当代网络存储技术

当代网络存储技术（共10篇）

当代网络存储技术 篇1

摘要：数据的重要性已普遍得到用户的高度重视, 存储领域也能够逆整个IT行业的颓势而前行。因此, 存储被认为是继PC、服务器之后, 带动整个IT向前发展的巨大的增长点。那什么是网络存储?采用何种方式完成数据的网络存储, 如何同步网络存储的平安性、稳定性, 如何实现网络存储的效率是现代网络存储最关心的新题目。

关键词：网络存储,数据,效率

在经历过电脑运算能力和网络联通能力两次快速发展, 当代人们对网络的需求不再仅仅满足于连通能力, 而是需要更加强大的信息治理能力。伴随着越来越多的关键信息转化为数字形式并存储在可治理的介质中, 网络对于存储和治理信息的能力产生了新的需求。网络是否具有高的效率, 取决于其数据存储和治理的能力。在网络存储决定网络构架的今天, IT行业已经从PC、网络步进了以存储为核心的时代。

伴随着计算机网络的发展, 资源的共享新题目、数据的存储新题目成为网络发展的重要新题目。采用何种方式完成数据的网络存储, 如何进步网络存储的效率是现代网络存储最关心的新题目。

一、网络存储技术的介绍

网络存储技术 (Network Storage Technologies) 是基于数据存储的一种通用网络术语。

1. 网络存储的三种结构:

a:直连式存储 (DAS:Direct Attached Storage) 是一种直接与主机系统相连接的存储设备。在目前仍是计算机系统中最常用的数据存储方法。

b:网络存储设备 (NAS:Network Attached Storage) 是连接在网络上, 具备资料存储功能的装置, 因此也称为“网络存储器”或者“网络磁盘阵列”。

c:存储网络 (SAN:Storage Area Network) 是指存储设备相互连接且与一台服务器或一个服务器群相连的网络。其中的服务器用作SAN的接入点。

2. NAS、SAN的介绍

a:NAS和SAN字面上相似, 并且都是新型数据存储模式, 但这二者又是不尽相同的, 它们是针对不同方向的存储技术。它们能把数据信息存储设备从网络和主机系统上独立出来, 即集中管理信息数据, 又具备良好的扩展性, 为实现数据集中管理提供了目前最为有效的解决办法。

b:两者存储整合的必要性:目前, SAN和NAS技术都是信息整合的手段, 二者各有特点, 适合不同的市场需求。能否将二者有机结合在一起, 满足不同应用的需求, 充分发挥网络存储的优势成为广大客户的迫切需要。

目前用户一般拥有多台服务器。由于所有的服务器采购时间较早, 其存储系统都是直连的模式, 而且大部分存储系统都是低档的JBOD产品, 这种现状是和以主机为核心设计IT架构的年代相适应的。但随着时间的推移, 这种构架的问题已经显现出来了, 其问题主要表现为以下五个方面:

第一, 由于目前的存储系统是不能实现信息网络存储的低档产品, 这样造成各个业务系统信息无法方便共享。

第二, 由于分散的独立存储, 各个业务系统的存储各自独立, 对其管理必须透过其主机系统。

第三, 这样分散的独立存储系统不能实现有效信息共享, 这样一来在最初配置各自直连系统时必须在系统扩展性和系统投资之间权衡利弊, 不能兼顾。

第四, 造成目前分散的独立存储系统现状的原因是过去的技术限制, 但是在考虑未来系统建设时应该是面向未来的, 也就是应该采用网络存储技术, 通过网络存储实现信息的有效共享, 方便管理, 便于扩展, 建设高性能, 高可靠, 高扩展, 高兼容的信息存储基础架构。

第五, 我们在规划信息系统基础架构时, 广大用户都认识到应该采用网络存储技术, 即采用SAN或NAS技术实现网络存储。

c:SAN+NAS集成优势

SAN是存储域的网络, 是网络存储技术的核心, 业务系统中的核心部分需要高性能、高可靠的数据访问方式, 这是SAN技术特长。采用SAN技术, 在关键业务系统的主机和存储设备之间通过SAN交换机连接起来, 构成网络存储, 这就保证了核心业务系统的高性能、高可靠性数据访问需求及未来扩展的灵活性

但是客户业务系统除了核心的关键业务之外还有更多的非关键业务, 这些业务系统也需要存储空间, 将这些非关键业务系统的主机也接入SAN结构是不现实的。因此能否将NAS技术和SAN技术集成起来成为满足广大客户需求的关键。SAN+NAS集成解决方案就是在统一的SAN架构下, 添加NAS引擎。NAS引擎和其他主要业务系统主机共享统一SAN架构下的存储资源, 从而实现在满足主要业务系统的高性能、高可靠数据访问需求的同时, 通过添加的NAS引擎兼顾大量边缘业务系统对存储资源的需求, 实现真正的存储信息整合。EMC的SAN+NAS就是这样的解决方案。

二、伴随着计算机网络的发展, 资源的共享问题、数据的存储问题成为网络发展的重要问题。

1、数据存储的定义

数据存储是数据流在加工过程中产生的临时文件或加工过程中需要查找的信息。数据以某种格式记录在计算机内部或外部存储介质上。

2、数据存储的方式

数据存储大致可以分为直连存储 (DAS) 与网络化存储 (SAN与NAS) 。虽然不是所有的应用都最适合采用网络化存储, 但是网络化存储至少应该占整个存储领域的三分之二以上, 目前我国还远没有达到。网络化存储解决了直连存储中数据无法共享以及管理复杂等问题, 降低了成本的同时提高了效率。

三、网络存储的效率

网络化存储除了为大量数据提供了共享能力、提高了存储系统的可靠性和可扩展性, 在为用户节约成本、提高效率方面也发挥了巨大作用。

四、总结

通过对现有的网络存储比较很显然, 在未来的网络应用, SAN将成为网络存储的主流。首先, SAN的结构简单, 易于实现。二, 初始投资低。除了本身的NAS文件服务器, 存储系统, 几乎不购买任何其他设备。最后, SAN是很容易实现多个局域网子网的共享内存段。

参考文献

[1]李村合谈网络环境下的信息存储技术情报学报2002年01期.

[2]刘福岩, 尤晋元;实现数据存储、数据计算和资源管理的分离[J];软件学报;2004年06期.

[3]王洪娟;谈高校数字图书馆数据的备份与存储[J];江西图书馆学刊;2007年02期.

当代网络存储技术 篇2

云计算浪潮席卷全球，推动着社会信息基础设施的重大变革。以虚拟化为代表的新技术已经成为数据中心的基本组织方式，商业产品如VMware和开源产品如KVM、Xen已得到普及使用。统计数据显示，至2012年底已有超过一半的x86服务器使用了虚拟化，至2014年这一比例将扩大到700%。

虽然虚拟化技术获得快速发展，但在面向云计算数据中心的存储系统设计仍然而临诸多挑战和困惑。人们目前对虚拟机环境下的文件系统I/O特征还缺乏深入认识和理解，在虚拟机环境下存储技术路线的选择方而缺乏理论与实验数据支撑的有效指导。在云计算数据中心中，一类重要的存储需求是为每个虚拟机提供一个虚拟磁盘映像。该应用需要存储系统具有良好的可扩展性，支持为任意数量的虚拟机提供磁盘映像，并支持高性能访问;可以支持磁盘映像的快照与克隆、迁移、动态扩展等高级特性。

NAS和SAN是目前数据中心所使用的主要存储设备形式，NAS存储可以支持数据共享，具有更好的可扩展性、可管理性和可用性;SAN在大多数传统应用场景中具有更好的性能，但配置和管理较为复杂。在功能上，NAS和SAN都可以作为虚拟机的磁盘映像存储设备，虚拟磁盘映像既可以对应到SAN设备的一个逻辑卷，也可以映射到NAS的一个或多个文件。

本文将简要分析NAS和SAN的工作原理，探讨虚拟化环境下的存储系统架构和I/O访问路径，然后模拟数据中心的虚拟化环境对NAS和SAN的性能进行测试，对测试的结果进行分析探讨，在此基础上提出而向数据中心的存储方案实施建议。

1网络存储系统的类型

NAS和SAN是目前云计算数据中心所使用的两类主要存储设备，本节简要分析其工作原理并比较其差异。

1.1 NAS

NAS(Network Attachment Storage)存储系统上运行有文件系统，对外部提供文件和目录、元数据的数据视图。其中目录和文件的内容称为文件系统的数据，而把用于描述和实现文件系统所用到的数据称为元数据(Metadata)，如文件大小、修改日期、以及访问控制等。目前使用比较广泛的NAS访问协议有NFSv3, NFSv4和CIFS。其中UNIX/Linux环境使用NFS协议，而windows系统使用CIFS协议。

NAS可以支持多个程序对文件的共享和并发访问，并采取较为严格的一致性语义。如NFSv3规定对元数据的访问使用同步操作;客户端在打开文件时根据文件的最后修改时间对已缓冲文件数据的有效性进行检查;对写入的文件数据的缓存也有时间限制。

1.2 SAN

SAN(Storage Area Network)提供的数据视图和磁盘完全相同。根据通信网络的不同，SAN分为光纤通道(FC-SAN)和基于TCP/IP网络的IP-SAN(通信协议为iSCSI)。总体来看，FC-SAN性能表现更加稳定，但iSCSI具有显著性价比优势，iSCSI在应用普及程度方而已经远远超过FC-SAN;随着万兆以太网的普及，有理由相信iSCSI将会在性能方而追赶上FC-SAN。

需要指出的是，在功能上SAN设备只提供了最基本的块存储功能，只能被动的接受读写命令;由于SAN设备上无文件系统，因此，不具有存储空间和数据管理能力;其配置和管理也更加复杂。

2虚拟机环境下的存储架构

虚拟机上运行有文件系统，当应用程序访问文件时，文件系统将其转换为对磁盘设备的请求，这些请求以模拟磁盘方式或准虚拟化方式发送到虚拟机监视器(Hypervisor)。虚拟机监视器判断后端存储设备的类型，如果为NAS，则将对磁盘的请求转换为文件操作，发送请求给NAS服务器;如果后端存储设备为SAN，则将磁盘块访问请求发送给SAN设备。

如果后端存储设备为NAS, VM所访问的虚拟磁盘实际为NAS存储系统中的文件。这种模式下Hypervisor访问存储设备的I/O模式与传统应用自接访问NAS设备有很大不同。在传统应用中，元数据操作高达I/O操作总数的70%，而在虚拟化环境下，所有元数据操作都转换为对文件数据的操作，因此，元数据操作数量将显著减少，与此同时，文件数据访问呈现出更多的随机访问特征。

3虚拟机环境下NAS与SAN的性能测试

本节将测试虚拟机环境下NAS和SAN的性能。使用一个计算机作为存储服务器，其CPU为Pentium(R)Dual-CoreE5300 2.60GHz,配置有8GB内存和2块2TB SATA硬盘，配置有1块千兆以太网卡，操作系统为CentOS6.4;在其上运行有NFS服务器和ISCSI软件，可同时作为NAS和SAN存储设备;另有一台计算机作为虚拟机服务器，CPU为Pentium(R)Dual-Core E5300 2.60GHz，内存为8GB ,配置有1个千兆以太网卡，操作系统均为Ubuntu 12.04;创建2个虚拟机，每个虚拟机内存大小限制为2GB，虚拟机磁盘大小为30GB。

测试文件设定为4GB，为虚拟机内存大小的2倍，以尽量消除虚拟机内存cache对读写性能的影响。

从测试结果可以看出，NAS的read.reread性能稍高于SAN，其原因在于NAS端的文件系统执行了预读策略;而在random-read测试中，NAS的性能要低于SAN，则是由于在随机读情况下，NAS的预读策略失效;在虚拟机环境下NAS和SAN的write.rewrite性能基本持平，而在randrom-write测试中，NAS的性能要稍高于SAN，这是由于NAS端的文件系统具有缓冲功能，可以将随机写入的数据进行缓冲，并在此基础上进行I/O的优化。

虚拟机数量对测试性能有显著影响。虚拟机数量增加时，性能有明显下降。这是由于当只有一个虚拟机访问存储设备时，读写操作均为顺序访问;而当多个虚拟机并发访问存储系统时，不同虚拟机的请求交替到达，总体上在存储设备端表现为随机访问，造成额外的磁头移动，从而导致性能下降。

上述测试显示了与传统非虚拟化环境完全不同的结果。在传统非虚拟化环境中，SAN的性能要显著高于NAS，尤其在元数据密集型操作中SAN的性能高达NAS的3倍，究其原因，在于SAN的客户端可以采取有效的缓冲策略，减少与存储设备端的交互;而NAS由于数据一致性的要求客户端需要及时将新的数据提交到存储服务器，从而导致大量通信开销。在虚拟机应用环境中，虚拟机上运行有文件系统，可以对数据采取有效的缓存策略，有效减少了和后端存储设备的通信开销;与此同时，所有在虚拟机上的文件系统中产生的元数据操作，都被转换为针对NAS存储系统中文件数据的操作，因此可以采用异步方式写入NAS存储设备，也进一步有效减少了通信开销。

4总结

当代网络存储技术 篇3

关键词 网络存储；附网存储；对象存储；I/O

中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)121-0036-01

用户把信息通过网络（LAN、WAN和Internet）存储到连接在网络上的存储设备，或通过网络从连接在网络上的存储设备中获得所需信息的过程，叫做网络存储。用户可以从企业的存储网络中获得企业的产品信息，企业可以借助存储网络进行各种商业活动。

1 网络存储技术的发展

按照存储设备与网络的连接方式，主流的网络信息存储系统有直接存储（DAS）、附网存储（NAS）和存储局域网（SAN）三种形式。传统存储结构多采用DAS，现代网络应用的快速发展对传统存储提出了极大的挑战，促进了以NAS和SAN为代表的网络存储技术的成熟和快速普及。除此之外，还出现了多种新的网络存储技术，如基于IP的SAN、对象存储技术等。

1）直接存储（DAS）。DAS是一种以服务器为中心的存储结构，各种存储设备通过IDE或SCSI等I/O总线与服务器相连。所有的客户端请求与数据传送都通过服务器，由于存储系统附属于服务器，受服务器总线技术限制，DAS的可扩展性较差，并且当客户连接数增多时，服务器将成为整个系统的瓶颈。所以，DAS存储方式难以满足现代社会对网络存储系统大容量、高性能、动态可扩展等方面的要求，解决这一问题的有效方法是将访问模式从以服务器为中心转化为以设备和网络为中心，这导致了网络存储技术（NAS和SAN）的普及与发展。

2）附网存储（NAS）。NAS是一种以设备为中心的存储结构，可以直接连接到网络向用户提供文件级服务，具有简化的实时操作系统，它可以将硬件和软件有机的集成在一起，用以提供文件服务。目前采用的协议是NFS和CIFS，其中NFS应用在Unix环境下，最早由SUN开发，而CIFS应用在NT/Windows环境下，由Microfoft开发。

3）存储局域网（SAN）。SAN是一种以网络为中心的存储结构，按照SNIA定义，SAN是一种利用Fibre Channel等互联协议连接起来的可以在服务器和存储系统之间直接传送数据的存储网络系统。SAN是一种体系结构，它是采用独特的技术（如FC）构建的、与原有LAN网络不同的一个专用的存储网络，存储设备和SAN中的应用服务器之间采用的是block I/O的方式进行数据交换。

4）基于IP的SAN。在实际应用中，基于IP的SAN以其优异的性能成为网络存储领域的研究热点。基于IP的SAN互连技术主要包括：FCIP，iFCP、iSCSI、Infiniband。

FCIP技术原理是将FC帧封装到IP数据包中，再通过IP网络传输到另外一个FC的SAN，目的SAN接收到这个IP包后，将其解包使其恢复成封装之前的FC帧，通过FICP可以方便的实现两个距离较远的SAN在Internet网络上互相通信。

iFCP是将FC协议映射到TCP协议之上，和FCIP不同，FCIP是一种隧道协议，除了将FC帧封装成IP数据包以外，不对FC帧进行任何处理，而iFCP则是一种网关协议，它对FC帧进行协议转换，重新用TCP/IP协议来表达FC帧。它必须对FC帧进行更多的处理，如读取FC帧的头部，理解其地址，并用IP地址方式来表示。

iSCSI技术原理是将SCSI协议映射到TCP/IP数据包，在IP网络上传输，到达目的节点后，再回复成封装前的SCSI命令，从而实现SCSI命令在IP网络上直接、透明传输。

Infiniband是一种可简化和加快服务器之间的连接，以及服务器与其它相关系统（诸如远程存储和网络设备）之间的全新输入/输出（I/O）技术。它的结构设计非常紧密，大大提高了系统的性能、可靠性和有效性，能缓解各硬件设备之间的数据流量拥塞。Infiniband技术目前主要被较大的数据中心采用。

5）对象存储技术。一个存储对象是存储设备上多个字节的逻辑组合，它包括访问数据的属性、属性描述、数据特征和阻止非授权用户访问的安全策略等，对象的大小可以变化，它可以存放整个数据结构，如文件、数据库表、医学图像或多媒体数据等。存储对象具有文件和块二者的优点：像数据块一样在存储设备上被直接访问；通过一个对象接口，能像文件一样，在不同的操作平台上实现数据共享。

2 数据存储应用的最新特点

1）数据成为最宝贵的财富。数据是信息的符号，数据的价值取决于信息的价值，由于越来越多有价值的信息转变为数据，数据的价值也就越来越高，数据丢失对于数据拥有者来讲，损失是无法估量的，甚至是毁灭性的，这要求数据存储系统具有卓越的系统可靠性。

2）数据总量呈爆炸性的增长。人们的信息活动中不断产生数字化信息，各种新型应用也层出不穷，如流式多媒体、数字电视、IDC、电子商务、数据仓库与数据挖掘等，因此造成数据总量呈几何级数增长，因为永远都会有新的数据产生，所以对存储容量的需求是没有止境的。

3）I/O成为新的性能瓶颈。目前，计算机的主要应用模式已经转化成数据的存储与访问，由于受机械部件的限制，磁盘数据访问时间平均每年只能提高7%-10%，数据传输率也只能以每年20%的速度发展，而同时代微处理器和内存系统正以平均每年50%-100%的速度发展，处理机与磁盘之间的性能差距已经越来越明显，数据存储系统已经成为计算机系统新的性能瓶颈，即所谓的I/0瓶颈。

4）全天候服务成大势所趋。在电子商务和大部分网络服务应用中，24小时×7天甚至24小时×365天的全天候服务已是大势所趋，这要求现代数据存储系统具备优异的高可用性。

5）存储管理和维护要求自动化、智能化。以前的存储管理和维护大部分工作由人完成，由于存储系统越来越复杂对管理维护人员的素质要求越来越高，因管理不善造成数据丢失的可能性大大增加，这要求现代存储系统具有易管理性，最后是具有智能的自动管理和维护功能。

6）实现多平台的互操作和数据共享。由于历史原因，存在着多种信息平台，这要求存储系统能够实现多平台的互操作和信息共享，从而具有高度的系统开放性。

3 结语

IT技术的发展经历过三次浪潮。第一次是以处理技术为中心，以处理器的发展为核心动力，产生了计算机工业，促进了计算机的迅速普及和应用；第二次以传输技术为中心，以网络的发展为核心动力，这两次浪潮极大地加速了信息数字化进程，进而引发了IT技术的第三次浪潮——存储技术浪潮，在新的技术浪潮中，数据存储的应用将面临一个全新的发展时期。

参考文献

[1]鲁丰玲,李朝永.浅析网络存储技术[J].计算机与网络.2007,10:221.

网络存储技术分析 篇4

网络存储是适应分布式计算而产生的。在商业高度发达的时代, 商业机构营业范围越来越大, 分支机构越来越多, 业务也越来越分散。在每个分支机构都会有大量的应用进行计算, 计算产生的数据迅速增加, 导致服务器内部存储不足。并且数据保存在不同服务器上形成了信息孤岛。不利于部门之间信息共享, 同时信息基础架构的成本也大大增加。网络存储的出现就解决了这些问题, 服务器计算产生的数据通过存储网络保存在网络存储器里, 不但节约了信息基础架构的成本, 还使数据在不同部门之间得到共享。由于计算机技术不断向更便宜, 更有效的方向发展, 网络技术也对计算机平台的演化产生了相应的影响。随着这两项技术的逐渐成熟, 存储网络也因此而到来。

2、网络存储体系结构基础

2.1 直连式存储 (Direct Attached Storage)

直接附加存储是指存储设备通过SCSI接口直接连接到一台服务器上使用。早期的计算机网络是相对简单的, 所以直连式网络存储获得了较快的发展, 至上世纪80年代末, 计算机逐渐从大集中系统过渡到分布式客户/服务器模型, 计算机的架构更为灵活。DAS购置成本低, 配置简单, 使用过程和使用本机硬盘并无太大差别, 对于服务器的要求仅仅是一个外接的SCSI口, 因此对于小型企业有很吸引力。分布式的计算和存储的增长对存储技术提出了更高的要求。

2.2 网络存储设备 (Network Attached Storage)

网络存储设备简称NAS, 是采用与网络介质直接相连的一种特殊设备, 对计算机数据实现存储的系统。这些特殊设备通常需要分配相应的IP地址, 客户机只需通过起数据网关作用的服务器即可进行相应的存取访问, 在某些特定情况下, 甚至不需任何中间介质的客户机, 客户计算机就可以直接对这些设备进行访问。

NAS一般包括特殊文件服务器与存储器两部分。实践表明, NAS更适合应用于需要通过网络, 把相关数据或文件及时传输至多台客户机的用户。NAS设备在长距离数据传输环境中通常能够更好地发挥作用, 使用应用较为广泛的局域网加工作站的方法, 就能轻松实现客户端计算机共享文件并实现交互操作, 这对于成本的节约具有极大的意义。

NAS设备部署是十分容易的, 可以把NAS主机、客户端机以及其他附属设备较为广泛地分布于整个网络环境之中。由于文件锁定是由NAS设备自身来进行处理的, 所以能够保证更为可靠的文件级数据整合。

NAS应用于Windows NT中的CIFS和UNIX中的NFS系统的文件共享任务时, 基于网络的文件级确保了对提供高级并发访问的保护功能。

2.3 存储网络 (Storage Area Networks)

SAN是指存储设备相互连接且与一台服务器或一个服务器群相连的网络。其中的服务器用作SAN的接入点。在有些配置中, SAN也与网络相连。SAN中将特殊交换机当作连接设备。存储网络是应用或连接在服务器和存储资源, 高性能, 特殊的网络系统。为实现计算机系统的大量原始数据的传输和特殊的优化。

SAN是通过网线连接的磁盘阵列, 其具备高可靠性、高效能性与高容量性等磁盘阵列所应具备的主要特征。SAN使用的典型协议组是SCSI和Fibre Channel (SCSI-FCP) 。

2.4 SAN与NAS的区别与联系

存储区域网络 (SAN) 与网络附加存储 (NAS) 是竞争越来越激烈的常用网络存储技术, SAN和NAS较好地合平相处, 本来是不好相处的, 甚至于可以很要好的相辅相成, 用于不同类型数据的存取胜。NAS有文件操作和管理系统, 而SAN却没有。

SAN主要是高速信息存储, NAS偏重文件共享。NAS更注重于在文件层次上的数据的存储功能。即便不谈SAN与NAS的区别, 两者在当前不断发展的计算机系统中扮演着极其重要的角色, 而且会提供许多未及想到的优点, 但这些优点常常是通过传统的服务器附加存储实现方案是难以证明的。

尽管SAN, NAS之间存在着差别, 但对SAN和NAS进行比较时, 我们发现这两种相互竞争的技术实际上是互补的。SAN是以数据为中心的, 而NAS是以网络为中心的。SAN和NAS是在不同用户需求的驱动下的独立事件。

NAS和SAN在以下方面提供互补: (1) SAN可以扩展为包括IP和其他非存储关联的网络协议。 (2) NAS产品可以放置在特定的SAN网络中, 为文件传输提供优化的性能。

3、智能存储网络

智能存储是由ADIC (美国先进数字信息公司) 率先提出的。要说到什么是智能化存储, 目前真还没有一个准确的定义, 不过大家都似乎认同“对应用系统和用户透明”就是智能化存储的理念[2]。在这种理念指导下, 智能存储系统应具备智能功能, 以解决互操作性、系统扩展、技术升级、设备可靠性、数据安全性等问题, 最大限度地减轻主机处理数据存储的负担。

智能存储表现最突出的是卓越的可用性、高可靠性和管理的智能化。在可用性方面, 智能存储方案可以监控到存储体系中的具体情况, 比如读取数据量、写入数据量等, 在可靠性方面, 数据写入的目的是为了读取, 但磁带介质会随保存时间的日益久远而降低可使用性, 对数据的安全性造成威胁。

4、未来发展的存储网络

未来的网络存储将在以下几个方面得到发展: (1) 基于Infini Band的存储系统。 (2) 采用DAFS技术。 (3) NASD技术。

所有的技术在用户的存储需求下接受挑战。在DAS, S AS (Server Attached Storage) , SAN和NAS之间的区别正在变得模糊。传统的客户端服务器的计算模式将会演化成具有任意连接性的全球存储网络。在那种情况下, 数据的利用率会得到提高。分布式数据也会得到更加优化的存储。

NAS和SAN是目前网络存储的主流技术, 二者在不同的应用领域各有所长, 还出现了二者相互融合的趋势。随着SAN在IP网络中的成功应用, 其低廉的成本, 加上虚拟存储技术的广泛应用, SAN极有可能成为网络存储的主导方向, 而存储虚拟化、数据高可用和容灾支持将会是SAN的关键技术。

参考文献

[1]赵文辉.网络存储技术.北京:清华大学出版社, 2005.

计算机网络存储技术发展展望论文 篇5

1 概述

自从网络概念问世以来， 从局域网到广域网， 网络规模不断扩张， 给人们的生产生活带来了巨大的变化。二十一世纪以来， 随着信息时代的到来， 互联网已经成为人们生产生活中必不可少的重要组成部分， 特别是随着智能手机、平板电脑等移动终端设备的普及， 使得互联网的接入方式更加便捷。随着互联网规模的不断增长， 网络信息量十分巨大， 特别是随着信息化进程的不断深化， 网络信息量仍将进一步增长， 网络的信息容量已经成为制约互联网进一步发展的重要瓶颈， 网络数据的存储开始得到人们的广泛关注。互联网信息容量大， 数据交互速率高， 这就要求网络中的数据存储既要满足较大容量的存储需求， 又要满足高效快速的读取、存储速率， 这就给计算机网络存储技术提出了新的较高要求。本文主要针对计算机网络存储技术的发展现状进行了分析， 并对下一步新型存储技术的发展进行了探讨与展望。

海量网络存储技术研究 篇6

关键词：数据,存储技术,存储系统

0 引言

面对着日益繁忙的网络应用需求和爆炸性增长的数据信息增量, 以服务器为中心采用磁盘阵列技术的存储架构已经受到扩充能力、存储资源共享、响应速度等问题的严重挑战, 在数据增长, 以及数据内容、格式和应用服务多样化的情况下, 不仅涉及设备的扩充、异构系统的兼容、网络传输的速率、系统的全天候响应乃至存储系统的可扩充性与扩充容量对先期投资的保护等问题交织在一起, 其局限性不容忽视, 存储问题已经成为现代网络存储发展的关键问题之一, 数据的存储、使用和保护已经成为影响网络存储正常工作秩序和网络服务乃至生存发展的至关重要的问题。

随着需求的高速增长, 新的数据存储技术应运而生, 目前可供各类网络采用的存储技术包容了单一磁盘存储数据、磁带备份和磁盘阵列存储数据以及日趋成熟的DAS、NAS、SAN等网络存储系统, 为网络海量存储信息存储提供了新的解决方案, 并成为今后网络存储模式的发展方向。

1 网络数据存储技术进展

1.1 数据存储的技术基础———磁盘阵列技术

RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks, 廉价磁盘冗余阵列) RAID是由多块磁盘构成的冗余阵列, 它是通过磁盘阵列与数据条块化方法相结合, 以提高数据可用性的一种结构, 根据RAID采用的方法不同, 可以将其分为0-5六个级别, 常用的有0、1、3、5四种。RAID技术是形成DAS、NAS、SAN的共同基础。RAID子系统将用户数据和应用分布在多个硬盘上提供容错, 提高了数据的可用性, 也提高了I/O传输, 多硬盘并行数据存取可提高系统性能, 从而可使多个硬盘同时处理单一传输请求。RAID技术是一种快速、大容量和容错分布合理的磁盘阵列, 优点是适用大数据量的操作, 也适用于各种事务处理, 随着在线的全文数据库日益增多, 单个硬盘已完全不能满足数字化图书馆在线存储容量的需要, 因此RAID技术在图书馆的应用日益广泛。

1.2 网络数据存储的三种技术架构

1.2.1 DAS存储

与内嵌式存储系统不同, 直接存储系统 (Direct Attached Storage, DAS) 采用独立的外接式存储设备并通过标准接口技术与服务器连接。将对存储器件的读写操作从应用服务器中分离出来以及加上高速接口技术从一定程度上提高了总体存取时间。而且存储设备可以和多个服务器连接, 如果其中一个服务器出现故障, 数据仍可通过其他服务器来存取数据。这种连接方式主要应用于单机或两台主机的集群环境中, 主要优点是存储容量扩展的实施简单, 投入成本少、见效快。

DAS适用于以下几种情况: (1) 服务器在地理分布上很分散通过SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时; (2) 存储系统必须被直接连接到应用服务器, 如某些数据库使用的“原始分区”上时; (3) 包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用, 它们需要直接连接到存储器上。当服务器在地理上比较分散很难通过远程连接进行互连时, 或传输速率并不很高的网络系统, 直接连接存储是比较好的解决方案, 甚至可能是唯一的解决方案, 但是由于DAS存储没有网络结构, 存在许多缺点:一方面该技术不具备共享性, 每种客户机类型都需要一个服务器, 从而增加了存储管理和维护的难度;另一方面, 当存储容量增加时, 扩容变得十分困难, 而且当服务器发生故障时, 数据也难以获取。因此, 难以满足现今的存储要求。

1.2.2 NAS存储

NAS (Network Attached Storage, NAS) 是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心, 以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。NAS被定义为一种特殊的专用数据存储服务器, 包括存储器件 (例如磁盘阵列、CD/DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质) 和内嵌系统软件, 可提供跨平台文件共享功能。NAS通常在一个LAN上占有自己的节点, 无需应用服务器的干预, 允许用户在网络上存取数据, 在这种配置中, NAS集中管理和处理网络上的所有数据, 将负载从应用或企业服务器上卸载下来, 有效降低总拥有成本, 保护用户投资。

NAS采用以太网和SCSI的即插即用存储技术将存储设备通过标准的网络拓扑结构, 连接到一群应用服务器上。存储设备实际上是一个与应用平台无关的服务器或一组专门用于存储的服务器群, 不承担应用服务, 通过网络接口与网络连接, 实现与服务器间共享数据。NAS本身能够支持多种协议 (如NFS、CIFS、FTP、HTTP等) , 能够支持各种操作系统。

NAS由于其较好的可扩展性、可访问性、低价位、安装简单、易于管理等优点, 广泛应用于电子出版、CAD、图像、教育、银行、政府、法律环境等对数据量有较大需求的应用中。多媒体、Internet下载以及在线数据的增长, 特别是那些要求存储器能随着公司文件大小规模而增长的企业、小型公司、大型组织的部门网络, 更需要这样一个简单的可扩展的方案。

1.2.3 SAN存储

存储区域网络 (SAN--Storage Area Network) 是指存储设备相互连接且与一台服务器或一个服务器群相连的网络。其中的服务器用SAN的接入点。SAN是一种特殊的高速网络, 连接网络服务器和诸如大磁盘阵列或备份磁带库的存储设备, SAN置于LAN之下, 而不涉及LAN。利用SAN, 不仅可以提供大容量的存储数据, 而且地域上可以分散, 并缓解了大量数据传输对于局域网的影响。SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列, 不管数据置放在哪里, 服务器都可直接存取所需的数据。

SAN的应用主要可以归纳为下面集中应用:构造群集环境, 利用存储局域网可以很方便地通过光纤通道把各种服务器、存储设备连接在一起构成一个具有高性能、较好的数据可用性、可扩展的群集环境。在实际应用中, SAN也存在着一些不足: (1) 设备的互操作性较差。 (2) 构建和维护。 (3) 异构环境下的文件共享方面。 (4) 连接距离限制在10km左右等。

2 新的网络存储技术

2.1 NAS网关技术

NAS网关经由外置的交换设备, 连接到存储阵列上—无论是交换设备还是磁盘阵列, 通常都是采用光纤通道接口—正因为如此, NAS网关可以访问SAN上连接的多个存储阵列中的存储资源。它使得IP连接的客户机可以以文件的方式访问SAN上的块级存储, 并通过标准的文件共享协议 (如NFS和CIFS) 处理来自客户机的请求。当网关收到客户机请求后, 便将该请求转换为向存储阵列发出的块数据请求。存储阵列处理这个请求, 并将处理结果发回给网关。然后网关将这个块信息转换为文件数据, 再将它发给客户机。对于终端用户而言, 整个过程是无缝和透明的。NAS网关技术使得管理人员能够将分散的NAS filers整合在一起, 增强了系统的灵活性与可伸缩性, 为企业升级文件系统、管理后端的存储阵列提供了方便。

2.2 IP-SAN技术

网络存储的发展产生了一种新技术IP-SAN。IP-SAN是以IP为基础的SAN存储方案, 是一种可共同使用SAN与NAS, 并遵循各项标准的纯软件解决方案。IP-SAN可让用户同时使用GigabitEthernet SCSI与Fibre Channel, 建立以IP为基础的网络存储基本架构, 由于IP在局域网和广域网上的应用以及良好的技术支持, 在IP网络中也可实现远距离的块级存储, 以IP协议替代光纤通道协议, IP协议用于网络中实现用户和服务器连接, 随着用于执行IP协议的计算机的速度的提高及G比特的以太网的出现, 基于IP协议的存储网络实现方案成为SAN的更佳选择。IP-SAN不仅成本低, 而且可以解决FC的传播距离有限、互操作性较差等问题。

3 结束语

数据的重要性越来越得到人们的广泛认同。未来网络的核心将是数据, 网络化存储正是数据存储的一个发展方向。当前网络存储技术还在不断的快速发展, SAN和NAS的融合、统一虚拟存储技术是未来发展的两个趋势。

参考文献

[1]付长冬.小型微型计算机系统[J].网络存储体系结构的发展和研究, 2004 (4) :486-487.

[2]刘波.NAS与SAN在数字化图书馆的应用[J].现代图书情报技术, 2004 (.6) .

网络存储技术的探讨 篇7

关键词：网络存储,DAS,NAS,SAN,IP-SAN,虚拟存储

1、引言

随着网络中信息数据量的增加, 服务器对数据存储的需求也随之加大, 网络存储系统已经成为了整个系统的核心。同时随着网络应用对存储系统的要求越来越高, 网络存储系统的性能将直接影响到整个系统的正常运行。因此, 选择合适的网络存储技术对企业或者整个系统而言都起着至关重要的作用。

2、网络存储技术

网络存储技术 (Network Storage Technologies) , 就是以互联网为载体, 实现数据的传输与存储, 数据可以存储在远程的专用设备上, 也可以是通过服务器来进行存储。网络存储技术是基于数据存储的一种通用网络术语。实际上, 我们可以将存储技术分为三个阶段: (1) 总线存储阶段; (2) 存储网络阶段; (3) 虚拟存储阶段。

以网络为中心的存储技术是全新的存储体系结构, 它采用面向网络的存储体系结构, 使数据处理和数据存储分离。网络存储体系结构包括了网络和I/O系统的精华, 将I/O的能力扩展到网络上;特别是灵活的网络寻址能力, 远距离数据传输能力, I/O高效的原性能, 通过网络连接服务器和存储资源, 消除了不同存储设备和服务器之间的连接障碍, 提高了数据的共享性、可用性和可扩展性、管理性。

3、传统的网络存储

传统的网络存储技术主要有三种:DAS (Direct Attached Storage, 直接连接存储) 、NAS (Network Attached Storage, 网络连接存储) 和SAN (Storage Area Network, 存储区域网络) 。这三种存储技术有各自的优缺点, 适用于不同的领域。

3.1 直接连接存储 (DAS)

DAS (Direct Attached Storage, 直接连接存储) 将磁盘阵列、磁带库等数据存储设备通过扩展接口直接连接到服务器或客户端。DAS以服务器为中心, 不带有存储操作系统, 即存储设备是服务器的一部分, I/O请求将直接发送到存储设备。

DAS方式实施比较简单, 成本低, 见效快。但是存储管理工作比较繁琐, 容量不能再分配, 性能、扩充性较差。因此该技术已经不能适应当今的存储要求。

3.2 网络连接存储 (NAS)

NAS (Network Attached Storage, 网络连接存储) 与DAS不同, 它的存储设备不是直接连接到服务器, 而是直接连接到网络, 通过标准的网络拓扑结构连接到服务器。在这种存储方式中, 应用和数据存储在不同的服务器上, 分别为应用服务器和数据服务器。数据服务器拥有自己的操作系统, 可以将接收到的应用服务器的"File I/O"文件存储请求转换为"Block I/O", 发送到内部磁盘。不同的应用服务器可以通过网络接口访问数据服务器, 从而实现了在异构服务器之间的数据共享。

NAS方式具有存储独立、协议独立、易于管理等优势, 但是由于NAS方式是基于网络传输的, 所以存在带宽消耗的限制, 难以满足大容量存储的要求。

3.3 存储区域网络 (SAN)

SAN (Storage Area Network, 存储区域网络) 是通过专用高速网将一个或多个网络存储设备和服务器连接起来的专用存储系统。SAN主要采用数据块的方式进行数据和信息的存储, 传统的SAN方式采用光纤通道技术, 提供给用户高速、高可靠性以及稳定安全的传输。未来信息存储将以SAN为主。

SAN方式可以在存储设备和服务器之间高效地传输海量数据, 减少了用于数据备份和恢复的时间开销以及对局域网网络资源的占用;与服务器之间各自独立, SAN具有良好的扩展性, 可以在不中断与服务器的连接的情况下增加存储而不影响网络性能;通过独立的区域存储, 在集中的存储设备上共享数据, SAN可以对存储设备和数据进行集中的管理和控制, 实现无人值守情况下的远程管理;SAN还可以实现异地存储, 提高系统容灾的能力。但是传统方式价格昂贵, 成本高, 异地扩展比较困难, 所以不容易被中小企业接受。

4、IP-SAN存储技术

IP-SAN是在传统IP以太网基础上架构一个SAN存储网络把服务器与存储设备连接起来的存储技术。IP-SAN其实在传统光纤通道的基础上再进一步, 它把SCSI协议完全封装在IP协议之中, 也就是把传统SAN技术中光纤通道解决的问题通过更为成熟的以太网来实现。

基于以太网的IP-SAN系统可充分利用目前普遍使用的IP网络基础设施, 节约了大量的成本, 加快了实施速度, 极大地提高了存储空间的利用率, 合理地解决了应用网络和存储网络异构的问题。

5、虚拟存储

虚拟存储 (Storage Virtualization) 就是把多个存储介质模块通过一定的手段集中管理起来, 形成统一管理的存储池。虚拟存储的实质是实现资源的共享, 达到充分利用存储容量、集中管理存储、降低存储成本的目的。目前, 虚拟存储技术还处于起步阶段。

6、结束语

网络存储实现了数据存储的共享性、管理性和扩展性。但各种存储技术本身都存在着一些问题:NAS性能低、容量小;SAN费用高、扩展性不佳;IP-SAN取决于以太网的性能等。

因此, 随着网络数据量的增加, 如何融合各种技术的优势, 统一虚拟存储技术, 提高数据的共享性将成为未来网络存储技术要解决的核心问题。

参考文献

[1]鲁丰玲, 李朝永.浅析网络存储技术[J].科技信息, 2009 (26) :221

[2]冯丹.网络存储关键技术的研究及进展[J].移动通信, 2009 (11) :35-39

当代网络存储技术 篇8

关键词：云存储,虚拟化,网络,安全

一、引言

云存储是以存储设备为核心, 通过应用软件对外提供数据存储和业务访问服务[1]。云存储安全的关键技术研究中, 又以虚拟化安全技术和存储网络的安全技术为研究核心之一。

二、云存储技术之虚拟化的安全

虚拟化技术在逻辑上分离了物理设备与操作系统和应用软件, 基于虚拟化的计算资源调配可使有限的硬件和软件资源按需重新规划分配, 灵活扩展硬件容量, 简化软件配置和资源的访问与管理, 提高硬件与软件的综合效率和应用能力[2]。

基于虚拟化的云存储应用环境中, VM Hopping可以访问被接入宿主机的存储和内存;VM Escape攻击可获得Hypervisor的访问权限, 从而对其他虚拟机进行攻击[3];通过管理平台进行跨站脚本攻击、SQL入侵;拒绝服务攻击会获取宿主机资源, 造成系统拒绝客户所有请求;Rootkit能够获得Hypervisor的管理员级访问控制权, 进而取得整个物理机器的控制权[4];在虚拟机迁移过程中, 随着虚拟磁盘的重建, 攻击者可改变源配置文件和虚拟机特性[3];虚拟机的镜像安全漏洞、生命周期的复杂性和故障会导致其承载的数据和服务不可用和控制难度。

因此, 可以将所有虚拟机全部安装防毒软件或杀毒软件;提高容错监视服务器的利用率, 避免服务器过载;在数据库和应用层之间设置防火墙, 防止虚拟机溢出;使用可信平台模块;为虚拟服务器分配独立硬盘分区, 并使用VLAN技术和网段划分, 对虚拟服务器逻辑隔离;使用VPN在虚拟服务器间通信;按计划备份, 进行虚拟化的灾难恢复;监测分析网络流量确保存储网络安全运行;通过可信第三方机构的安全认证和监管。

三、云存储的安全网络

云存储服务的应用中, 其网络防护不当会导致用户私密数据被非法访问;云存储网络应用在服务提供商的控制下, 用户无法通过网络监管自己的程序和数据的使用情况;网络传输协议和数据移动过程容易被窃听和分析;云存储服务平台中的软硬件故障和其他灾难会导致服务的异常终止和数据丢失;云存储集中存储的大量数据容易引起攻击者的注意;基于虚拟化技术的访问控制、认证和授权的实现更为困难;云存储中大量廉价计算资源和数据资源可能成为攻击者的工具。

由虚拟机监控器实现基于存储区域网络及应用层的域分割为寻址提供了逻辑隔离, 可以在虚拟的网络域执行全面的状态监视以及其他网络安全监测;如能承担足够资源开销, 可由服务提供商完成网络访问控制和安全防火墙服务;使用SSL、IPSec、数字签名等技术对传输中的数据进行有效加密;选择使用安全传输协议;加强安全日志审计和应用基于网络的入侵检测和防御系统;及时修补虚拟机实例配置和迁移中的管理漏洞和补丁;实现存储网络信任边界的通信控制;限制访问管理程序及其他虚拟化层面;阻止所有到虚拟服务器的端口;限制应用程序栈功能, 加固镜像, 限制主机所有攻击面;防止未授权访问;在镜像中除解密文件系统的密钥外, 不包含其他身份认证作证[5];保护访问主机私钥, 从数据所在的平台中隔离密钥;关闭不必要的服务。

四、结束语

随着云服务层次的提高, 基于云存储的虚拟化安全技术与网络存储安全技术为云存储的发展提供了有效的保障。研究可信的虚拟化云存储将是提高云存储服务的主要方向之一。

参考文献

[1]黄晓云.基于HDFS的云存储服务系统研究.大连海事大学.硕士论文.2010年6月

[2]黄振华.基于云计算的虚拟化存储技术研究.硅谷.2012年第20期.24, 71

[3]房晶等.云计算的虚拟化安全问题.电信科学.2012年第4期.135-140

[4]Hanqian Wu, Yi Ding, Winer Chuck, et al.Network security for virtual machine in cloud computing.Proceedings of 5th International Conferenceon Computer, Sciences and Convergence Information Technology (ICCIT) .Seoul, Korea.2010.18-21

网络存储技术的研究与应用 篇9

关键词：网络存储,NAS,SAN,CAS,IPSAN

引言

Internet/Intranet以及其他网络相关的各种应用飞速发展, 网络上的信息资源呈爆炸型增长趋势, 通过网络进行传输的信息量不断膨胀, 大量信息需要进行处理并通过网络传输, 这对信息存储系统提出了空前的要求。传统的存储体系采用直接连接存储方式 (DAS, Directaccess system) , 存储设备 (磁盘阵列) 通过诸如IDE/SCSI等I/O总线与服务器相连。客户机的数据访问必须通过服务器, 然后经过其I/O总线访问相应的存储设备, 服务器实际上起到一种存储转发的作用。当客户连接数增多时, I/O总线将会成为一个潜在的瓶颈, 并且会影响到服务器本身功能, 严重情况下甚至会导致系统的崩溃, 并且安全性弱, 总拥有成本高。所以, 这种附属于网络服务器的存储方式已不能适应来自应用的越来越高的要求。因此, 探索新的存储体系结构就非常必要。近年来网络存储成为国际上比较热门的一个研究方向。

1、网络存储的现状

目前, 网络存储技术有以下4个主要发展方向:

1.1 NAS附网存储 (Network attached storage)

N A S是一种特殊的专用数据存储服务器, 其作用类似于一个专用的文件服务器[1]。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的大多数计算功能, 而仅仅提供文件系统功能, 从而降低了设备的成本。它以数据为中心, 将存储设备与服务器分离, 由图1可以看出, 其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不再需要文件服务器的干预, 同时它允许客户机与存储设备之间进行直接的数据访问, 所以不仅响应速度快, 而且数据传输速率很高。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。

1.2 存储局域网 (SAN)

SAN是通过专用高速网将一个或多个网络存储设备和服务器连接起来的专用存储系统。如图2所示, 它位于服务器后端, 采用FC (光纤通道) 协议来传输数据, 是为连接服务器、磁盘阵列、带库等存储设备而建立的高性能网络。SAN技术的最大特点是将存储设备从传统的以太网中分离了出来, 成为独立的存储区域网络[2]。SAN提供了良好的存储连接, 服务器可以访问存储区域网上的任何存储设备;同时存储设备之间以及存储设备同SAN交换机之间也可以进行通信。SAN以数据存储为中心, 采用可伸缩的网络拓扑结构, 通过具有高传输速率的光通道的直接连接, 提供了SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换, 并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。

1.3 CAS

CAS又称基于对象的存储系统, 指的是系统为每一个保存对象及其元数据分配一个独特的地址, 在数据的使用过程中无论该对象被使用多少次, 也只保存一份原件, 不会出现重复。CAS多用来存档参考型数据, 比如说电子邮件、文件、应用程序等等, 它的最大特点是允许用户设置一定的数据管理策略, 禁止任何人在指定的时间段内随意更改或删除文件。在对数据进行存储处理时传统的方法是把经常不用的数据存放到成本较低的存储介质上。这种方法占用空间大、存储期限短而且搜索效率也不高。CAS采用了完全不同的方法, 其特点是为每一个对象及其元数据分配一个独特的地址, 不会出现重复。因此所有对象和元数据的存档和检索操作, 都是在一个巨大的平面地址空间内进行的。CAS以内容为中心, 可以满足对固定内容的数据存储需求, 其拓扑结构如图3所示。

1.4 IP SAN

基于FC协议的SAN存在着传输距离受限以及造价昂贵的问题, 这使得它在实际中的应用受到了一定影响, 而随后出现的基于IP的网络存储IP SAN (SAN over IP) 解决了以上问题。IP SAN是基于IP协议的存储区域网络, 它允许用户在已有的以太网上创建存储网络, 能够保存更多的数据, 可在任何地点部署更多的信息。IP SAN采用10G以太网交换机代替传统的专用存储交换机, 从而降低了成本, 同时由于它采用的是传统的IP协议, 因此传输距离不受限制。在IP存储领域中, iSCSI技术是其中较成熟的一个。iSCSI (Internet SCSI) 是工作在TCP顶层的传输协议, 完成IP网上SCSI I/O数据的封装。它实现了SCSI和TCP/IP协议的连接。iSCSI完全抛弃了光纤通道, 基于主机的应用程序与网络存储设备是通过IP直接通信的。相对于FC SAN光纤基础结构的昂贵造价, iSCSI借助了成熟的以太网技术使得低成本的网络存储得以实现, 因此iSCSI发展异常迅速, 已经成为IP存储的强有力代表。

2、网络存储技术的比较

网络存储技术目的都是为了扩大存储能力, 提高存储性能。这些存储技术都能提供集中化的数据存储并有效存取文件, 都支持多种操作系统并允许用户通过多个操作系统同时使用数据, 都可以从应用服务器上分离存储并提供数据的高可用性, 同时, 都能通过集中存储管理来降低长期的运营成本。在实际应用中常常根据企业的业务特点及要求进行选择, SAN, IP SAN适合用于存储数据库;NAS适合用于存储文件;CAS可以对固定内容进行存储, 它可以像NAS一样存储应用程序。

2.1 层次比较

这几种网络存储技术访问磁盘的I/O都需要跨过网络, 只是网络的介质有所不同。另外SAN与IP SAN的文件系统驻留在本地, 而NAS和CAS的文件系统驻留在远端。NAS和SAN具有强大的文件系统及数据管理功能, CAS则完全针对固定内容所设计所以在存储网络搭建的时候不仅要根据业务要求进行选择也要考虑到各种存储系统的层次特点。

2.2 技术及性能比较

从技术方面来讲NAS是基于瘦服务器的, 拥有自己的CPU和文件管理系统, 由于它是通过网络接口直接连接到网络上的, 因此设置简单, 便于实施维护而且操作简单, 但是由于NAS中每一个节点都有单独的存储设备, 这些设备没有一个统一的平台进行管理, 所以维护起来比较不容易。SAN采用了光纤连接, 带宽高、传输速度快、可靠性高, 而且它采用了专用的存储交换机, 与基本通信网络物理隔开, 保证了数据的安全性, 并可以在完全不影响应用的情况下进行数据备份[3]。SAN可以通过专用的管理软件来对整个网络中的存储设备进行统一集中的管理, 可进一步实现远程管理和无人值守, 但是SAN在设备复杂的情况下比较不容易操作。传统上的NAS及SAN存储技术都是基于文件数据或块数据且面向事务处理应用所设计的, CAS在技术上弥补了固定内容存储的空缺, 它具有面向对象的存储特征, 按照所存储内容的指纹寻址, 具有良好的可搜索性、安全性、扩展性及可靠性。

IP SAN技术继承了SAN技术的优点, 同时主要体现出了其成本方面的优越性。总的来说, SAN及使用iSCSI技术的IP SAN具有高传输速度及高可靠性, 适用于传送大量的数据并对网络性能要求较高的企业级规模数据存储。NAS易操作、成本低的优势使得它比较适合应用于高效存取数据环境下的小数据量传输, 如工作组和部门级别的存储, 使用NAS作为中小企业的存储方案可以充分发挥其性价比。CAS的内容寻址技术大大降低了应用软件操作和管理存储介质上所存储信息的物理地址的难度。CAS主要针对企业的固定内容存储业务, 它可以在企业级文档存储、E-mail服务等方面发挥重要作用。

3、结束语

总之, 基于IP存储协议的好处在于它不关心基础的传输机制是什么而直接提供了一条无需基于光线通道条件下, 实现高速存储网络的方案, 因此为众多企业提供了高性价比的网络存储解决方案, 总体来说, 随着条件的愈加成熟, 尤其是以太网技术的快速发展, 基于IP协议的综合存储将会迎来蓬勃的发展。

参考文献

[1].王超, 马建峰, 朱建明.网络系统的可生存性研究综述[J].网络安全技术与应用, 2006, (7) .

[2].Howard F.Lipson, David A.Fisher.Survivabi-lity-a new technical andbusiness perspectiveon security[R].CERT/CC, USA, 2001.

[3].Nancy R.Mead, Robert J.Ellison, Richard C.Linger, Thomas Longstaff, JohnMcHugh.Sur-vivable Network Analysis Method Technical Re-port, CMU/SEI-2000-TR-013, 2000, (9) .

[4].周可, 黄永峰, 张江陵.网络存储技术研究[J].电子计算机与外部设备, 2005, 24 (2) :7-11.

企业网络数据存储技术应用分析 篇10

21世纪，信息化在供电企业中的应用越来越广泛，处理的业务越来越全面。目前在用的信息管理系统有用电营销管理系统、办公自动化系统、负荷管理系统、物资管理系统、财务管理系统、两票系统、线路变电巡检系统、安全监察管理系统、信息网管理系统及数据上传、各专业报表系统等，信息系统的应用几乎遍及了企业所有工作的所有环节。

《国家电网信息系统数据备份与管理规定》中指出：“数据是信息系统的基础，是电力企业的重要财富。事实上，如何安全、高效地实现数据存储、数据恢复以及数据容灾问题，已成为目前网络数据时代的一个热点技术，同时也掀起了继互联网热之后的又一次技术浪潮，它把网络带入了以数据为中心的时代。

1 网络存储技术分析

随着企业网络应用工作的持续开展，应用数据量不断增加，企业管理者都普遍感觉自己企业的存储容量、存储性能滞后于网络应用的发展。在这种需求背景下，为满足当前不同层次应用需求的存储方案产生了，这方面的技术方案有：DAS (直连存储) 、N AS(附加网存储)、SAN(存储区域网)。

1.1 直连存储—一DAS

DAS存储技术，是指将存储设备 (磁盘阵列) 通过SCSI接口或光纤通道直接连接到网络系统的服务器上。DAS方案主要在早期的服务器上使用，由于当时数据的存储容量要求不大，单个服务器的存储能力就可以满足日常的存储需求。但存储方案中的存储设备直接挂在服务器上，随着需求的不断扩大，越来越多的存储和服务器被增加进来，导致服务器和存储孤岛的增加，资源利用率低下，在该环境下存储结构和可扩展性较差，存储的传输速率不高，它适用于小型网络中使用。

1.2 附加网存——NAS

N AS存储技术，是指存储设备通过现有的L AN，连接到一群计算机上，这种数据存储不再是服务器的附属，而作为独立网络节点存于网络之中，可由所有的网络用户共享。

在这种存储方案中，由于存储设备不是直接与服务器相连，所以存储容量很容易扩展，可达到即插即用的作用，具有较好的灵活性和可用性。它的主要缺点是：增加了网络流量，容易给数据传输造成瓶颈。

1.3 存储区域网——SAN

SAN区域存储网络，是一种类似于普通局域网的高速存储网络，提供了一种与现有L AN连接的简易方法，允许网络独立地增加存储容量，并使网络性能不受数据访问的影响。这种独立的专有网络存储方式具有扩展性高、可管理性好和容错能力强等优点。

采用DAS、N AS2种传统的存储的企业，在实际应用中存在着物理部署和数据存储分散、运维的成本提高和运维效能低下、数据存储缺乏异地容灾功能、存储容量的可扩展性差等问题。而SAN技术则可以有效克服前2个系统存在的主要功能缺陷，实现企业数据存储的高可靠性、高扩展性和高度集中。基于上述原因，选择SAN作为企业网络数据存储已成必然趋势。

2 对SAN的2种存储技术选用分析

SAN主要包括F C SAN(光纤通道的)存储方式和IP SAN(传统IP协议)存储方式。2种存储网络最大的区别是作为网络的核心连接设备不同。F C SAN使用光纤交换机，通过光纤 (或者铜缆) 连接主机和存储设备，网络中的协议是F C;IP SAN使用以太网交换机，通过IP连接主机和存储设备，网络中的协议是T CP/IP。

目前，F C SAN、IP SAN是应用于存储区域网吉比特速率的2种主要技术(见表1)。

可以看出，F C SAN在具体应用中也存在着不足，如：建设成本高、存储距离受限、维护管理不便等缺点，相对于数据存储业务在企业中的重要地位，供电企业更需要它的高性能和高稳定性，所以F C SU N是很好的选择。

3 某公司SAN技术应用的设计总体架构

3.1 实际应用

某公司于2008年5月进行存储项目的安装布署，在此之前，公司的所有在用系统，大多采用一个应用一台服务器方式，没有独立的存储区域网，在实际应用中存在如下问题：

(1)部署分散。由于各应用系统是逐步建立的，大多采用服务器和存储设备直连的方式;

(2)管理复杂。公司同时管理着50台以上的服务器，服务端设备多以PC服务器为主，覆盖了多个品牌厂商、各类档次的设备，管理的复杂度直接增加了人力的投入和运维的成本;

(3)数据分散。物理硬件的分散部署直接导致了各类数据的分散性，增加了数据管理的复杂度，同时由于历史原因，各地市采用的数据库系统包括O R ACL E、M S SQ L SE R V E R等，且涵盖各数据库不同时期的版本。数据不集中管理，综合利用率不高，同时维护人员工作强度加大;

(4)系统缺乏异地容灾功能。不能防范来自非计算机系统因素的隐患，如火灾、地震等灾难;

(5)存储容量的可扩展性差。

3.2 SAN方案

考虑公司数据存储的内在需求，结合存储系统所承受的网络负荷实际，选择了应用SAN的方案。具体做法如下：

(1)网络环境组成。目前，公司主机房面积达到140m2，机房建设规范达到国家电网机房建设规范B类标准，机房内分为：系统区、应用区、网络区、存储区。首先在主机房内进行SAN存储区域网络技术来构建主机房数据存储系统。

(2)主要设备配置。光纤交换机：采用2套32口Cisco 9134交换机组成一个冗余的SAN网络，辅助机房采用2套16口(全部激活)Cisco9124交换机组成一个冗余的SAN网络。所有SAN交换机的端口速率都为4G b/s。磁盘阵列：主存储系统选用N etapp的F AS3020C磁盘阵列，每套主存储都配置了42块146G B 15K R PM的光纤硬盘，提供6T B的存储容量。每套F AS3020C最大支持168块硬盘，并支持各类硬盘的混合使用，最大支持容量可以达到84TB。配置了一套和主存储配置一致的存储系统N etapp F AS3020C放置在容灾机房。光纤链路：每套存储8根网线，4根网线用于存储系统内连接，4根用于与核心交换连接，4个IP地址。放置光纤12芯，8芯用于主备光纤交换机互连，2芯用于管理交换机互连，2芯用于windows系统服务器空间划分(用snapdrive软件)。软件：在主存储和次级存储系统上都配置了N etapp的远程数据同步软件Snapmirror，通过该软件，在2套磁盘阵列之间实现基于阵列的数据同步，把业务数据从主存储容灾到次级存储系统上进行保护。

本次数据容灾设计利用成熟的主数据中心和备援数据中心之间的数据备份技术，基于SAN的远程复制(镜像)，即通过光纤通道F C，把2个SAN连接起来，进行远程镜像(复制)。当灾难发生时，由备援数据中心替代主数据中心保证系统工作的连续性。当主存储系统恢复正常后，可以利用Snapmirror的反向增量同步功能，把主存储失效的这段时间内所有业务数据的变化从次级存储以增量方式同步到主存储上，实现2套存储数据的一致性。关键应用系统数据迁移至存储系统上，

(3)数据存储系统方案非常简单，实际上是一种以存储为中心的扁平F C SAN拓扑设计。设计还拥有冗余的路径设置，即便单个H BA、链路、交换端口、交换元件或存储端口连接失败，存储事务仍能照常进行(见图1)。

4 SAN实际运用的若干技术环节分析

4.1 利用内置的管理系统对SAN网络与存储进行全面管理

Cisco SAN交换机都内置了基于浏览器界面的SAN网管系统，通过该系统，可以实现对SAN网络的管理。

每套F AS3020C都内置了一套基于浏览器界面的存储系统管理系统(F ilerview)，可以对存储系统进行全面的管理、配置和监控。

4.2 将SnapshotTM技术用于每日联机备份以防止数据丢失

Snap R estoreTM软件，用于将文件系统恢复为以前某个状态，利用Snapshot功能，系统管理员可以对整个文件系统进行全天候(而非仅在夜间或周末)联机备份，以防止数据丢失。只要从Snapshot目录复制所需的文件，用户或系统管理员就可以恢复丢失的文件。Snapshot可对意外删除的文件进行快速恢复，整个过程由用户启动。

4.3 利用SnapMirror软件将文件从一个主机房存储设备镜像到备用机房存储设备上，从而实现了在备用机房的集中式备份管理

Snap M irror软件可进行从源F iler到目标F iler的自动文件系统复制。Snap M irror软件可以全天候传输增量更新，以保持镜像内容与源F iler之间基本同步。源站点出现故障或问题时，即可访问目标站点镜像的关键业务数据，从而确保业务不会中断。Snap M irror软件将长备份和恢复时间的需求降到最低，可实现快速灾难恢复。

4.4 利用SnapRestore软件可在数秒内以最少的宕机时间将整个文件系统恢复为原先存储的快照副本

Snap R estore软件将恢复文件系统，而F iler可供整个生产过程使用。该软件可用于从损坏的数据库、应用程序或损坏的文件系统中进行恢复。

4.5 利用光纤通道及千兆位以太网磁带SAN解决方案有多种优势

磁带可以共享访问以及资源的在线分配;数据的备份过程对网络服务器的影响最低;磁带可热插拔;可进行动态磁带配置更改;无须关闭F iler等。

4.6 进行数据分类，对关键业务数据的保护加大

根据数据的相对优先级及在发生灾难时各种数据类型所需的恢复速度，按对企业的重要程度进行数据分类。使系统管理员可以根据恢复要求设计灵活的数据保护策略，将文件系统整理到多个卷和配额树中，从而优化数据保护措施。

可以看出，SAN技术应用是一套非常有效的解决方案。首先，它避免了出现单点故障，大到主机、存储设备，小到光纤适配器，所有部件均是冗余容错的;第二，无论主机还是存储设备出现故障，均可通过主/备份中心的光纤交换机连接来保证通信和数据的完整性;第三，万一主数据中心出现意外灾难，系统可以自动切换到备份数据中心，从而保证系统的最高可用性。

5 应用效果分析

SAN存储系统的建立，为公司信息系统提供坚实可靠的数据存储基础架构。所有应用数据可在这数据存储基础架构上进行集中控制和统一管理;通过简化管理和集中备份可降低总体存储成本;通过提高存储利用率可更有效的实现资产利用;通过灾难恢复功能(例远程镜像、即时复制)可有效降低数据丢失的风险。