1 引言
網絡發展的初期，對于存儲的需求大部分仍局限于個人計算機和局域網，所以存儲結構的設計也較為簡單。如果存儲的數據相對集中在某一個服務器所對應的存儲設備上，該服務器的處理速度和服務器與存儲設備間的帶寬就有可能成為該存儲系統的帶寬瓶頸，制約系統的整體性能的提高。更重要的是，如果服務器發生故障，那么所有的數據訪問均會受到影響，系統癱瘓。
新系統主要負責提供文件共享，這樣網絡中的服務器就可以不用管理文件的操作，從而減輕網絡服務器的負擔。同時，在存儲設備更新或出現故障時，網絡服務器仍然可以工作，這樣整個網絡也不會因為存儲設備而關閉以致癱瘓。
2 NAS的特點
2.1 NAS與網絡
NAS是網絡的一部分。NAS是圍繞網絡的，其設計保證了網絡上設備對于文件操作的快速響應。而且文件的操作不必經過其他服務器，而可以直接在客戶端設備與NAS設備之間進行。這種功能和設計使得原先的DAS設計中存在的基于通用服務器的帶寬瓶頸的問題得到解決，通用的服務器上的資源(如CPU、內存等)可以用于處理更加面向用戶的要求。
2.2 NAS運行
NAS設備是一種類似即插即用的存儲設備。NAS設備一般均安裝了一系列的立件系統軟件，以支持對應的用戶應用環境。NAS設備還安裝CIFS文件系統的服務端軟件，支持SMB等協議。這樣當網絡中有設備需要對NAS上的文件進行操作時，該設備會產生對應的文件I／O請求。NAS設備在接收到該I／O請求后，依據該請求的來源對該I／O請求給予處理，并提供對應的文件和數據服務給發送請求的設備。NAS支持幾乎所有的標準和一些非標準網絡協議，如物理層的以太網、令牌環，網絡層和傳輸層的TCP／IP，應用層的HTTP、CIFS、NFS等。對應這些協議，在存儲系統安全設計上也有不同的方式。
2.3 NAS優點
NAS設計在存儲市場的占有率日益擴大，很重要的一個因素是互聯網。網絡服務商、網絡應用服務商和網絡信息、網絡購物甚至網絡游戲商等對網絡的可靠性、可擴展性的要求逐漸提高，而同時網絡的競爭又導致相應的開支應當逐步降低，這些都可以通過NAS得到有效的滿足。
2.3.1 有效的IT開支
對于用戶而言，數據的日益增加和數據的實時操作都是現在對網絡存儲的基本要求。對于IT而言，又希望在現有網絡結構和較小的新增投資下來滿足這些要求。通用服務器是難以在這些限制下滿足這些對于文件和數據存儲方面的要求的。只需一些簡單的初期設置和管理，NAS設備就可以很容易地加人到一個運行的LAN中。另一方面，由于NAS設備，特別是NAS文件器，是專門設計提供文件服務功能的，減小或刪除了一般功能。依據可靠性原理，即使NAS設備系統的總體設計與復雜的通用計算設備相同，其系統的可靠性也比通用計算設備高。
由于減小了系統故障率，IT的后續支持的開支也將相應降低。還有，由于存儲的相對集中和NAS設備的大存儲容量，即使同樣是管理一臺設備，一個存儲管理人員可以更為集中和有效地管理更多的存儲空間，這也降低了IT的開支。當然，由于NAS設備工作在網絡環境，這另一方面又略微增加了系統的故障率。總體上，NAS設計可以有效地控制IT開支。
2.3.2 可擴展性
目前的Internet和相關的商業不斷擴展，特別是存儲需求的日益增加，也要求IT不斷的更新。如果把所有的存儲都交給通用計算設備管理，會顯著增加這些服務器的負荷，其后果是通用的服務和應用程序會受到性能上的影響。
相比之下，使用NAS設計就很容易擴展存儲空間。一種存儲擴展方式是在網絡上添加一個節點及網絡設備。在NAS中為NAS設備，如文件器。這種方式基本上是啟動NAS設備，運行相應的網絡文件系統，并將之與網絡相連即可。更高級的NAS設備可以支持網絡接口的熱安裝、存儲介質的隨時增加和存儲備份等。
2.3.3 緩解服務器負擔
NAS設備的設計就是為了能夠使通用服務器有更多的資源來為較為重要的用戶需求服務。NAS的文件器可以使耗費CPU和網絡資源的文件服務功能轉移到專用的NAS設備上。文件服務是與系統的I／O對應的，它在一般設備中也有較高的優先權。這部分任務移交給NAS設備后，通用服務器就有更多的資源處理重要的任務，如電子郵件處理、遠程處理等，并加快系統的響應時間。
2.3.4 多系統間的數據共享
由于網絡的演化等原因，一般的企業和Internet網，都是一個多個操作系統和網絡結構并存的網絡環境。作為一個網絡設備對網絡環境的支持，NAS設備在設計時就考慮到這種多樣性。如僅網絡文件系統就支持NFS和CIFS。除此以外，NAS設備還支持多種網絡協議，包括TCP／IP等。這種設計使得NAS能夠輕易地支持多個系統之間的數據共享，比如提供Unix設備和Windows設備間數據的共享。對于終端數據用戶，可以更方便地操作數據而無需知道數據原先是在Unix系統還是在Windows或其他系統中生成的。
2.3.5 適合已有網絡結構
在現有的網絡結構內添加NAS設備，而且對NAS設備在網絡結構中的位置沒有任何限制。由于其所支持的文件系統、網絡協議等已經在原網絡中有過對應的支持，NAS設備的添加也不會引入新的網絡支持的問題。NAS的管理也可以融入網絡管理軟件包中，如HP的OpenView等。
隨著企業的擴展，企業內部網絡會為一些小的部門設計一些非本地的子網。而NAS的設計就可以為這些子網絡提供與企業內部主網絡同樣的IT支持。一種設計是企業集中的NAS設備，所有的內部網絡，包括子網絡都利用這個集中的NAS設備。這種設計的好處是集中的存儲管理、設備維護等，缺點是網絡的數據流可能較大。另一種設計是網絡有獨立的NAS設備，網絡內部有相對比較分散的多個NAS設備都通過NAS管理軟件包由IT集中管理和控制。由于用戶對數據的存儲要求相對集中在一定范圍內，如某個子網為工程部的某開發組使用，則該組所用數據大部分都與其項目有關，即所謂的數據的局部性，所以NAS設備在子網內也盡量局部化了網絡中的數據流。
在為NAS設備選擇和設計操作系統時，系統本身的大小和性能是一些重要的因素。在操作系統之上有各種支持軟件，包括運行網絡協議層的軟件、存儲管理軟件、用戶管理軟件等。除去這些軟件外，不同的NAS設備生產廠家還有一些服務軟件、安全設計軟件和故障容忍軟件等。由于NAS文件器等NAS設備主要是為網絡提供文件服務功能的，所以NAS服務器的核心是網絡文件系統。除了性能上可能的不同外，NAS設備與普通計算設備在標準文件系統和網絡文件系統上沒有很大的不同。
3 SAN的特點
3.1 SAN與網絡
SAN是連接各種設備的光纖、光纖通道交換機、集線器等網絡設備，存儲數據的存儲設備和連接服務器的主機適配卡。一般需要存取數據的服務器不屬于存儲區域網的范疇。服務器和服務器上運行的應用程序實際上操作存儲數據的對象，我們把它們稱為存儲區域網的用戶。存儲區域網采用單獨的網絡，它不與計算機局域網共用通信通道。這種專用的網絡使存儲區域網具有更好的靈活性、可靠性和可擴展性。
存儲網絡往往有多條路線連接兩個節點。如果一條線路中斷，存儲網絡可以換用另一條線路。避免了一個設備出故障導致整個系統不能正常運行的情況。提高了系統的可靠性。當需要增加存儲設備時，只需把存儲設備連接到存儲網絡上。所有的主機都能通過存儲網絡來操作新增加的存儲設備，不必改變服務器和其他存儲設備的設置。
存儲區域網使用專為存儲數據傳輸設計的光纖通道協議。光纖通道協議現在的速度是1Gbps，它適用于高速大量的存儲數據傳輸。而NAS使用為計算機之間通信設計的局域網傳輸數據，它的速度不如光纖通道協議。例如100M以太網只有1Gbps光纖通道帶寬的十分之一。即使1000M以太網也只有2Gbps光纖通道協議帶寬的二分之一，因此存儲區域網的數據存取性能比NAS高。
3.2 SAN的體系結構
SAN的體系結構包括服務器連接器件、存儲網絡連接器件、存儲設備和管理軟件。我們知道網卡用于連接計算機和計算機網絡。網卡一般插在計算機內的總線擴展槽上，卡上有連接計算機網絡的接口。網卡物理上連接計算機內部總線(例如PCI總線、SUN的Sbus總線等)和計算機網絡(例如以太網等)。
使存儲區域網發揮它的最大優勢，還離不開存儲區域網的另一重要部分――存儲軟件。存儲軟件用于控制存儲網絡系統中的各種設備及其互相通信，存儲軟件還提供存儲系統與應用程序之間的編程界面以及存儲系統與操作人員之間的人機界面。這里我們注意到應用程序，如數據庫軟件等，通過編程界面來操作存儲系統，它們并不是存儲軟件。
4 兩種存儲技術的比較
下面分別從發展、技術和性能、應用等方面對這兩種存儲技術作一個認識和比較。
從發展歷史來看，NAS和SAN則相對較新，特別是SAN更是有許多標準尚未指定，許多方面尚未完善。
表1 各國國際市場占有率
5 結束語
總的來說，NAS、SAN存儲模式，已經很好地滿足目前信息化應用在單服務器擴容、服務器雙機高可用集群、高性能、高可用、高擴展的網絡存儲絡和簡單易用的網絡文件共享等方面需求。隨著信息化建設朝深度和廣度發展，新興的存儲模式也必將會逐步因此，NAS與SAN走向普及應用。
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本文標題：NAS和SAN存儲方案的比較研究
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