服務器集群技術 網(wǎng)絡存儲技術基礎

1、本資料由-大學生創(chuàng)業(yè)|創(chuàng)業(yè)|創(chuàng)業(yè)網(wǎng)深入講解服務器集群技術在發(fā)展初期，一路處理器便可為一臺服務器及其所有應用提供動力。接著就發(fā)展到了多處理時代，這時兩路或多路處理器共享一個存儲池，并能處理更多更大的應用。然后出現(xiàn)了服務器網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡中的每臺服務器都專門處理不同的應用集?，F(xiàn)在，發(fā)展到了服務器集群，兩臺或多臺服務器像一臺服務器一樣工作，提供更高的可用性和性能，這已經(jīng)遠遠超出了您的想像。應用可從一臺服務器轉(zhuǎn)移到另一臺服務器，或同時運行在若干臺服務器上所有這一切對用戶都是透明的。 集群并不是新事物，但在軟件和硬件方面，直到最近它們還是專有的。信息系統(tǒng)經(jīng)理對集群進行了更加仔細的考慮，這是因為現(xiàn)在他們可以使

2、用大規(guī)模生產(chǎn)的標準硬件實現(xiàn)集群，如RAID、對稱多處理系統(tǒng)、網(wǎng)絡和I/O網(wǎng)卡及外設。集群技術在未來將會獲得更大的發(fā)展，現(xiàn)在，不斷推出新的集群選件，而真正的集群標準尚在制定之中。 何為集群？ 簡單的說，集群就是兩臺或多臺計算機或節(jié)點在一個群組內(nèi)共同工作。與單獨工作的計算機相比，集群能夠提供更高的可用性和可擴充性。集群中的每個節(jié)點通常都擁有自己的資源（處理器、I/O、內(nèi)存、操作系統(tǒng)、存儲器），并對自己的用戶集負責。 故障切換功能提供絲捎瞇裕旱幣桓黿詰惴收鮮保渥試茨芄?quot;切換"到集群中一個或多個其它節(jié)點上。一旦發(fā)生故障的節(jié)點恢復全面運行，通過前瞻性地將一臺服務器的功能"切

3、換"到集群中其它服務器上，可以實現(xiàn)升級，停止該服務器的運行以增加組件，然后將其放回到集群中，再將其功能從其它服務器轉(zhuǎn)回該服務器。利用分布式訊息傳遞（DMP）可提供額外的可擴充性，DMP是一種集群內(nèi)通信技術，該技術允許應用以對最終用戶透明的方式擴展到單個對稱多處理（SMP）系統(tǒng)以外。 集群中的每個節(jié)點必須運行集群軟件以提供服務，如故障檢測、恢復和將服務器作為約個系統(tǒng)進行管理的能力。集群中的節(jié)點必須以一種知道所有其它節(jié)點狀態(tài)的方式連接。這通常通過一條由于局域網(wǎng)路徑相分離的通信路徑來實現(xiàn)，并使用專用網(wǎng)卡來確保節(jié)點間清楚的通信。該通信路徑中繼系統(tǒng)間的一?quot;心跳"，這樣，如果

4、一個資源發(fā)生故障因而無法發(fā)送心跳，就會開始故障切換過程。實際上，最可靠的配置采用了使用不同通信連接（局域網(wǎng)、SCSI和RS232）的冗余心跳，以確保通信故障不會激活錯誤的故障切換。 集群級別 今天，對于集群購買者來說，幸運的是有多款不同檔次的集群可供選擇，它們可提供廣泛的可用性。當然，可用性越高，價格也越高，管理復雜性也越大。 共享存儲 共享磁盤子系統(tǒng)往往是集群的基礎、它使用共享的SCSI或光纖通道。每個節(jié)點使用其本地磁盤存儲操作系統(tǒng)交換空間和系統(tǒng)文件，而應用數(shù)據(jù)存儲在共享磁盤上，每個節(jié)點均可讀取由其它節(jié)點寫入的數(shù)據(jù)。應用間的并發(fā)磁盤訪問需要分布鎖定管理器（DLM），而且共享磁盤子系統(tǒng)與其集群

5、節(jié)點之間的距離會受到所選擇介質(zhì)(SCSI或光纖通道等)的限制。 服務器鏡像（鏡像磁盤） 需要數(shù)據(jù)冗余而又無需占用額外磁盤子系統(tǒng)的環(huán)境有權選擇服務器間的鏡像數(shù)據(jù)。除了成本更低以外，服務器鏡像的另一個優(yōu)勢是，在主板服務器與輔助服務器之間的連接可以是基于局域網(wǎng)的，這樣就消除了SCSI距離限制。數(shù)據(jù)寫到主板服務器上后，它還寫到了輔服務器上；通過鎖定服務器數(shù)據(jù)保持了數(shù)據(jù)的完整性。一些服務器鏡像產(chǎn)品還可將工作負載從主服務器轉(zhuǎn)換到輔服務器上。 非共享 現(xiàn)在，一些集群產(chǎn)品使用的是"非共享"體系結構，在此體系結構中，節(jié)點既不共享集中式磁盤，也不在節(jié)點間鏡像數(shù)據(jù)。發(fā)生故障時，非共享集群所具有的

6、軟件能夠?qū)⒋疟P所有權從一個節(jié)點傳送至另一個節(jié)點，而無需使用分布式分布式鎖定管理器（DLM）。 如何實現(xiàn)故障切換？ 可以使用多種方法配制集群實現(xiàn)故障切換。第一種方法是路配制，集群中的所有節(jié)點在正常情況下都擁有自己的用戶和工作負載。一個故障節(jié)點的資源可切換到其它節(jié)點，但由于剩余的服務器承擔了額外的負載，因此其性能將有所下降。 N+1配制包括一個熱待機系統(tǒng)，它在主系統(tǒng)發(fā)生故障之前一直處于空閑模式。在N+1配制中，當一個節(jié)點發(fā)生故障時可避免其它節(jié)點的性能下降。但是，由于待機節(jié)點在正常情況下并不提供服務，因而成本較高。 在任何配制中，一旦出現(xiàn)問題，集群軟件將能夠首先進行本地恢復。本地恢復即在發(fā)生故障時，

7、在本地節(jié)點自動重新啟動應用或服務的能力。對節(jié)點并非致命的故障來說，邏輯上本地恢復是首選方式，因為與切換至另一個節(jié)點相比，它對用戶的中斷更少。 就故障切換的種類而論，一些集群產(chǎn)品可進行并行恢復，其中資源能夠故障切換到不同地區(qū)的遠程節(jié)點上。這很適合于容災需求。次外，為了解決多個節(jié)點故障問題，一些集群產(chǎn)品可以進行級聯(lián)故障切換，其工作方式就像多米諾骨牌一樣：節(jié)點一故障切換到節(jié)點二，節(jié)點二發(fā)生故障后再切換到節(jié)點三等等。 故障切換舉例 以下是雙節(jié)點集群故障切換舉例，其中兩個節(jié)點都擁有其自己的用戶和以下的應用。 1. 節(jié)點1因出現(xiàn)內(nèi)存問題導致了應用故障。用戶訊息錯誤且其應用停止運行。集群管理軟件將這一問題通

8、知系統(tǒng)管理員。 2. 節(jié)點1進行本地恢復，重新啟動故障應用。用戶能夠重新啟動其應用。 3. 當應用再次發(fā)生故障時，集群軟件向節(jié)點2進行故障切換。故障切換需要大約1分鐘，用戶必須等待。（實際時間可能會從幾秒至幾分鐘。）一些應用能夠檢測故障過程并向用戶顯示信息，告知她們向另一臺服務器傳輸應用。 4. 一旦該應用在節(jié)點2中重新啟動，用戶即可繼續(xù)工作。 5. 診斷和修理節(jié)點1。將已恢復正常的節(jié)點1放回遠處后，關恢復（切換）過程就會啟動，以使應用和相關資源回到節(jié)點1?？扇斯せ蜃詣訉崿F(xiàn)該故障恢復。例如，在非高峰期間，可將其配置為故障恢復狀態(tài)。 集群可擴充性 除了提高的可用性，性能可擴充性也是集群的一個主要

9、優(yōu)勢。通常，可通過集群負載平衡提高性能。本質(zhì)上，負載平衡意味著將相關應用和資源從繁忙節(jié)點轉(zhuǎn)移到不繁忙節(jié)點。 真正的可擴充性是在其它區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的。第一個區(qū)域是增加可擴充性，這意味著能夠在不拋棄以前系統(tǒng)的情況下，不斷添加服務器、磁盤存儲器等。實際上，隨著您的計算機需求不斷增加，集群提供了隨著您的發(fā)展進行支付的環(huán)境。當能夠在集群多個節(jié)點上自動分配其工作負載的真正"支持集群"應用在未來形成開發(fā)標準后，您將看到第二種類型的可擴充性。除此之外還可分離應用，以使一個應用的不同"線程"運行在不同節(jié)點上，從而極大提高可 應用如何處理故障切換？ 下一個問題是"應用如

10、何處理故障切換？"答案是"這取決于所使用的應用和集群產(chǎn)品。"一些集群產(chǎn)品為專門應用（如數(shù)據(jù)庫或通信協(xié)議）提供了恢復或切換套件。這些套件可在應用故障時進行檢測，并可在另一服務器上重新啟動該應用。 應用處理故障的方法由于集群產(chǎn)品的不同而不同。正如我們以前提到的一樣，盡管不同的廠商都試圖制定一個通用標準，但現(xiàn)在集群軟件還沒有公共標準。 然而，必須修改現(xiàn)在的應用以處理故障切換，應用的最終目標不受硬件的影響。一個解決方案是與操作系統(tǒng)共同運行的一組程序和API（應用編程口），從而使得應用廠商能夠創(chuàng)建執(zhí)行這些恢復功能的程序。使用這些API使應用"支持集群"。

11、當前集群產(chǎn)品的許多廠商都在努力奮斗，以確保集群產(chǎn)品能夠符合這些不同的操作系統(tǒng)API。 虛擬接口體系結構（VIA） 由英特爾、康柏、惠普、微軟、戴爾、SCO和天騰聯(lián)合推出了虛擬接口體系結構（VIA）計劃正為開發(fā)集群硬件和軟件產(chǎn)品制定標準，該標準將是獨立于廠商的，它將為用戶購買技術時提供更多的選擇。 需牢記的重點 真正的集群可被認為是多處理發(fā)展演變的下一步以前，應用應用跨越一個系統(tǒng)的多個處理器運行，現(xiàn)在，應用可以跨越跨越若干系統(tǒng)的多個處理器運行。 集群提供了兩個主要優(yōu)勢：高可用性（通過故障切換功能）和可擴充性（通過增加擴展和跨越處理器進行負載平衡）。 當節(jié)點出現(xiàn)硬件或軟件問題后，就會進行故障切換，

12、該節(jié)點的應用及通信連接將切換到另一臺服務器上?？墒褂眉汗芾懋a(chǎn)品規(guī)定那些應用應進行故障切換，以及那些故障條件可觸發(fā)這一過程。 可以獲得許多集群種類和配置，以為用戶提供他們所需的確切可用性級別。共享磁盤、服務器鏡像及非共享是這些配置的幾個。三種服務器的結構如何區(qū)別？相信大家一定注意到了，各種媒體上經(jīng)常按塔式、機架式和刀片式這三種結構來劃分服務器，服務器的外形為什么會有這樣的劃分呢？主要原因就是具體的應用環(huán)境不同，塔式服務器長得跟我們平時用的臺式機一樣，占用空間比較大，一般是一些小型企業(yè)自己使用自己維護；而機架式服務器長得就像臥著的臺式機，可以一臺一臺的放到固定機架上，因此而得名，它可以拿去專業(yè)的

13、服務器托管提供商那里進行托管，這樣每年只需支付一定的托管費，就免去了自己管理服務器的諸多不便；而刀片服務器是近幾年才比較流行的一種服務器架構，它非常薄，可以一片一片的疊放在機柜上，通過群集技術進行協(xié)同運算，能夠處理大量的任務，特別適合分布式服務，如作為WEB服務器。    看完上面的簡單介紹，相信各位對這3種服務器已經(jīng)有個基本的認識了，下面我們就來一一細說，為大家做更詳細的講解：什么是塔式服務器：    塔式服務器應該是大家見得最多，也最容易理解的一種服務器結構類型，因為它的外形以及結構都跟我們平時使用的立式PC差不多，當然，由于服務

14、器的主板擴展性較強、插槽也多出一堆，所以個頭比普通主板大一些，因此塔式服務器的主機機箱也比標準的ATX機箱要大，一般都會預留足夠的內(nèi)部空間以便日后進行硬盤和電源的冗余擴展。    由于塔式服務器的機箱比較大，服務器的配置也可以很高，冗余擴展更可以很齊備，所以它的應用范圍非常廣，應該說目前使用率最高的一種服務器就是塔式服務器。我們平時常說的通用服務器一般都是塔式服務器，它可以集多種常見的服務應用于一身，不管是速度應用還是存儲應用都可以使用塔式服務器來解決。    就使用對象或者使用級別來說，目前常見的入門級和工作組級服務器基本上都采用這

15、一服務器結構類型，一些部門級應用也會采用，不過由于只有一臺主機，即使進行升級擴張也有個限度，所以在一些應用需求較高的企業(yè)中，單機服務器就無法滿足要求了，需要多機協(xié)同工作，而塔式服務器個頭太大，獨立性太強，協(xié)同工作在空間占用和系統(tǒng)管理上都不方便，這也是塔式服務器的局限性。不過，總的來說，這類服務器的功能、性能基本上能滿足大部分企業(yè)用戶的要求，其成本通常也比較低，因此這類服務器還是擁有非常廣泛的應用支持。什么是機架式服務器：    作為為互聯(lián)網(wǎng)設計的服務器模式，機架服務器是一種外觀按照統(tǒng)一標準設計的服務器，配合機柜統(tǒng)一使用?？梢哉f機架式是一種優(yōu)化結構的塔式服務器，它的

16、設計宗旨主要是為了盡可能減少服務器空間的占用，而減少空間的直接好處就是在機房托管的時候價格會便宜很多。    為什么說機架式服務器是作為為互聯(lián)網(wǎng)設計的服務器模式？    正如大家所知，很多專業(yè)網(wǎng)絡設備都是采用機架式的結構（多為扁平式，活像個抽屜），如交換機、路由器、硬件防火墻這些。這些設備之所以有這樣一種結構類型，是因為他們都按國際機柜標準進行設計，這樣大家的平面尺寸就基本統(tǒng)一，可把一起安裝在一個大型的立式標準機柜中。這樣做的好處非常明顯：一方面可以使設備占用最小的空間，另一方面則便于與其它網(wǎng)絡設備的連接和管理，同時機房內(nèi)也會顯得整潔

17、、美觀。    機架服務器的寬度為19英寸，高度以U為單位（1U=1.75英寸=44.45毫米），通常有1U，2U，3U，4U，5U，7U幾種標準的服務器。機柜的尺寸也是采用通用的工業(yè)標準，通常從22U到42U不等；機柜內(nèi)按U的高度有可拆卸的滑動拖架，用戶可以根據(jù)自己服務器的標高靈活調(diào)節(jié)高度，以存放服務器、集線器、磁盤陣列柜等網(wǎng)絡設備。服務器擺放好后，它的所有I/O線全部從機柜的后方引出（機架服務器的所有接口也在后方），統(tǒng)一安置在機柜的線槽中，一般貼有標號，便于管理。    現(xiàn)在很多互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)站服務器其實都是由專業(yè)機構統(tǒng)一托管的，網(wǎng)站

18、的經(jīng)營者其實只是維護網(wǎng)站頁面，硬件和網(wǎng)絡連接則交給托管機構負責，因此，托管機構會根據(jù)受管服務器的高度來收取費用，1U的服務器在托管時收取的費用比2U的要便宜很多，這就是為什么這種結構的服務器現(xiàn)在會廣泛應用于互聯(lián)網(wǎng)事業(yè)。    還有一點要說的是機架式服務器因為空間比塔式服務器大大縮小，所以這類服務器在擴展性和散熱問題上受到一定的限制，配件也要經(jīng)過一定的篩選，一般都無法實現(xiàn)太完整的設備擴張，所以單機性能就比較有限，應用范圍也比較有限，只能專注于某一方面的應用，如遠程存儲和Web服務的提供等，但由于很多配件不能采用塔式服務器的那種普通型號，而自身又有空間小的優(yōu)勢，所以機

19、架式服務器一般會比同等配置的塔式服務器貴上2030。至于空間小而帶來的擴展性問題，也不是完全沒有辦法解決，由于采用機柜安裝的方式，因此多添加一個主機在機柜上是件很容易的事，然后再通過服務器群集技術就可以實現(xiàn)處理能力的增強，如果是采用外接擴展柜的方式也能實現(xiàn)大規(guī)模擴展，不過由于機架式服務器單機的性能有限，所以擴展之后也是單方面的能力得到增倍，所以這類服務器只是在某一種應用種比較出色，大家就把它劃為功能服務器，這種服務器針對性較強，一般無法移做它用。什么是刀片服務器？    對于企業(yè)和網(wǎng)絡信息提供商來說，無限增長的數(shù)據(jù)必須集中存儲和處理，于是未來的網(wǎng)絡發(fā)展呈現(xiàn)出集中計

20、算的趨勢。集中管理模式與現(xiàn)有的分散管理模式，對服務器提出了新的要求：節(jié)約空間、便于集中管理、易于擴展和提供不間斷的服務，成為對下一代服務器的新要求。 作為網(wǎng)絡重要組成部分的服務器來說，性能已不僅僅是評價服務器的唯一指標了，用戶更關心的是符合自己實際需要的產(chǎn)品。目前服務器集群已經(jīng)在市場上得以廣泛應用，而新一代機架式服務器也開始進入市場，為用戶提供了更多的選擇。但是隨著網(wǎng)絡向更深層面發(fā)展，下一代服務器將會是Blade Server（刀片服務器）。 刀片服務器是一種HAHD（High Availability High Density，高可用高密度）的低成本服務器平臺，是專門為特殊應用行業(yè)和高密度計

21、算機環(huán)境設計的。其中每一塊"刀片"實際上就是一塊系統(tǒng)主板。它們可以通過本地硬盤啟動自己的操作系統(tǒng)，如Windows NT/2000、Linux、Solaris等等，類似于一個個獨立的服務器。在這種模式下，每一個主板運行自己的系統(tǒng)，服務于指定的不同用戶群，相互之間沒有關聯(lián)。不過可以用系統(tǒng)軟件將這些主板集合成一個服務器集群。在集群模式下，所有的主板可以連接起來提供高速的網(wǎng)絡環(huán)境，可以共享資源，為相同的用戶群服務。在集群中插入新的"刀片"，就可以提高整體性能。而由于每塊"刀片"都是熱插拔的，所以，系統(tǒng)可以輕松地進行替換，并且將維護時間減少到

22、最小。值得一提的是，系統(tǒng)配置可以通過一套智能KVM和9個或10個帶硬盤的CPU板來實現(xiàn)。CPU可以配置成為不同的子系統(tǒng)。一個機架中的服務器可以通過新型的智能KVM轉(zhuǎn)換板共享一套光驅(qū)、軟驅(qū)、鍵盤、顯示器和鼠標，以訪問多臺服務器，從而便于進行升級、維護和訪問服務器上的文件。 克服服務器集群的缺點 作為一種實現(xiàn)負載均衡的技術，服務器集群可以有效地提高服務的穩(wěn)定性和/或核心網(wǎng)絡服務的性能，還可以提供冗余和容錯功能。理論上，服務器集群可以擴展到無限數(shù)量的服務器。無疑，服務器集群和RAID鏡像技術的誕生為計算機和數(shù)據(jù)池的Internet應用提供了一個新的解決方案，其成本遠遠低于傳統(tǒng)的高端專用服務器。 但是

23、，服務器集群的集成能力低，管理這樣的集群使很多IDC都非常頭疼。尤其是集群擴展的需求越來越大，維護這些服務器的工作量簡直不可想像，包括服務器之間的內(nèi)部連接和擺放空間的要求。這些物理因素都限制了集群的擴展?！案呙芏确掌鳌盉lade Server的出現(xiàn)適時地解決了這樣的問題。高密度服務器內(nèi)置了監(jiān)視器和管理工具軟件，可以幾十個甚至上百個地堆放在一起。配置一臺高密度服務器就可以解決一臺到一百臺服務器的管理問題。如果需要增加或者刪除集群中的服務器，只要插入或拔出一個CPU板即可。就這個意義上來說，Blade Server從根本上克服了服務器集群的缺點。 小結：    說到

24、這里，大家應該知道幾種服務器都是如何運用以及應用在什么領域了吧，那么大家接下來構建自己的服務器時，記得多從技術和應用兩個方向去考慮，以便選擇自己需要的服務器。網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)基礎介紹如今的網(wǎng)絡時代是資源共享的時代，各類信息資源的積累加劇了其膨脹性，人們對數(shù)據(jù)審視觀念也發(fā)生了改變，不單單只是安全存儲的數(shù)據(jù)，更把它們當成競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略性資產(chǎn)；而且網(wǎng)絡已經(jīng)成為主要的信息處理模式。對數(shù)據(jù)傳輸、管理、維護、虛擬化等等要求，都意識著對數(shù)據(jù)存儲技術的發(fā)展提出了全面的挑戰(zhàn)，對存儲體系結構提出了進一步的要求。 不管網(wǎng)絡發(fā)展到何種階段，用戶最終需要的是數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡上大量的數(shù)據(jù)需要存儲，如何才能簡便、快速、安全地存儲這些

25、數(shù)據(jù)呢？這對存儲系統(tǒng)的容量和速度提出了空前的要求。傳統(tǒng)的以服務器為中心的DAS（Direct Attached Storage）方式（這種方式是將RAID硬盤陣列直接安裝到網(wǎng)絡系統(tǒng)的服務器上），已不能滿足用戶的需要，越來越多的用戶已經(jīng)從原來的服務器中心模式轉(zhuǎn)換為以數(shù)據(jù)為中心的NAS和SAN上。 我們通過以下幾個方面系統(tǒng)了解網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)： （一）直接連網(wǎng)存儲（NAS） （二）區(qū)域存儲網(wǎng)絡（SAN） （三）IP SAN （四）NAS與SNA的比較 （五）NAS與SNA的統(tǒng)一 （六）網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)市場趨勢 通過下面的講解，希望可以給大家一個系統(tǒng)性的認識。隨著市場對網(wǎng)絡存儲設備的需求，大量廠商對這塊市場

26、早已做大量的工夫，網(wǎng)絡技術的發(fā)展，產(chǎn)品也是層出不窮。再下篇文章中我會對市場的主流產(chǎn)品進行詳細介紹和講評。 （一）直接連網(wǎng)存儲（NAS） NAS的全稱是Network Attached Storage，中文翻譯為直接連網(wǎng)存儲。在NAS存儲結構中，存儲系統(tǒng)不再通過I/O總線附屬于某個特定的服務器或客戶機，它完全獨立于網(wǎng)絡中的主服務器，可以看作是一個專用的文件服務器。也就是說，客戶機與存儲設備之間的數(shù)據(jù)訪問已不再需要文件服務器的干預，允許客戶機與存儲設備之間進行直接的數(shù)據(jù)訪問。在LAN環(huán)境下，NAS已經(jīng)完全可以實現(xiàn)異構平臺之間的數(shù)據(jù)級共享，比如NT、UNIX等平臺之間的共享。 NAS基礎架構如下圖

27、一個NAS包括處理器、文件服務管理模塊和多個的硬盤驅(qū)動器用于數(shù)據(jù)的存儲。 NAS 可以應用在任何的網(wǎng)絡環(huán)境當中。主服務器和客戶端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件，包括SMB格式、NFS格式和CIFS格式等等。NAS 系統(tǒng)可以根據(jù)服務器或者客戶端計算機發(fā)出的指令完成對內(nèi)在文件的管理。 此外，與傳統(tǒng)的將RAID硬盤陣列安裝到通用服務器上的方法相比，NAS系統(tǒng)還具有以下優(yōu)點： 首先，NAS系統(tǒng)簡化了通用服務器不適用的計算功能，僅僅為數(shù)據(jù)存儲而設計，降低了成本。并且，NAS系統(tǒng)中還專門優(yōu)化了系統(tǒng)硬軟件體系結構，其多線程、多任務的網(wǎng)絡操作內(nèi)核特別適合于處理來自網(wǎng)絡的I/O請求，不僅響應速度快，

28、而且數(shù)據(jù)傳輸速率也更高。 其次，由于是專用的硬件軟件構造的專用服務器，不會占用網(wǎng)絡主服務器的系統(tǒng)資源，不需要在服務器上安裝任何軟件，不用關閉網(wǎng)絡上的主服務器，就可以為網(wǎng)絡增加存儲設備。安裝、使用更為方便。并且，NAS系統(tǒng)可以直接通過Hub或交換機連到網(wǎng)絡上，是一種即插即用的網(wǎng)絡設備。 再次，由于獨立于主服務器之外，因此對主服務器沒有任何需求。如此可以可大大降低主服務器的投資成本。 最后，NAS具有更好的擴展性，靈活性。存儲設備不會受無地理位置的拘束，在不同地點都可以通過物理連接和網(wǎng)絡連接連起來 。（二）區(qū)域存儲網(wǎng)絡（SAN） SANStorage Area Network ，中文翻譯為區(qū)域存儲

29、網(wǎng)絡，是一種網(wǎng)絡化的基礎設施。我們可以通過SAN基礎架構，更清晰了解它。 SAN基礎架構 通過互連光纖通道交換機構造的高速網(wǎng)，連接所有的服務器和所有的存儲設備，讓多個主機訪問存儲設備跟各主機間互相訪問一樣方便。 這些互連的交換機形成了SAN的核心光纖通道（Fibre Channel），也就是FC技術，F(xiàn)C是ANSI為網(wǎng)絡和通道I/O接口建立的一個標準集成。 而光纖通道協(xié)議是SAN的另外一個本質(zhì)特征，SNA就是利用光纖通道協(xié)議上加載SCSI協(xié)議來達到可靠的快級數(shù)據(jù)傳輸，它主要支持HIP PI、IPI、SCSI、IP、ATM等多種高級協(xié)議。 SNA的最大特性是將網(wǎng)絡和設備的通訊協(xié)議與傳輸物理介質(zhì)隔

30、離開。 這樣多種協(xié)議可在同一物理連接上同時傳送，高性能存儲體和寬帶網(wǎng)絡使用單I/O接口使得系統(tǒng)成本和復雜程度大大降低。如通過將多臺大型交換機連接在一起，能夠構建可提供數(shù)百個端口的SAN，適應增長型企業(yè)不斷劇增的信息存儲容量的需要。 并且光纖通道支持多種拓撲結構，主要有：點到點（Link）、仲裁環(huán)（FC-AL）、交換式網(wǎng)絡結構（FC-XS）。 SAN憑借著FC技術的特性決定了它的諸多優(yōu)勢： 首先，在一些關鍵應用中，傳輸塊級數(shù)據(jù)要求必須使用SAN尤其是多個服務器共同向大型存儲設備進行讀取。由于在數(shù)據(jù)傳輸時被分成小段，使SAN對服務器處理的依賴較少，可以有效地傳送爆發(fā)性的塊數(shù)據(jù)，SAN的性能及可靠性

31、就得到了充分的發(fā)揮。 其次，利用光纖通道速度快的優(yōu)勢通過局域網(wǎng)，SAN可以實現(xiàn)遠程災難恢復。一般地，使用E3信道，SAN可以在不降低性能的同時將部件間的距離增加至150km。 再次，SAN采用可伸縮的網(wǎng)絡拓撲結構。通過具有較高傳輸?shù)墓饫w通道連接方式，提供SAN內(nèi)部任意節(jié)點之間的多路可選擇的數(shù)據(jù)交換，這樣將數(shù)據(jù)存儲管理集中在相對獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。 最后，很重要的一點，SAN的管理是集中而且高效的。用戶可以在線添加/刪除設備、動態(tài)調(diào)整存儲網(wǎng)絡以及將異構設備統(tǒng)一成存儲池等。 這里重點強調(diào)FC SAN一個弱點，這個缺陷主要是它的物理機理決定的，它無法使存儲設備隨它在網(wǎng)絡上運行，從而無法滿足應用前端對

32、存儲數(shù)據(jù)“無時不有、無處不在”的要求。FC SAN的物理布線有限，不超過50KM。這樣容易形成存儲“孤島”現(xiàn)象。 （三）IP SAN 數(shù)據(jù)的急劇倍增，給很多企業(yè)帶來了壓力，并開始將存儲系統(tǒng)從直接連接存儲（DAS）向區(qū)域存儲網(wǎng)絡（SAN）遷移，SAN無疑是理想的選擇，從上文介紹的優(yōu)勢，我們知道它可以提升靈活性、改善資產(chǎn)利用率和加大關鍵業(yè)務數(shù)據(jù)保護能力來獲得更多的利益。但FC SAN基于FC技術，其成本以及管理難度都讓眾多中小企業(yè)望塵莫及。 另一方面，由于 SAN本身技術的局限，最主要的問題是它與應用網(wǎng)絡的異構性，出現(xiàn)了“孤島”現(xiàn)象。很多專家就認為，應該尋求一種新的方式，以與應用網(wǎng)絡相同的體系架構

33、、技術標準去構造存儲網(wǎng)。而從技術構造還是經(jīng)濟成分角度分析，SAN就成了理想的對象。 為此，以IP網(wǎng)絡起家的網(wǎng)絡廠商巨頭Cisco和IBM聯(lián)手，專門研究與開發(fā)iSCSI技術標準。于是，一種新興的、既降低成本又簡化管理是IP SAN技術應運而生。 IP SAN通過結合iSICI和千兆以太網(wǎng)的優(yōu)勢，不僅提供了FC SAN的強大的穩(wěn)定性和功能，還省掉了FC不菲的成本，簡化了設計、管理與維護，降低了各種費用和總體擁有成本，從而成為數(shù)據(jù)量高速增長企業(yè)的新選擇。 目前主流的三種IP存儲方案包括：互聯(lián)網(wǎng)小型計算機系統(tǒng)接口（Internet Small Computer Systems Interface，簡稱

34、iSCSI）、互聯(lián)網(wǎng)光纖通道協(xié)議（Internet Fibre Channel Protocol，簡稱iFCP）和基于IP的光纖通道（FCIP）方案。 雖然三種IP存儲方案都有成本低、靈活性強、可管理性好、距離適中、以及對以太網(wǎng)技術熟悉。而基于IP存儲技術的SAN，兼具了FC SAN的高性能和NAS的文件共享優(yōu)勢，為新的數(shù)據(jù)應用方式提供了更加先進的結構平臺。在多種SAN孤島互連技術解決方案中，IP SAN也顯現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。 （四）NAS與SNA的比較 我們看到的SNA和NAS，無非就是字母順序顛倒，而且隨著網(wǎng)絡存儲的發(fā)展和應用，兩者之間的界限越來越模糊，在下一節(jié)我們會談談他們統(tǒng)一的趨勢。 N

35、AS與SAN的本質(zhì)區(qū)別在于以太網(wǎng)與FC，兩者的命運系于TCP/IP協(xié)議。這些本質(zhì)區(qū)別是從網(wǎng)絡架構來說的?，F(xiàn)在主要還是介紹他們之間性能的一些差別，主要從下面幾個方面來比較： 文件管理系統(tǒng) 我們可以看出，NAS和SAN最大的區(qū)別就在于NAS有文件操作和管理系統(tǒng)。SAN結構中，文件管理系統(tǒng)（FS）還是分別在每一個應用服務器上；而NAS則是每個應用服務器通過網(wǎng)絡共享協(xié)議（如：NFS、CIFS）使用同一個文件管理系統(tǒng)。 異構下的文件共享 由于NSA有存儲操作系統(tǒng)，而SAN卻沒有這樣的系統(tǒng)功能，反而具有數(shù)據(jù)功能，從這些意思上看，SAN是獨立出一個數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡，網(wǎng)絡內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸率很快，但操作系統(tǒng)仍停留在服

36、務器端，用戶不是在直接訪問SAN的網(wǎng)絡，因此這就造成SAN在異構環(huán)境下不能實現(xiàn)文件共享。SAN是只能獨享的數(shù)據(jù)存儲庫，NAS是共享與獨享兼顧的數(shù)據(jù)存儲庫。 數(shù)據(jù)備份方式 NAS沒有解決與文件服務器相關的一個關鍵性問題，即備份過程中的帶寬消耗。與將備份數(shù)據(jù)流從LAN中轉(zhuǎn)移出去的SAN不同，NAS仍使用網(wǎng)絡進行備份和恢復。NAS 的一個缺點是它將存儲事務由并行SCSI連接轉(zhuǎn)移到了網(wǎng)絡上。也就是說LAN除了必須處理正常的最終用戶傳輸流外，還必須處理包括備份操作的存儲磁盤請求。 文件讀寫實現(xiàn) NAS采用了NFS溝通Unix陣營和CIFS溝通NT與Unix，這也反映了NAS是基于操作系統(tǒng)的“文件級”讀寫

37、操作，訪問請求是根據(jù)“文件句柄+偏移量”得出。句柄是比進程還要小的單元，通常用作進程之間通信、資源定位等。SAN中計算機和存儲間的接口是底層的塊協(xié)議，它按照協(xié)議頭的“塊地址+偏移地址”來定位。從這點說，SAN天生具有存儲異構整合的存儲虛擬化功能。（五）NAS與SNA的統(tǒng)一 比較兩者的優(yōu)勢，總的來說，SAN對于高容量塊狀級數(shù)據(jù)傳輸具有明顯的優(yōu)勢，而NAS則更加適合文件級別上的數(shù)據(jù)處理，而實際上SAN和NAS之間的特點是互相補充的存儲技術。 對于用戶而言，通過NAS可以更好的處理文件級信息而不占用應用服務器的CPU資源，并且NAS可以經(jīng)濟地解決存儲容量不足的問題，但性能上難以獲得滿意；對于關鍵事物

38、應用而言，需要大量的存儲容量和高性能的傳輸模式，則SAN提供了很好的解決方案。 但這兩種結構，都存在人們所呼吁的“信息孤島”的現(xiàn)象，之前認為SAN的誕生使得NAS信息孤島可以共享，隨著對網(wǎng)絡存儲的種種要求，SAN也到達了另一種“孤島”的現(xiàn)象。因此對SAN的互連的呼聲與日俱增。 一些其他的信息技術趨勢也已經(jīng)驅(qū)使NAS與SNA的融合采用。如一些分散式的應用和用戶要求訪問相同的數(shù)據(jù)；對提供更高的性能、高可靠性和更低的擁有成本的專有系統(tǒng)的高增長要求，等等。 目前，居于這種趨勢，眾多廠商紛紛推出了融合NAS和SAN的存儲解決方案。雖然每個方案都有自己的特色，總體來看，主要可以分成兩類：一種是“SAN+N

39、AS網(wǎng)關”；另一種是“NetApp統(tǒng)一存儲系統(tǒng)”。 SAN+NAS網(wǎng)關 NAS網(wǎng)關通過IP網(wǎng)絡連接到基于光纖通道的存儲上，架起一座連接NAS與SAN網(wǎng)絡的橋梁。NAS網(wǎng)關也就相當于SAN網(wǎng)絡之間的相連的“接口”，網(wǎng)關間可以連接以太網(wǎng)交換機形成NAS網(wǎng)絡。這樣，一個“SAN+NAS網(wǎng)關”既可提供文件系統(tǒng)共享，有可以提供高容量塊級的綜合應用。因此NAS和SAN融合可以說是幫助用戶較全面地解決了網(wǎng)絡存儲的應用問題。但這種方式也存在著缺點，在整個這樣的系統(tǒng)中，有可能存在兩套不同的NAS網(wǎng)關，這就造成管理的復雜程度加劇，并且彼此之間的空間無法進行有效利用。 因此，人們也提出NAS網(wǎng)關只是NAS和SAN的

40、融合這個概念的入門基礎的概念。 通過下圖介紹一下NAS網(wǎng)關的工作原理，方便大家理解。 NAS網(wǎng)關通過IP連接客戶機可以以文件的方式訪問SAN上的塊級存儲。他主要通過標準的文件共享協(xié)議（如NFS和CIFS）來處理來自客戶機的請求。 當NAS網(wǎng)關收到請求后，就把該請求轉(zhuǎn)換為向SAN中的存儲陣列發(fā)出的塊數(shù)據(jù)請求。存儲陣列處理完請求后，把處理結果發(fā)回給網(wǎng)關。這時NAS網(wǎng)關將塊信息轉(zhuǎn)換為文件數(shù)據(jù)，再發(fā)給客戶機。要是把NAS與IP網(wǎng)絡連接的NAS網(wǎng)關連接在一臺光纖交換機上，那么NAS網(wǎng)關就可以訪問連接多個存儲陣列的SAN網(wǎng)絡了。 NAS網(wǎng)關由于支持不同的SAN連接設備，可以組成多層存儲，并且使用已有的管理

41、工具管理SAN數(shù)據(jù)，因而優(yōu)化和延長了存儲資源的使用壽命。（五）NAS與SNA的統(tǒng)一 NetApp統(tǒng)一存儲系統(tǒng) 真正的NAS和SAN的融合就是這單臺存儲既可以當NAS也可以當SAN存儲設備來用，其中的主要區(qū)別在于是用網(wǎng)線還是用光纖?；谶@一點，我們可以看到市場上，NetApp應該說做得很不錯！ 在這里，有必要向大家解釋前面所提到的SAN與NAS界限越來越模糊的說法。 之前有一段時間，NAS完全表示利用IP的文件傳送，而SAN則表示光纖通道。后來在NAS廠商Network Appliance的努力，NAS設備增添了光纖通道和iSCSI功能后，NAS看起來就很像SAN了。而SAN也由于本身的局限，也基于iSCSI技術標準開發(fā)了IP SAN。業(yè)界就有這樣一句話就體現(xiàn)著這一特點，“也許披著SAN外衣的NAS真的應該被認為是SAN?！倍?yún)^(qū)別可能就是決定于NAS與SAN混合結構中所采用的協(xié)議了：IP、光纖通道，或者iSCSI。 目前NetApp的引以為豪四條產(chǎn)品線，體現(xiàn)出統(tǒng)一化網(wǎng)絡存儲理念。這種實現(xiàn)方式和在SAN+NAS網(wǎng)關正好相反，不是SAN到NAS的支持，而是NAS到SAN的支持，既在原有的NAS基礎上，增加對FCP協(xié)議的支持。 對