数据存储根本(1)

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数据存储根本(1)

数据存储根本(1)

【作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2007-10-22 13:00:55】

文献编号：V121 缩放字体：小大 →提示：双击自动滚屏|鼠标滑轮滚动自动缩放图片

关健词：数据存储根本1

根——数据存储基本知识
     数据存储与网络

     随着企业业务的开展深入、E化的程度加深，企业对各种应用的依赖程度越来越深，各种传统应用如Web、E-mail、文件服务等规模的不断深化、各种新型应用如ERP、CRM等层出不穷。各种应用中的根——数据对于企业来说越来越重要，企业已经形成了数据是最重要资源的概念，维护数据的安全、可用是至关重要的。网络技术也对计算机平台的演化产生了相应的影响，对计算机处理能力和相关数据需求的不断增长，更快，可达性更好的存储技术将得到更多的市场驱动。

     在过去的10至15年中，商业的模式发生了重大的改变。这其中，基于因特网的商业模式的爆炸性增长给信息的获取和存储技术带来了新的挑战。今天，越来越多的业务应用不仅要求数据必须保证7×24可用，同时还要求在存储设备出现故障甚至发生区域性灾难（诸如洪水、火灾、恐怖袭击、大规模电力故障）的情况下，也要保证数据的安全、可用。因此，发展一种具有成本效益的和管理的先进存储方式就成为必然。

     体系和存储架构

     从数据存储方式来说，最早出现的存储系统是DAS（Direct Attached Storage，直接附加存储，又称直连存储），也就是硬盘或磁盘阵列直接通过各种接口（其中包括我们熟悉的SCSI、IDE、SATA、FC光纤通道）直接连接到服务器，随着数据量的增加以及网络时代的到来和对系统可管理性、可扩展性的进一步要求，两种新网络存储架构出现了：NAS（Network Attach Storage，网络附加存储）、SAN（Storage Area Network，存储局域网络）。

     实际上，NAS和SAN的概念并不是泾渭分明的。

     NAS网络附加存储的概念我们举个实际的例子比较好解释。如果我们将后端磁盘阵列配合一个“瘦”操作系统，然后通过IP局域网将磁盘划分给客户端使用，这样的数据存储系统就称为NAS网络附加存储。NAS类似于一台可以直接连接网络的文档服务器。

     NAS存储系统的特点是通过基于IP网络的网络文件协议向多种客户端提供文件级I/O服务，客户端可以在NAS存储设备提供的目录或设备中进行文件级操作。当一个用户或应用程序试图访问文件时，经过解释的I/O请求被重定向到网络传输路径。这些I/O请求经过IP网络传输到NAS服务器端，由那里的网络文件协议接收，随后解包并处理客户端和设备的映射关系，最后将正常的I/O操作请求交给服务器上的文件系统处理。

    SAN可说是DAS网络化发展趋势下的产物。SAN是一种面向网络的存储结构，是以数据存储为中心的。SAN采用可扩展的网络拓扑结构连接服务器和存储设备，并将数据的存储和管理集中在相对独立的专用网络中，面向服务器提供数据存储服务。服务器和存储设备之间的多路、可选择的数据交换消除了以往存储结构在可扩展性和数据共享方面的局限性。

     通过协议映射，SAN中存储设备的磁盘或磁带表现为服务器节点上的“网络磁盘”。在服务器操作系统看来，这些网络盘与本地盘一样，服务器节点就像操作本地SCSI硬盘一样对其发送SCSI命令。SCSI命令通过FCP、iSCSI、SEP等协议的封装后，由服务器发送到SAN网络，然后由存储设备接收并执行。服务器节点可以对“网络磁盘”进行各种块操作，包括FDISK、FORMAT等，也可以进行文件操作，如拷贝文件、创建目录等。

     这两种网络存储解决方案的诞生，可以说是企业存储上非常重要的变化，DAS、NAS、SAN这三类存储架构和这些存储架构的组合帮助各类企业满足他们各种各样个性化的存储要求。

     然而在那种情况下需要那种类型的存储系统呢，下面对DAS、NAS、SAN的优缺点进行详细的分析使得我们的读者有足够深入的认识。

     在DAS这种结构中，服务器实际上起到存储转发数据的作用。这一存储体系结构的优点就是速度快，系统造价低，但是存在以下一些不可克服的缺点，已经不能够满足网络时代的应用需求。

     容量限制: 存储容量的扩展依赖于所连接的服务器，如果服务器的接口或可供挂接的驱动器已满（并行SCSI总线最多可连接15台设备），就只有另购服务器来扩容了。

     连接距离有限: 并行SCSI总线的最长距离只有25米。

     不易于共享和管理: 数据依附于服务器分散存储，且数据访问依赖于特定的平台和文件系统，数据不易共享和管理。

     从厂商的有意无意的宣传中我们总是将NAS和SAN划分为两类差别很大存储架构，其实两者在很多方面都是相近的，NAS可以算作IP-SAN中的一种。

    在NAS的系统中存在如下的缺点：

     其一是传输能力有限。在NAS中，数据的传输通过现有的局域网实现，但局域网原本是用来实现消息传递的，只适合短暂的突发数据传输，不能满足大容量连续数据传输的要求;同时，网络上大量计算机之间的通信也会占用有限的网络带宽，所以当网络规模较大时，必然会导致数据传输速率减慢。

     其二是可扩展性有限。虽然当存储空间不足时，在网络中增加一台NAS设备非常容易，但新的NAS设备要求有新的IP地址，无法与原有的NAS设备集成为一体，不能形成一个连续的文件系统，从而增加了存取和管理的复杂度。

     其三是数据备份能力有限并且不能对数据库服务提供有效的支持。通常，NAS设备不能支持存储设备之间的直接备份，只能采用基于网络的备份，这样会在数据备份时占用大量的网络带宽，严重影响网络上其他应用的运行，而且数据备份的速度也相对较慢。

     SAN存储的特点

     相对于NAS网络存储，SAN存储有着如下的优点。

     其一是为每台主机提供了更多的可控存储容量。SAN并没有提高单个磁盘驱动器的容量，也没有增加主机系统中支持的主机 I/O控制器的数量，但它能显著提高连接到每台主机I/O控制器的设备数。它还提供了通过级联网络交换机和集线器来扩展容量的方法，例如，光纤仲裁环网能支持多达126台设备，而对于交换结构的光纤网络和IP网络来说，SAN具有无限寻址的能力。

     其二是可提供更高的传输带宽。目前光纤网络可提供4Gb/s的带宽，而千兆以太网可提供1Gb/s的带宽。此外，与共享带宽的总线和网络相比，使用交换网络的SAN为数据存取提供了更好的可扩展性，网络的传输带宽可以成倍地增长。

     其三是可提供更长的连接距离。SAN能以高速在很长的距离上运作，在采用光纤通道协议(Fiber Channel Protocol，FCP)的FC-SAN中，使用单模光纤且不使用重发器，就可支持长达10公里的数据传输；而使用IP网络进行数据传输的IP-SAN则可以在广域网上传输数据，从而使数据的存取不再受区域的限制。

     其四是在数据可用和共享方面的优势。服务器和数据的分离以及面向网络的集中存储使数据的安全性和可用性大大提高。而且，利用SAN的远距离连接能力，通过数据镜像等操作，即使系统遭受区域灾害（如洪水、火灾、大规模电力故障等），也能很快完成数据的灾难恢复。同时，面向网络的集中存储和多路径的数据交换使数据共享变得非常容易。

     架构中的基本概念

     近线和离线存储

     所谓分级存储，就是根据数据不同的重要性、访问频次等指标分别存储在不同性能的存储设备上，采取不同的存储方式。这样一方面可大大减少非重要性数据在一级本地磁盘所占用的空间，还可加快整个系统的存储性能。在这里就涉及到几种不同性能的存储设备和不同的存储形式了。

     目前常用于数据存储的存储设备主要有磁盘（包括磁盘阵列）、磁带（包括磁带机和磁带库）和光盘（包括一切CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW等光盘塔和光盘库设备）。从性能上来说，磁盘当然是最好的，光盘次之，最差的是磁带。而从价格上来说，单位容量成本上升磁盘最贵、光盘次之，磁带最低。这就为我们不同的应用追求最佳性价比提供了条件，因为这些不同的存储媒介可应用于不同的存储方式中。这不同的存储形式包括在线存储（OnStore）、近线存储（NearStore）和离线存储（OffStore）。

      在分级数据存储结构中，磁带库等成本较低的存储资源用来存放访问频率较低的信息，而磁盘或磁盘阵列等成本高、速度快的设备，用来存储经常访问的重要信息。数据分级存储的工作原理是基于数据访问的局部性。通过将不经常访问的数据自动移到存储层次中较低的层次，释放出较高成本的存储空间给更频繁访问的数据，可以获得更好的总体性价比。

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