DAS、SAN、NAS存儲協(xié)議工作原理

/、、存儲協(xié)議的工作原理目前磁盤存儲市場上，存儲分類（如下表一）根據服務器類型分為：封閉系統(tǒng)的存儲和開放系統(tǒng)的存儲，封閉系統(tǒng)主要指大型機，400等服務器，開放系統(tǒng)指基于包括、、等操作系統(tǒng)的服務器；開放系統(tǒng)的存儲分為：內置存儲和外掛存儲；開放系統(tǒng)的外掛存儲根據連接的方式分為：直連式存儲（，簡稱）和網絡化存儲（，簡稱）；開放系統(tǒng)的網絡化存儲根據傳輸協(xié)議又分為：網絡接入存儲（，簡稱）和存儲區(qū)域網絡（，簡稱）。由于目前絕大部分用戶采用的是開放系統(tǒng)，其外掛存儲占有目前磁盤存儲市場的70%以上，因此本文主要針對開放系統(tǒng)的外掛存儲進行論述說明。第一個圖有問題，把和一樣放在之下是不對的，通常也沒有這種說法，，和是平行的關系。

不一定要用光纖。

是文件級存儲，和通常是數據塊級存儲。

表一：

今天的存儲解決方案主要為：直連式存儲（）、存儲區(qū)域網絡（）、網絡接入存儲（）。

如下表二：

開放系統(tǒng)的直連式存儲（，簡稱）已經有近四十年的使用歷史，隨著用戶數據的不斷增長，尤其是數百以上時，其在備份、恢復、擴展、災備等方面的問題變得日益困擾系統(tǒng)管理員。

主要問題和不足為：

直連式存儲依賴服務器主機操作系統(tǒng)進行數據的讀寫和存儲維護管理，數據備份和恢復要求占用服務器主機資源（包括、系統(tǒng)等），數據流需要回流主機再到服務器連接著的磁帶機（庫），數據備份通常占用服務器主機資源20-30%，因此許多企業(yè)用戶的日常數據備份常常在深夜或業(yè)務系統(tǒng)不繁忙時進行，以免影響正常業(yè)務系統(tǒng)的運行。直連式存儲的數據量越大，備份和恢復的時間就越長，對服務器硬件的依賴性和影響就越大。

直連式存儲及服務器主機之間的連接通道通常采用連接，帶寬為10、20、40、80等，隨著服務器的處理能力越來越強，存儲硬盤空間越來越大，陣列的硬盤數量越來越多，通道將會成為瓶頸；服務器主機資源有限，能夠建立的通道連接有限。

無論直連式存儲還是服務器主機的擴展，從一臺服務器擴展為多臺服務器組成的群集()，或存儲陣列容量的擴展，都會造成業(yè)務系統(tǒng)的停機，從而給企業(yè)帶來經濟損失，對于銀行、電信、傳媒等行業(yè)7×24小時服務的關鍵業(yè)務系統(tǒng)，這是不可接受的。并且直連式存儲或服務器主機的升級擴展，只能由原設備廠商提供，往往受原設備廠商限制。

存儲區(qū)域網絡（，簡稱）采用光纖通道（）技術，通過光纖通道交換機連接存儲陣列和服務器主機，建立專用于數據存儲的區(qū)域網絡。經過十多年歷史的發(fā)展，已經相當成熟，成為業(yè)界的事實標準（但各個廠商的光纖交換技術不完全相同，其服務器和存儲有兼容性的要求）。存儲采用的帶寬從100、200，發(fā)展到目前的1、2。

網絡接入存儲（，簡稱）采用網絡（、、）技術，通過網絡交換機連接存儲系統(tǒng)和服務器主機，建立專用于數據存儲的存儲私網。隨著網絡技術的發(fā)展，網絡接入存儲（）技術發(fā)生質的飛躍。早期80年代末到90年代初的10帶寬，網絡接入存儲作為文件服務器存儲，性能受帶寬影響；后來快速以太網（100）、虛網、()以太網通道的出現，網絡接入存儲的讀寫性能得到改善；1998年千兆以太網（1000）的出現和投入商用，為網絡接入存儲（）帶來質的變化和市場廣泛認可。由于網絡接入存儲采用網絡進行數據交換，是業(yè)界的標準協(xié)議，不同廠商的產品（服務器、交換機、存儲）只要滿足協(xié)議標準就能夠實現互連互通，無兼容性的要求；并且2002年萬兆以太網（10000）的出現和投入商用，存儲網絡帶寬將大大提高存儲的性能。需求旺盛已經成為事實。首先幾乎繼承了磁盤列陣的所有優(yōu)點，可以將設備通過標準的網絡拓撲結構連接，擺脫了服務器和異構化構架的桎梏。

其次，在企業(yè)數據量飛速膨脹中，、大型磁帶庫、磁盤柜等產品雖然都是很好的存儲解決方案，但他們那高貴的身份和復雜的操作是資金和技術實力有限的中小企業(yè)無論如何也不能接受的。正是滿足這種需求的產品，在解決足夠的存儲和擴展空間的同時，還提供極高的性價比。因此，無論是從適用性還是的角度來說，自然成為多數企業(yè)，尤其是大中小企業(yè)的最佳選擇。

及的分析及比較

針對是整個網絡系統(tǒng)效率低下的瓶頸問題，專家們提出了許多種解決辦法。其中抓住癥結并經過實踐檢驗為最有效的辦法是：將數據從通用的應用服務器中分離出來以簡化存儲管理。

問題：

圖1

由圖1可知原來存在的問題：每個新的應用服務器都要有它自己的存儲器。這樣造成數據處理復雜，隨著應用服務器的不斷增加，網絡系統(tǒng)效率會急劇下降。

解決辦法：

圖2

從圖2可看出：將存儲器從應用服務器中分離出來，進行集中管理。這就是所說的存儲網絡（）。

使用存儲網絡的好處：

統(tǒng)一性：形散神不散，在邏輯上是完全一體的。

實現數據集中管理，因為它們才是企業(yè)真正的命脈。

容易擴充，即收縮性很強。

具有容錯功能，整個網絡無單點故障。

專家們針對這一辦法又采取了兩種不同的實現手段，即（）網絡接入存儲和()存儲區(qū)域網絡。

：用戶通過協(xié)議訪問數據，采用業(yè)界標準文件共享協(xié)議如：、、實現共享。

：通過專用光纖通道交換機訪問數據，采用、接口。

什么是和的根本不同點？

和最本質的不同就是文件管理系統(tǒng)在哪里。如圖：

圖3

由圖3可以看出，結構中，文件管理系統(tǒng)（）還是分別在每一個應用服務器上；而則是每個應用服務器通過網絡共享協(xié)議（如：、）使用同一個文件管理系統(tǒng)。換句話說：和存儲系統(tǒng)的區(qū)別是有自己的文件系統(tǒng)管理。

是將目光集中在應用、用戶和文件以及它們共享的數據上。是將目光集中在磁盤、磁帶以及聯(lián)接它們的可靠的基礎結構。將來從桌面系統(tǒng)到數據集中管理到存儲設備的全面解決方案將是加。怎樣制定完善的企業(yè)網絡存儲備份方案企業(yè)的運作需要大量的數據的支撐，如今，紙質的數據存儲方式一去不復返，取而代之的是更易于管理和使用便捷的""網絡存儲的形式。然而網絡數據存儲方式卻存在諸多風險，數據被丟失或被破壞都可能會造成企業(yè)的日常運作無法正常進行，甚至會給企業(yè)帶來不可估量的損失，而唯一可以把損失降到最低且又行之有效的方法理當首選——進行數據的存儲備份。大部分企業(yè)都在企業(yè)也正在不斷地加大投入，以尋求更具擴展性、安全性和經濟性的存儲備份方案，實現“有存無丟，有備無患”的目的。一、企業(yè)""網絡存儲備份的真面目數據存儲備份這個詞已被人們所熟知，然而人們由于慣常思維的引導而誤解了備份的本質。很多人把備份和拷貝這兩個概念簡單的劃上等號，甚至把備份單純的看做是更換磁帶、為磁帶編序等一個簡單、程序化的操作過程；也有不少人會把雙機熱備份、磁盤陣列備份以及磁盤鏡象備份等硬件備份的內容和數據存儲備份相提并論。實際上，數據的備份除了對原始數據完全一致的復制外，更重要的任務是其管理功能。備份管理是一個全面的概念，它不僅包含備份規(guī)則的制定和磁帶的管理，而且還涉及到整個存儲備份系統(tǒng)的規(guī)劃，包括備份技術的選擇、備份設備的選擇、介質的選擇乃至軟件技術的挑選、存儲網絡的設計和架設等。此外，雙機熱備份、磁盤陣列、磁盤鏡像、數據庫軟件的自動復制等功能并不能完全代表數據存儲備份系統(tǒng)，因為硬件備份只是犧牲一個系統(tǒng)、一個設備等來實現另一個系統(tǒng)或另一臺設備在一定時期內的安全，它們往往能解決的只是系統(tǒng)的可用性問題，而當所有設備因為人為因素的錯誤、自然災害、""電源故障、病毒入侵等問題而無法正常運行時，數據的恢復也就無從說起了。大體上來說，數據存儲備份是用一種容量大、具有先進自動管理功能、以經濟性為原則的設備對整個系統(tǒng)，尤其是對整個網絡系統(tǒng)的數據進行備份的方案。實踐證明，只有數據存儲備份才能為企業(yè)提供最完善的數據安全保護，因此，在原網絡上增加數據存儲備份管理系統(tǒng)和把數據存儲備份管理系統(tǒng)列入到網絡建設方案中是不容有怠的。二、數據存儲系統(tǒng)入選“完善”的條件在定制數據存儲方案之前，我們應該了解一個完善的數據存儲系統(tǒng)應具備怎樣的條件，大體來說，應該符合以下的四個條件：1.具有一個完善的面向應用和數據庫的備份及恢復系統(tǒng)，保證在各種意外情況下能夠迅速恢復數據；

2.要對磁盤陣列上的數據文件提供鏡像保護，同時增強數據文件的訪問性能，提高數據文件的可管理性；

3.可以通過集群方式保證本地業(yè)務的不中斷運行；

4.對于環(huán)境所造成的系統(tǒng)極端故障，應具有相應的災難恢復策略等。三、如何數據存儲備份系統(tǒng)方案的定制在定制數據存儲備份方案時，我們應該在下面這些問題的引導下，制定出適合你自己企業(yè)的存儲備份方案。1.、明確目標和條件

你要存儲的是什么，數量有多少，屬于哪種類型的數據？

你打算如何使用這個存儲系統(tǒng)？它是一般性存儲還是用作備份或者歸檔？

你的存儲系統(tǒng)是遠程存儲系統(tǒng)還是災難恢復系統(tǒng)？

你正在使用的應用軟件有哪些？

你是否希望系統(tǒng)是自動化管理的？

系統(tǒng)是否必須具備可調整性？

速度和性能的重要性如何？2、你想要什么？想要了解你想要什么，建議你制作一張表。表格分三欄，第一欄填寫你的存儲系統(tǒng)必須獲得的特色和功能；第二欄填寫想獲得的特色和功能；第三欄填寫不一定必須擁有，但是有就更好的特色和功能。例如，必須獲得的功能包括“可用性、可靠性、一定水平的性能、一定水平的容量和可調整性”，特別是1、5、6、失效轉移、容錯控制器、自動管理、分級存儲、不同種類的驅動器。第二欄和第三欄的功能可包括：重復數據刪除、自動精簡配置和快照等，這些功能都是非常有用的。接下來，你首先應將重點集中在根本問題上。如果你剛好發(fā)現一個解決方案可以滿足你的所有第一欄需求，而且還可以提供部分第二欄和第三欄的功能，那么你就可以配置它。重點是你想從一個解決方案中獲得什么。例如，一定數量的容量是必須的，那么就集中考慮這一點。如果合規(guī)性是你的最大問題，那么就必須保證你選擇的解決方案在合規(guī)性上有好的記錄。如果想要一個災難恢復解決方案，那么就把重點集中在這一點上。四、選擇合適的存儲備份模式——、和在了解了自己需要的""網絡存儲備份系統(tǒng)之后，就可以據此選擇適合的""網絡存儲模式：1（，直接連接存儲），是指將存儲設備通過接口或光纖通道直接連接到一臺計算機上。

存儲的安裝方便，成本較低，當價格是第一考慮因素的時候，是不錯的選擇。但依賴""服務器主機操作系統(tǒng)進行數據的讀寫和存儲維護管理，數據備份和恢復要求占用""服務器主機資源（包括""、系統(tǒng)等），數據流需要回流主機再到""服務器連接著的磁帶機（庫），數據備份通常占用""服務器主機資源20-30%，因此許多企業(yè)用戶的日常數據備份常常在深夜或業(yè)務系統(tǒng)不繁忙時進行，以免影響正常業(yè)務系統(tǒng)的運行。直連式存儲的數據量越大，備份和恢復的時間就越長，對""服務器硬件的依賴性和影響就越大。對于多個""服務器或多臺的環(huán)境，使用方式設備的初始費用可能比較低，可是這種連接方式下，每臺或""服務器單獨擁有自己的存儲磁盤，容量的再分配困難；對于整個環(huán)境下的存儲系統(tǒng)管理，工作煩瑣而重復，沒有集中管理解決方案。所以整體的擁有成本（）較高。2（，網絡附加存儲），采用網絡（、、）技術，通過網絡""交換機連接存儲系統(tǒng)和""服務器主機，建立專用于數據存儲的存儲私網。由于脫離了""服務器的操作系統(tǒng)，因此其存儲和備份的效率都相對傳統(tǒng)備模式有很大提升，使文件訪問操作更為快捷；提供的自動定時備份功能，使得數據的備份和恢復變得十分的簡便；同時，是部件級的存儲方法，相當易于部署；滿足工作組或部門級機構解決迅速增加存儲容量的需求的同時，部分品牌如""惠普、""、自由遁、巴比祿等品牌可以提供快照和遠程容災等技術。然而存儲的可擴展性受到設備容量大小的限制，增加可簡易地解決這一問題。3（，存儲區(qū)域網絡），它是一種通過光纖""集線器、光纖""路由器、光纖""交換機等連接設備將磁盤陣列、磁帶等存儲設備及相關""服務器連接起來的高速專用子網，在該網絡中提供了多主機連接，但并非通過標準的網絡拓撲。以數據存儲為中心，采用可伸縮的網絡拓撲結構，通過具有高傳輸速率的光通道的直接連接方式，具有出色的可擴展性。便于集成，能改善數據可用性及網絡性能，而且還可以減輕管理作業(yè)。但往往只能作到及有限的平臺間的互操作。而且中不同操作系統(tǒng)間文件系統(tǒng)和數據格式不同所帶來的不兼容性，往往只能作到及有限的平臺間的互操作，不同操作系統(tǒng)間文件系統(tǒng)和數據格式不同會帶來的不兼容性。五、小結當企業(yè)意識到數據的重要性之后，不斷地加大投入資金，實現更好的數據存儲備份解決方案便成為可能。當然，建設一個高效、可靠、易于管理的存儲備份系統(tǒng)所需要投入的資金也非常多，企業(yè)當“量財而行”，選擇合適的、經濟的方案，以確保企業(yè)數據的安全。附：及比較表格網絡備份存儲管理系統(tǒng)

網絡數據存儲管理系統(tǒng)是指在分布式網絡環(huán)境下，通過專業(yè)的數據存儲管理軟件，結合相應的硬

件和存儲設備，來對全網絡的數據備份進行集中管理，從而實現自動化的備份、文件歸檔、數據分級存儲以及災難恢復等。

為在整個網絡系統(tǒng)內實現全自動的數據存儲管理，備份服務器、備份管理軟件及智能存儲設備的有機結合是這一目標實現的基礎。

網絡數據存儲管理系統(tǒng)的工作原理是在網絡上選擇一臺應用服務器（當然也可以在網絡中另配一臺服務器作為專用的備份服務器）作為網絡數據存儲管理服務器，安裝網絡數據存儲管理服務器端軟件，作為整個網絡的備份服務器。在備份服務器上連接一臺大容量存儲設備（磁盤陣列或磁帶庫、光盤庫）。在網絡中其他需要進行數據備份管理的服務器上安裝備份客戶端軟件，通過局域網將數據集中備份管理到及備份服務器連接的存儲設備上。

網絡數據存儲管理系統(tǒng)的核心是備份管理軟件，通過備份軟件的計劃功能,可為整個企業(yè)建立一個完善的備份計劃及策略,并可借助備份時的呼叫功能,讓所有的服務器備份都能在同一時間進行。備份軟件也提供完善的災難恢復手段，能夠將備份硬件的優(yōu)良特性完全發(fā)揮出來,使備份和災難恢復時間大大縮短，實現網絡數據備份的全自動智能化管理。備份策略

日常備份制度描述了每天的備份以什么方式、使用什么備份介質進行，是系統(tǒng)備份方案的具體實施細則。在制訂完畢后，應嚴格按照制度進行日常備份，否則將無法達到備份方案的目標。數據備份有多種方式：全備份、增量備份、差分備份、按需備份等。

全備份：備份系統(tǒng)中所有的數據

增量備份：只備份上次備份以后有變化的數據

差分備份：只備份上次完全備份以后有變化的數據

按需備份：根據臨時需要有選擇地進行數據備份

全備份所需時間最長，但恢復時間最短，操作最方便，當系統(tǒng)中數據量不大時，采用全備份最可靠；但是隨著數據量的不斷增大，我們將無法每天做全備份，而只能在周末進行全備份，其它時間我們采用所用時間更少的增量備份或采用介于兩者之間的差分備份。各種備份的數據量不同：全備份>差分備份>增量備份。在備份時要根據它們的特點靈活使用。災難恢復

災難恢復措施在整個備份制度中占有相當重要的地位。因為它關系到系統(tǒng)在經歷災難后能否迅速恢復。災難恢復操作通常可以分為兩類。第一類是全盤恢復，第二類是個別文件恢復，還有一種值得一提的是重定向恢復。

A、

全盤恢復全盤恢復一般應用在服務器發(fā)生意外災難導致數據全部丟失、系統(tǒng)崩潰或是有計劃的系統(tǒng)升級、系統(tǒng)重組等，也稱為系統(tǒng)恢復。

B、

個別文件恢復由于操作人員的水平不高，個別文件恢復可能要比全盤恢復常見得多，利用網絡備份系統(tǒng)的恢復功能，我們很容易恢復受損的個別文件。只需瀏覽備份數據庫或目錄，找到該文件，觸動恢復功能，軟件將自動驅動存儲設備，加載相應的存儲媒體，然后恢復指定文件。

C、

重定向恢復重定向恢復是將備份的文件恢復到另一個不同的位置或系統(tǒng)上去，而不是進行備份操作時它們當時所在的位置。重定向恢復可以是整個系統(tǒng)恢復也可以是個別文件恢復。重定向恢復時需要慎重考慮，要確保系統(tǒng)或文件恢復后的可用性。

為了防備數據丟失，我們需要做好詳細的災難恢復計劃，同時還要定期進行災難演練。每過一段時間，應進行一次災難演習?？梢岳锰蕴臋C器或多余的硬盤進行災難模擬，以熟練災難恢復的操作過程，并檢驗所生成的災難恢復軟盤和災難恢復備份是否可靠。三、

相關技術介紹

1、

分級存儲管理（）技術

(，分級存儲管理)系統(tǒng)是一個合適的在線備份解決方案。它利用硬盤、可擦寫磁光盤、磁帶進行三層式存儲管理。所謂分級存儲管理系統(tǒng)是一套自動化的網絡存儲管理設備，會自動判斷硬盤中資料的使用頻率，自動將不常用的資料移至速度較慢的光盤，而最不常用的資料則移到磁帶中，這些都由系統(tǒng)管理員自行設定。在線的資料經過一段時間的搬移后，即可達到最佳化。

在單機運行環(huán)境中，由于數據量有限，因而數據的存儲備份也相對簡單。但隨著網絡的普及和數據量的巨增，簡單的備份已經無法滿足需求，分級存儲管理（）也就應運而生。主要是用于對海量數據的存儲備份，當系統(tǒng)中有很多數據以至于不能經濟有效地將它們都存放在硬盤上時，就需要使用分級存儲備份技術。

通常，是一個將硬驅、磁帶驅動器和光驅組合起來的自動存儲系統(tǒng)。其基本原則是把絕大部分最常用到的數據保留在硬盤上，而將很少使用的數據存儲到數據庫中或磁帶和光盤上。系統(tǒng)隨時監(jiān)視文件和數據的使用情況，并且根據卷、目錄對其進行實時跟蹤。當數據使用率較低時，系統(tǒng)自動將其轉移到中間存儲媒介，然后存放到專用的存儲介質中進行長期保存。一般情況下，直接訪問硬盤上的數據文件所需時間不超過幾微秒，而從磁盤或磁帶庫中讀取數據大約需要1分種。系統(tǒng)不僅使數據的存儲備份更加容易，而且也將數據檢索的時間減少到最低限度。

2、

存儲區(qū)域網（）技術

是隨著光纖通道技術的出現而產生的新一代磁盤共享系統(tǒng)。實際上，就是通過集線器或交換器，把兩個或更多的存儲系統(tǒng)連接到兩個或更多的服務器上。這一定義對使用什么樣的互連技