存储与服务器的连接方式对比(DAS,NAS,SAN)

1 存储分类简介

    磁盘存储市场上,存储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,AS400等服务器,开放系统指基于包括Windows、UNIX、Linux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;开放系统的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-AttachedStorage,简称FAS);开放系统的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)。

 

2 一些名词

    SCSI:小型计算机系统接口(Small Computer System Interface),SCSI是一种智能的通用接口标准。它是各种计算机与外部设备之间的接口标准。

    SAS:即串行连接SCSI (Serial Attached SCSI),是新一代的SCSI技术,兼容SATA。

3 简单对比

    3.1 DAS: 直连式存储(Direct-AttachedStorage)

        在这种方式中,存储设备是通过电缆(通常是SCSI接口电缆)直接到服务器的。

        DAS方案中外接式存储设备目前主要是指RAID、JBOD等。

    3.2 SAN:存储区域网络(Storage Area Network)

        SAN连接又分ISCSI(网口)SAS(SAS口)以及FC(光纤口)连接

        注:这种连接需要单独的存储产品。可以通过交换机连接。

    3.3 NAS:网络附属存储(Network Attached Storage)

        NAS是在网络中放置一个单独的存储服务器,此存储服务器开启网络共享。

4 详细介绍

 

    4.1 DAS详细介绍

        结构:

        DAS是Direct Attached Storage的缩写,即“直接连接存储”,是指将外置存储设备通过连接电缆,直接连接到一台计算机上。采用直接外挂存储方案的服务器结构如同PC机架构,外部数据存储设备采用SCSI技术,或者FC(Fibre Channel)技术,直接挂接在内部总线上的方式,数据存储是整个服务器结构的一部分,在这种情况下往往是数据和操作系统都未分离。DAS这种直连方式,能够解决单台服务器的存储空间扩展、高性能传输需求,并且单台外置存储系统的容量,已经从不到1TB,发展到了2TB,随着大容量硬盘的推出,单台外置存储系统容量还会上升。此外,DAS还可以构成基于磁盘阵列的双机高可用系统,满足数据存储对高可用的要求。从趋势上看,DAS仍然会作为一种存储模式,继续得到应用。 

 

        优点:

        实现大容量存储;将多个磁盘合并成一个逻辑磁盘,满足海量存储的需求。
        可实现应用数据和操作系统的分离:操作系统一般存放本机硬盘中,而应用数据放置于阵列中。
        提高存取性能:操作单个文件资料,同时有多个物理磁盘在并行工作,运行速度比单个磁盘运行速度高。
        实施简单:无须专业人员操作和维护,节省用户投资。

        局限:

        服务器本身容易成为系统瓶颈;
        服务器发生故障,数据不可访问;
        对于存在多个服务器的系统来说,设备分散,不便管理。同时多台服务器使用DAS时,存储空间不能在服务器之间动态分配,可能造成相当的资源浪费;
        数据备份操作复杂。

 

    4.2 SAN详细介绍

        结构:

        SAN实际是一种专门为存储建立的独立于TCP/IP网络之外的专用网络。目前一般的SAN提供2Gb/S到4Gb/S的传输数率,同时SAN网络独立于数据网络存在,因此存取速度很快,另外SAN一般采用高端的RAID阵列,使SAN的性能在几种专业存储方案中傲视群雄。
        SAN由于其基础是一个专用网络,因此扩展性很强,不管是在一个SAN系统中增加一定的存储空间还是增加几台使用存储空间的服务器都非常方便。通过SAN接口的磁带机,SAN系统可以方便高效的实现数据的集中备份。

         目前常见的SAN有FC-SAN和IP-SAN,其中FC-SAN为通过光纤通道协议转发SCSI协议,IP-SAN通过TCP协议转发SCSI协议。

 

        优点:

        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。

        局限:

        成本和复杂性,特别是在光纤信道中这些缺陷尤其明显。使用光纤信道的情况下,合理的成本大约是1千兆或者两千兆大概需要五万到六万美金。从另一个角度来看,虽然新推出的基于iSCSI的SAN解决方案大约只需要两万到三万美金,但是其性能却无法和光纤信道相比较。在价格上的差别主要是由于iSCSI技术使用的是现在已经大量生产的吉比特以太网硬件,而光纤通道技术要求特定的价格昂贵的设备。

    4.3 NAS详细介绍

        结构:

        NAS实际是一种带有瘦服务器的存储设备。这个瘦服务器实际是一台网络文件服务器。NAS设备直接连接到TCP/IP网络上,网络服务器通过TCP/IP 网络存取管理数据。NAS 作为一种瘦服务器系统,易于安装和部署,管理使用也很方便。同时由于可以允许客户机不通过服务器直接在NAS中存取数据,因此对服务器来说可以减少系统开销。NAS 为异构平台使用统一存储系统提供了解决方案。由于NAS只需要在一个基本的磁盘阵列柜外增加一套瘦服务器系统,对硬件要求很低,软件成本也不高,甚至可以使用免费的LINUX解决方案,成本只比直接附加存储略高。

 

        优点:

        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。
        NAS设备的物理位置同样是灵活的。它们可放置在工作组内,靠近数据中心的应用服务器,或者也可放在其他地点,通过物理链路与网络连接起来。无需应用服务器的干预,NAS设备允许用户在网络上存取数据,这样既可减小CPU的开销,也能显著改善网络的性能。

        局限:

        NAS没有解决与文件服务器相关的一个关键性问题,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。

        由于存储数据通过普通数据网络传输,因此易受网络上其它流量的影响。当网络上有其它大数据流量时会严重影响系统性能;
        由于存储数据通过普通数据网络传输,因此容易产生数据泄漏等安全问题;
        存储只能以文件方式访问,而不能像普通文件系统一样直接访问物理数据块,因此会在某些情况下严重影响系统效率,比如大型数据库就不能使用NAS。

    4.4 DAS/NAS/SAN协议对比

    NAS:用户通过TCP/IP协议访问数据,采用业界标准文件共享协议如:NFS、HTTP、CIFS实现共享。
    SAN:通过专用光纤通道交换机访问数据,采用SCSI、FC-AL接口。
    NAS和SAN最本质的不同就是文件管理系统在哪里,SAN结构中,文件管理系统(FS)还是分别在每一个应用服务器上;而NAS则是每个应用服务器通过网络共享协议(如:NFS、CIFS)使用同一个文件管理系统。换句话说:NAS和SAN存储系统的区别是NAS有自己的文件系统管理。

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