存儲基礎:DAS/NAS/SAN存儲類型及應用

這篇文章轉自博客教主的一篇博客存儲基礎:DAS/NAS/SAN存儲類型及應用, 他是在張騫的這篇博客DAS,NAS,SAN在數據庫存儲上的應用上做了部分修改和補充。

PS:這篇對存儲的基本類型概述很好,我做了部分補充和修改。

一. 硬盤接口類型

1. 並行接口還是串行接口

(1) 並行接口,指的是並行傳輸的接口,比如有0~9十個數字,用10條傳輸線,那麼每根線只需要傳輸一位數字,即可完成。
從理論上看,並行傳輸效率很高,但是由於線路上的物理原因,它的傳輸頻率不能太高,所以實際的傳輸速度並不和並行度成正比,甚至可能更差。

(2) 串行接口,指的是串行傳輸的接口,同樣是0~9十個數字,用1條傳輸線,那麼需要傳輸10次,纔可以完成。
從理論上看,串行傳輸效率不高,但是由於它的數據準確性,高頻率的支持,使得傳輸速度可以很高。

(3) 並行連接線和串行連接線(IDE/SATA)

目前,計算機的外部接口大多被串行接口取代,比如:USB,1394,COM等等,都是串行接口。而硬盤的外部接口也已經被串行接口(SATA/SAS)佔領。

2. 硬盤接口類型

按硬盤接口協議/規範可以分爲2類:ATA和SCSI。使用了某種接口的硬盤就稱爲XXX硬盤。

2.1 ATA接口協議

(1) IDE接口
IDE接口也稱爲PATA(Parallel ATA)接口,也就是並行ATA接口。以前的PC機大多用的這種接口的硬盤。

(2) SATA接口
SATA(Serial ATA)接口,串行ATA接口,這類硬盤,轉速通常不太高,容量大,目前PC機或者IOPS要求不是太高的存儲多使用這種接口的硬盤。

(3) IDE和SATA硬盤接口圖示

2.2 SCSI接口協議

(1) SCSI接口
通常所說的SCSI,是一種並行接口,早期的計算機外設(打印機,掃描儀等等),也大多使用這種接口。現在使用這種接口的硬盤已經很少。

(2) SAS接口
SAS(Serial SCSI)接口,串行SCSI接口,這類硬盤,轉速高,IOPS高,適用於OLTP系統的存儲。
另外,SAS的接口技術已經可以兼容SATA,也就是說:如果主板上有個SAS接口,是可以接SATA硬盤的,但是反之不行。從圖片上看,SAS和SATA接口有點相似。

二. 存儲方案

所謂的存儲方案,就是用單獨的軟硬件將磁盤/磁盤組管理起來,供主機使用。
存儲的分類,根據服務器類型分爲:封閉系統的存儲和開放系統的存儲,封閉系統主要指大型機,開放系統指基於WindowsUNIXLinux等操作系統的服務器;開放系統的存儲分爲:內置存儲和外掛存儲。
技術解析:DAS、SAN和NAS三種存儲方式

目前的外掛存儲解決方案主要分爲三種:
(1) 直連式存儲 (DAS:Direct Attached Storage)
(2) 網絡存儲設備 (NAS:Network Attached Storage)
(3) 存儲網絡 (SAN:Storage Area Network)
存儲方案內部使用的硬盤,多爲SATA/SAS,追求高性能也用SSD,經過串聯/RAID之後,對主機提供訪問接口。

1. DAS

直接連接存儲 (DAS:Direct Attached Storage),是指將存儲設備通過SCSI接口或FC接口直接連接到一臺計算機上。DAS不算是網絡存儲,因爲只有它所掛載的主機纔可訪問它。
也就是說,服務器發生故障時,連接在服務器上的DAS存儲設備中的數據暫時不能被存取。


DAS存儲在中小企業應用中使用不少,因爲廉價成本較低,存儲系統被直連到應用的服務器中,在中小企業中,許多的數據應用是必須安裝在直連的DAS存儲器上。

DAS存儲更多的依賴服務器主機操作系統進行數據的IO讀寫和存儲維護管理,數據備份和恢復要求佔用服務器主機資源(包括CPU、系統IO等),數 據流需要回流主機再到服務器連接着的磁帶機(庫),數據備份通常佔用服務器主機資源20-30%,因此許多企業用戶的日常數據備份常常在深夜或業務系統不 繁忙時進行,以免影響正常業務系統的運行。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。

直連式存儲與服務器主機之間的連接通道通常採用SAS連接,隨着服務器CPU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,SAS通道將會成爲IO瓶頸;服務器主機SAS ID資源有限,能夠建立的SAS通道連接有限。

無論直連式存儲還是服務器主機的擴展,從一臺服務器擴展爲多臺服務器組成的羣集(Cluster),或存儲陣列容量的擴展,都會造成業務系統的停 機,從而給企業帶來經濟損失,對於銀行、電信、傳媒等行業7×24小時服務的關鍵業務系統,這是不可接受的。並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。

DAS設備示例:

2. NAS

網絡連接存儲 (NAS:Network Attached Storage),是指將存儲設備通過標準的網絡拓撲結構(例如以太網),連接到一羣計算機上。NAS有文件系統和IP地址,可以類似的理解爲網上鄰居的共享磁盤。

NAS是文件級的存儲方法,它的重點在於幫助工作組和部門級機構解決迅速增加存儲容量的需求。如今用戶採用NAS較多的功能是用來文檔共享、圖片共享、電影共享等等,而且隨着雲計算的發展,一些NAS廠商也推出了雲存儲功能,大大方便了企業和個人用戶的使用。

NAS產品是真正即插即用的產品。NAS設備一般支持多計算機平臺,用戶通過網絡支持協議可進入相同的文檔,因而NAS設備無需改造即可用於混合Unix/Windows局域網內,同時NAS的應用非常靈活。
但NAS有一個關鍵性問題,即備份過程中的帶寬消耗。與將備份數據流從LAN中轉移出去的存儲區域網(SAN)不同,NAS仍使用網絡進行備份和恢復。 NAS 的一個缺點是它將存儲事務由並行SCSI連接轉移到了網絡上。這就是說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。NAS性能比SAN要差很多,但相對成本也低很多。

NAS設備示例:

3. SAN

存儲區域網絡(SAN:Storage Area Network),目前的SAN存儲有2種:一是基於光纖通道的FC SAN;二是基於以太網的IP SAN(也就常說的iSCSI)。
FC SAN通過光纖交換機連接到主機(HBA卡),也就是說可以連接到光纖交換機的主機都可以訪問這個存儲;
iSCSI作爲共享於以太網絡上的存儲則更類似於NAS。

存儲區域網絡,從名字上我們也可以看出,這個是通過光纖通道交換機連接存儲陣列和服務器主機,最後成爲一個專用的存儲網絡。SAN經過十多年曆史的發展,已經相當成熟,成爲業界的事實標準(但各個廠商的光纖交換技術不完全相同,其服務器和SAN存儲有兼容性的要求)。

SAN提供了一種與現有LAN連接的簡易方法,並且通過同一物理通道支持廣泛使用的SCSI和IP協議。SAN不受現今主流的、基於SCSI存儲結 構的佈局限制。特別重要的是,隨着存儲容量的爆炸性增長,SAN允許企業獨立地增加它們的存儲容量。SAN的結構允許任何服務器連接到任何存儲陣列,這樣 不管數據置放在那裏,服務器都可直接存取所需的數據。因爲採用了光纖接口,SAN還具有更高的帶寬。

因爲SAN解決方案是從基本功能剝離出存儲功能,所以運行備份操作就無需考慮它們對網絡總體性能的影響。SAN方案也使得管理及集中控制實現簡化, 特別是對於全部存儲設備都集羣在一起的時候。最後一點,光纖接口提供了10公里的連接長度,這使得實現物理上分離的、不在機房的存儲變得非常容易。SAN 是目前業界中高端存儲的主流標準。

FC SAN設備示例:

IP SAN 設備示例:

三. 在數據存儲上的應用

三種存儲方案的比較,如圖:

1. DAS
可作爲本機的外掛硬盤,不過現在單塊磁盤的空間已經很大,如果幾個T的空間,直接在主機裏插硬盤就可以實現了,不需要外掛。

2. NAS
由於它的文件系統特性,加上以太網網線傳輸,更像是我的電腦-網上鄰居-共享磁盤,訪問方式也是類似:\NAS01BACKUPdatabase_name.bak。更多的是作爲文件共享、備份、歸檔所用,比如數據庫的歷史備份/異地備份文件。

3. SAN
FC SAN使用光纖傳輸,是一個高速的共享存儲,數據庫的任何東西都可以放在上面,還有就是在做集羣時(failover clustering) 作爲仲裁盤,合適做虛擬化項目和性能要求高的數據庫存儲;iSCSI的傳輸速率要低於FC SAN,目前在我們的環境中還沒有直接使用iSCSI做數據庫存儲,通常是用在類似NAS的地方。

總結:DAS存儲一般應用在中小企業,與計算機採用直連方式,性能與成本最低;NAS存儲則通過IP以太網添加到計算機上,性能與成本中等;SAN存儲則使用FC光纖接口,性能與成本較高。SAN與NAS的主要區別體現在操作系統在什麼位置。如下圖所示:

技術解析:DAS、SAN和NAS三種存儲方式

參考:http://www.cnblogs.com/seusoftware/p/3205590.html


永久鏈接 : http://www.ha97.com/5555.html

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