网络存储技术比较研究

网络存储技术比较研究

0网络存储技术随着网络技术的快速发展，网络传输的信息量在网络上表现出指数级。在社会生活的各个领域，数字信息在多个领域的信息建设中发挥着非常重要的作用。据统计,全球每年都要产生10～20亿GB的新信息,相当于每人每年要产生250MB的信息量,这对传统的存储技术形成了巨大的挑战,而对于企业来讲,其业务系统不仅要有高效灵活的数据管理能力还要有灾难事件发生时的容错和恢复能力,由此基于网络和数据库技术的网络存储应运而生。它可以为企业提供超大存储容量、大数据传输率以及高系统可用性的信息存储和共享服务。目前,网络存储技术有以下4个主要发展方向:NAS(NetworkAttachedStorage);SAN(StorageAreaNetwork);CAS(ContentAddressStorage);IPSAN(SANoverIP)。1网络存储技术1.1降低了成本NAS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。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,而且数据传输速率也很高。1.2增强存储区域网络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。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存储型casCAS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完全ip的存储基于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IPSAN(SANoverIP)解决了以上问题。IPSAN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。IPSAN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(InternetSCSI)是工作在TCP顶层的传输协议,完成IP网上SCSII/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FCSAN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多源异构存储数据库wag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,IPSAN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分布式依托上的多机病由图4可以知道,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IPSAN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内容存储方面从技术方面来讲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。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。IPSAN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,由表1可以看出SAN及使用iSCSI技术的IPSAN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。CSA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基于ip协议的网络存储技术未来几年,绝大部分数据都会以网络存储的方式流通于网络,而具有海量存储、高速传输等优势的FCSAN技术成为行业和大型企业的应用热点。然而,各企业网环境纷繁复杂,除了有传输数据块的业务,还有很多基于跨平台数据共享的传输文件的业务。由于基于FC的SAN存在着昂贵造价的问题,所以它不可能在短时间内大规模普及,而随着应用中数据量的级数增长,企业对于网络存储的综合应用要求愈来愈迫切,如何才能在现有条件下满足企业的需求成为一个实际性问题。针对这个问题,从技术成熟度及成本两个方面综合考虑,与光纤协议相比,TCP/IP协议在网络应用方面有着相当成熟的技术,而且从成本来说,使用现有的网络不仅节省了设备投资,而且还免去了人员的培训及高级维护等费用,从性价比上很好地满足了中小型企业的业务需要。因此文中设计了一种基于IP协议的综合存储技术以供参考,它在为企业提供一个可靠的存储平台的同时针对不同的业务层次采用了不同的存储方式,综合采用3种基于IP协议的网络存储技术,结合了NAS对文件的管理功能、IPSAN的强大数据管理功能以及应用于E-mail服务的CAS固定内容存储功能,其拓扑结构如图5所示。使用具有强大数据管理能力及低成本优势的IPSAN技术来应对企业应用中纷繁复杂的传输数据块的业务,而设计成一个独立的IPSAN将会增加其安全性;NAS用作文件服务器,它具有使用方便、安全性好、可用性高以及协作性好的优点;采用CAS应用于E-mail业务的优点是它的高效存储消除了大量邮件副本的存在,满足了这类业务的需求,不仅提高了可访问性也增加了可扩展性。总体来说,这个方案采用较少的成本满足了各应用需求。4基于iscsi的网络存储目前,网络存储技术发展迅速,SAN与NAS结合、智能SAN等新的发展方向已经受到了人们的重视,除了传统的FC互联技术以外,基于IP的网络存储技术也飞速发展起来,并体现出了其成本方面的优越性