN，也就是FC SAN和IP SAN。光纤信道是SAN解决方案中大家最熟悉的类型，但是，最近一段时间以来，基于IP的SAN解决方案开始大量出现在市场上，与光纤通道技术相比较而言，这种技术具有良好的性能，而且价格低廉。

项目	IP SAN	FC SAN	说明
技术成熟度	IP SAN是在最近几年开始为业务说推行，并为用户说认识的新技术。	FC SAN是从九十年代末即开始发展的存储网络技术，其发展已经历至少三代：1Gb、2Gb以及目前的4Gb。其应用已将近十年，是非常成熟和可靠的技术，其采用和认可的广泛程度可以说是遍布几乎各类机构，大中小型企业的数据中里。	在技术成熟度上，FC SAN比IP SAN要高得多
协议效率	IP SAN实质上就是将SCSI指令封装在IP包中，利用IP技术进行包的传输，利用的是IP技术的广泛性和普及性。但是IP封装有一个显著的弱点：就是IP封装的开销大，效率低——即任何一个IP包中要附加的包头和包尾，以及检验码过多因此其总体的效率不高。	比较FC SAN，将SCSI指令在FC包中进行封装，包头和包尾以及校验码所占比例非常低，因此其效率非常高	从效率上看，FC SAN明显高于IP SAN，因此FC SAN更加适合于对效率敏感的应用，例如对性能要求很高的数据库应用，而IP SAN则主要应用到对性能和效率要求不高的环境中，例如OA，文档处理，多媒体环境等
性能	IP SAN协议中的封装效率不高，因此IP SAN对环境的硬件速度要求更好，才能获得与FC差不多的性能，可惜的是目前IP SAN最好环境还只是在千兆网中，因此其性能目前还无法与FC SAN相比	FC SAN协议本身效率高，同时目前FC SAN已经开始普遍部署4Gbps的环境，所以说FC SAN要比目前IP SAN性能块很多	乐观地讲，10Gb即万兆网中IP SAN的性能可能会有显著改善，并能初步满足相关应用的要求，与目前FC SAN中的性能可以一比。
稳定性和安全性	低	高	IP SAN是建立在普通IP网上，FC SAN是建立在FC网络中。FC网络的抗干扰性要强；安全上FC 网络的封闭性要高一些，不想IP网络非常开放，因此FC SAN协议上要相对安全和稳定。
成本	低	高	IP SAN的成本低主要体现在： ---设备价位低； ---运行维护费用低；
应用环境			建议： ---在非关键环境中，在建设成本非常有限的条件下，可以考虑采用IP SAN； ---对于企业或者机构核心业务、关键业务中，其稳定性、性能、对技术的成熟度要求高，建议采用FC SAN，这样企业和机构的主要业务系统将更有保障。
其他方面	兼容性：目前IP SAN主要完成的是Windows，Linux等较低端的服务器的兼容性测试；厂商支持度： ---服务器方面，主要是PC Server厂商和低端Unix服务器明确支持，部分高端服务器还不支持； ----存储方面：虽然大多数存储都能支持IP SAN，但是在用户环境中应用的主要还是中低端存储	FC SAN兼容性测试已非常充分，遍布所有高端、中端、以及低端的服务器均能支持，厂商支持度：不管服务器还是存储方面，几乎所有的服务器（不论档次）和独立存储系统都完全支持FC	在兼容性和厂商支持度上看，同样建议对于重要和关键业务系统，目前还是要采用FC要更稳定和可靠。

FcoE存储网络

FCoE存储网络

1.FCoE就是用以太网来传输FC：

FCoE的全称是Fiber Channel over Ethernet，旨在通过以太网直接传输光纤协议，让存储网络中的数据可轻易跨越光纤和以太网的界限，通过同一种截物理介质（以太网络）进行传输，同时保留了FC中的上层协议的特性，例如数据一致性，流控制等，但不使用原先光纤网络的物理线路与接口。目的在于降低用户在存储网络构建和管理方面的成本和复杂性。

2.FCoE的优势是融合网络和未来高速带宽的预期：

FCoE的优势显而易见，部署FCoE以后，企业只需要使用以太网络构建数据中心的网络，而不是原来使用光纤网络和以太网络进行结合。同时减低线路的总数，主机端接口卡（HBA，网卡）等的总数。而这两者会被集成为同一个接口设备 – 融合网卡Converged Network Adapter（CNA）用来同时处理FC协议和TCP/IP协议，从而保证在同一个主机接口上对存储网络和IP网络进行隔离。另外，未来FCoE可能会提供相比FC网络更大的带宽，FCoE目前起始就是用10 Gb的以太网，而40 Gbps和100 Gbps的以太网也相信在不久的将来也会推出，相对FC网络方面，8Gb和16Gb是主流，最新的32Gb也刚刚出现，但相对也在起步阶段的100Gb以太网来说还是稍逊不少。

3.FCoE主要协议还是FC，只是封装以后用以太网介质传输：

FCoE 协议的发明目的很简单，用来把FC协议封装到以太网之中。是运行在以太网上的存储网络。FC帧和以太网帧，在FCoE 中的传输是一1：1的对应关系存在，没有任何封包和合并多个FC帧到一个以太网帧的情况。因此，在FCoE数据传输的每个节点上（网卡，交换机）都需要启用巨帧Jumbo Frame以支持封包以后的以太网帧的传输（以太网原来默认帧最大1500字节，传输FC帧需要2112）。不同的厂商的产品默认的巨帧MTU有所不同，比如思科的Nexus默认值是2158。