[计算机软件及应用]网络虚拟化存储设计方案的研究.doc

辽 东 学 院 本 科 毕 业 论 文（设 计）网络虚拟化存储设计方案的研究Network storage virtualization design scheme of research 学 生 姓 名： 温暖 学 院： 信息技术学院 专 业： 网络工程 班 级： B0805 学 号： 0913080522 指 导 教 师： 宁芳露 审 阅 教 师： 完 成 日 期： 2012年5月30日 辽 东 学 院Eastern Liaoning University独创性说明作者郑重声明：本毕业论文（设计）是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：_ 日期：网络虚拟化存储设计方案的研究摘 要随着计算机及其相关的各种网络应用的高速发展，通过网络进行传输的数据量不断增加，对网络存储的需求也日益增多。存储系统不再是计算机系统的附属设备，而成为互联网中与计算和传输设施同等重要的三大重要部分之一，网络存储已成长为信息化的核心发展领域， 并逐渐承担着信息化核心的责任。数据量的迅速增长为我们提出了新的问题和要求，如何确保数据的一致性、安全性和可靠性，如何实现不同数据的集中管理，如何实现网络上的数据集中访问，如何实现不同主机类型的数据访问和保护等等。所有这些都对现有的存储技术提出了挑战，呼唤着新的网络存储技术及其产品的出现，也使得网络存储技术迅速崛起。在网络虚拟化存储技术中，由网络存储设备提供网络信息系统的信息存取和共享服务，其主要特征体现在超大存储容量、大数据传输率以及高的系统可用性等方面。目前，网络虚拟化存储技术正在成为计算机领域的研究热点，如何适应新的存储需求，采用什么技术来突破当前存在的存储服务的瓶颈，是人们普遍关心和迫切需要解决的问题。本文通过对主要网络存储技术的技术理论及应用进行分析研究，了解它们的优缺点和实现方式，结合不同的应用环境对网络虚拟化存储进行对比和研究，分析和总结，以及存储方案的设计和实现。针对环境不同的存储方案可以有效地利用现有的资源根据环境选择适合的存储方案。在相同的经济条件下创造出更多的价值。关键词：校园网； DAS； SAN； NAS；ISCSI- I -网络虚拟化存储设计方案的研究Campus environment and implementation of network storage technology AbstractAlong with the development of the network, network is more and more widely, network storage technology as a network product, by more and more people rely on, the new store way gradually mature, traditional way of storage already cannot adapt to the requirements of the network, in this case, We need to choose a new storage technology to adapt to the development of the network.Network storage technology is mainly using the network technology of information storage; such advantages in the presence of many deficiencies still exist simultaneously. And as a kind of network centered on the application server mode, we need not only a suitable choice for campus network storage technology in constructing, still need to meet the specific requirements of the school and the network environment, so in the campus network storage solution design, We need analysis the existing storage technology, to get the advantages and disadvantages and environment of various storage technology, according to the specific requirements of the campus network and environment for school, choose an appropriate storage technology to realize the construction of network storage system.This paper analyzed the advantages and environment of four kinds of network storage technology, come up with several different network storage solutions, and choose one of the storage solutions for choice, with information technology institute of storage system for instance, Analysis the fusion technique in the campus network storage system, and the storage technology development trend in several years in the future at the same time.Key Words：；DAS；SAN；NAS； ISCSI- IV -目 录摘 要IAbstractII一、概述1（一）引言1（二）网络存储技术的介绍1（三）网络存储技术的发展现状2（四）本章小结4二、网络存储技术的分析比较5（一）网络存储技术体系结构51.1直接附加存储DAS51.2 网络附加存储61.3 存储区域网络SAN81.4 ISCSI技术9（二）网络存储技术的比较11（三）本章小结14三、校园网环境下的网络存储特点分析15（一）校园网络应用系统的特点151.1 应用系统多、管理难度大151.2数据类型多、存储需求复杂151.3 用户多、访问量大16（二）存储应用环境分析16（三）校园网络存储需求分析173.1 提供集中存储的平台173.2 海量的存储空间173.3 快速的IO响应、强大的传输能力173.4高可用性、高安全性17（四）本章小结19四、校园网存储方案的设计和实现20（一）存储方案的设计201.1 构建校园网络存储系统的功能目标201.2 构建校园存储系统的原则201.3 构建校园网存储系统时面临的问题211.4 校园网存储系统方案选择依据22（二）存储方案的实现22（三）方案实施的优点26（四）信息技术学院存储方案的实现27（五）本章小结29五、网络存储技术的发展趋势展望30(一) 网络存储技术的融合使用30(二)存储虚拟化30(三) 存储智能化31(四) 存储结构化31六、总 结32参 考 文 献33致 谢34辽东学院本科毕业论文（设计）版权使用授权书35一、概述（一）引言伴随信息技术与网络技术的发展,存储技术由传统的直连存储方式(DAS)发展到如今已被普遍接受的网络存储方式(NAS 和SAN)，存储数据量从MB 到GB 级再猛增到TB 级,存储正从主机的附属变成整个IT 系统的核心。信息数字化的汹涌发展，越来越多的有价值的关键信息转变为数据，数据的价值越来越高。但是，现有的设备和系统在数据存储方面存在着很大的局限。由此，数据量的爆炸性增长以及用户对数据管理高需求，要求存储系统有高可靠性、高可用性、高性能(I/O 率和数传率)、动态可扩展性、易维护性和开放性等众多方面的要求。而存储虚拟化就是一个很好的解决办法。存储虚拟化是将存储设备和存储系统同服务器操作系统分离开来为用户提供一个统一的虚拟存储池是具体存储设备的抽象，展示给用户的是一个逻辑视图，同时将应用程序和用户所需要的数据存储操作和具体的存储控制分离。无论是文件服务器的NAS 类型的存储网络，还是更新的SAN 类型存储网络，无一不是这样。存储虚拟化的好处显而易见，比如能够极大的方便用户对存储资源的使用，把分散在网络中的存储设备有效的整合起来，减小存储系统的管理开销，提高存储空间的利用率，保护原有投资等。越来越多的厂商正积极投身于存储虚拟化领域，比如数据复制、自动精简配置等技术也用到了虚拟化技术。虚拟化并不是一个单独的产品，而是存储系统的一项基本功能。它对于整合异构存储环境、降低系统整体拥有成本是十分有效的。在未来，虚拟化存储系统将朝着功能增强、操作简单化和接口规范化的方向发展。（二）网络虚拟化存储技术的介绍存储虚拟化的基本思想是通过添加虚拟化层, 将实际的物理存储实体与存储的逻辑表示分离开来, 从而解除了应用服务器和物理存储设备的绑定关系, 使得应用服务器只与分配给它们的逻辑卷打交道, 而不用关心其数据是在哪个物理存储实体上。它是提高网络存储系统可管理性降低成本的核心技术之一。在虚拟化网络存储系统中, 逻辑卷与物理实体之间的映射关系, 是由安装在应用服务器上的虚拟化管理软件(称为基于主机的虚拟化)或存储设备子系统上的控制器(称为基于存储设备的虚拟化)或存储网络中的专用服务器或网络设备(称为基于网络的虚拟化)来完成的基于主机和基于存储设备的虚拟化是早期的虚拟化方法,它们很难将多个或异构的存储设备子系统整合成一个或多个存储池, 并在其上建立逻辑卷, 以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。而基于网络的虚拟化可以将通过网络(SAN内部，多个SAN之间或广域网) 连接起来的各种品牌的存储设备子系统按照一定的安全级别进行组织, 整合成一个或多个可以集中管理的存储池, 并在存储池中按需要建立一个或多个不同大小的逻辑卷, 然后将这些逻辑卷按一定的读写授权分配给存储网络上的各种应用服务器以供使用在存储池内, 逻辑地址连续的用户数据被分布在多个存储设备子系统上, 通过统一管理和屏蔽异构数据资源, 实现可扩展的各种元数据层次管理, 并提供透明的全局存储资源视图和多层次的数据访问和控制接口。 此外, 存储虚拟化也为动态资源调度 可扩展性和高可用性的实现提供了一种重要的技术手段这样就达到了充分利用存储容量集中管理存储 降低存储成本的目的。（三）网络存储技术的发展现状网格存储是通过网络以一种灵活的、透明的方式分配资源，依照单位的存储策略和程序，高效地管理存储资源，以保护大容量信息资产的安全。是以节点之间的备份为基础，可以在多重节点上进行内容管理与储存；也可以在存储环境上的多重节点进行资料转移与传输。正因为这样，当前主要的网络存储技术分为：直接附加存储（DAS）、网络附加存储（NAS）、存储区域网络（SAN）、ISCSI技术：(1) 直接附加存储（DAS）是一种传统的存储方式，是指将存储设备与一台服务器直接通过SCSI接口相连接而使用(如图1.1)。图1.1 直接附加存储（2）网络附加存储（NAS）则是一种以文件系统为主的存储技术，是一台网络文件服务器。使设备直接连接到TCP/IP网络上，而服务器则通过TCP/IP网络存取管理数据(如图1.2)。图 1.2网络附加存储（3）存储区域网络(SAN)技术就是一种专门为存储而建立的独立于TCPIP网络之外的专用网络(如图1.3)。图1.3存储区域网络（4）ISCSI技术就是利用普通的TCPIP网络来传输SCSI数据块3(如图1.4)。图1.4 ISCSI（四）本章小结随着网络存储技术的发展。网络存储也成存储系统的一个主题，所以在不同的环境中如何选择存储方案呢?什么样的存储方式是最佳的选择？下面本文将分别对几种存储技术进行分析和比较，从各种存储技术的优缺点和现代网络的需求来来探讨这个问题，并就其中一种存储方式提出设计和实现方案。二、网络存储技术的分析比较（一）网络存储技术体系结构1.1直接附加存储DAS直接附加存储（DAS，Direct Attached Storage）是指将存储设备直接连接到服务器上的方式，是一种以服务器为中心的存储结构，用户直接通过服务器对数据进行存储和访问(如图1.1)。在这里服务器实际上起到一种存储转发的作用，使用过程和使用本机硬盘并无太大差别。但是，DAS本身不带有任何存储操作系统，所以存储操作都是直接通过服务器来完成，同时也使服务器系统背上了沉重的负担，因为系统要完成数据的存取和服务器运行的双重任务。DAS是较早而且比较成熟的存储技术,可以使用相连接的服务器操作系统来管理存储设备；而且服务器的操作系统还具有独立性，存储设备和服务器还可以分别购买，具有一定的价格优势。每个服务器或客户端连接自己的DAS设备,使得DAS设备在安装的时候不必考虑其他服务器或客户端对其的影响,网络架构有固定的模式可以套用, 至今仍被一些用户继续使用4。所以在使用时它存在以下几方面的优点：(1)存储容量扩展的实施简单，投入成本少、见效快；(2)存储安全由服务器承担，用户不必担心所存信息的安全；(3)能充分利用服务器的高性能I/O总线来完成用户的I/O操作；(4)配置简单成本低，不需要进行培训就能使用。DAS虽然是现有存在比较成熟的存储技术，但由于是早期出现的，随着网络的发展，存储技术也随着网络得到了快速的发展，所以DAS必不可少存在一些问题：(1)受服务器总线技术和所连存储设备数量的限制，使得DAS的可扩展性差，难以满足现代存储应用大容量、高性能、动态可扩展的要求。对于存在多个服务器的系统来说，设备分散，不便管理。同时多台服务器使用DAS时，存储空间不能在服务器之间动态分配，可能造成相当的资源浪费；(2)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；(3)当服务器发生故障时，数据不可访问；而且当客户连接数增多时，当访问的用户数增多时，服务器本身会成为整个系统的瓶颈，会影响到服务器本身的功能；(4)当存储容量增加时，扩容变得困难，同时在正常使用时还受服务器主机的带宽和内存容量的限制。DAS直连式存储依赖服务器主机操作系统进行数据的I/O读写和存储维护管理，数据备份和恢复要求占用服务器主机资源（包括CPU、系统I/O等），数据流需要回流主机再到服务器连接着的磁带机（库），数据备份通常占用服务器主机资源20%30%，因此许多企业用户的日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行，以免影响正常业务系统的运行。直连式存储的数据量越大，备份和恢复的时间就越长，对服务器硬件的依赖 性和影响就越大。这种方案主要在早期的计算机和服务器上使用，由于当时对数据存储的需求并不大，单个服务器需要的存储能力就可以满足日常数据存储需求，因此在低档网络应用中相当普遍。由于存在上述种种缺陷，DAS技术难以满足现今的存储和用户的要求，目前已经开始逐步淡出网络存储市场。下面是几种DAS技术实用的环境有5:(1) 存储设备必须直接连接到服务器上时；(2) 服务器在地理位置很分散，用SAN和NAS技术难以实现时；(3) 数据库和服务器的应用，它们需要直接连接到存储设备上时。1.2 网络附加存储NAS网络附加存储(NAS，Net or Attached Storage）是可以直接连到网络上向用户提供文件级服务的存储设备。NAS将存储设备通过标准的网络拓扑结构，连接到一群计算机上，提供数据和文件服务(如图1.2)。NAS利用其自身简化的实时操作系统，将硬件和软件有机地集成在一起，用以提供文件服务和实现涉及文件存取及管理的所有功能。NAS的结构是以网络为中心，是一种可以直接联到网络上向用户提供文件级服务的专用存储设备,有自己简化的实时操作系统,它将硬件和软件有机地集成在一起,用以提供文件服务，面向文件服务器的。NAS设备完全以数据为中心,将存储设备与服务器彻底分离,集中存储和管理数据。NAS设备的安装、调试、使用和管理都很方便。而且进行网络数据在线扩容时也无需停顿, 保证了数据流畅存储。NAS设备内置优化的独立存储操作系统,全力支持I/O存储,从而有效释放带宽,大大提高了网络整体性能,节省了系统整合和中央控制方面的存储管理费用。同时NAS设备一般集成本地的备份软件,可以不经过服务器将NAS设备中的重要数据进行本地备份,NAS提供了跨平台的公用存储空间,不同操作系统平台下的多个客户端可以很容易地共享NAS中的同一个文件。另外,用户无需改造现有网络,就可以通过不同的网络协议把NAS存储设备附加在已经存在的太网上,无缝混合应用在多种操作系统平台下,充分利用现有的LAN网络结构,既保护了现有投资,增强存储资源的利用率,有效降低了总拥有成本,又将整个网络的性能提高到一个新的层次。而且,不同于应用服务器所用的客户许可,所有的NAS服务器用的是设备软件许可的概念,没有软、硬件用户许可证限制,降低了软件方面的投资成本。NAS技术的数据处理是“文件级”，NAS实际是一种带有瘦服务器的存储设备，这个瘦服务器实际是一台网络文件服务器6。NAS设备直接连接到TCP/IP网络上，网络服务器通过TCP/IP网络存取管理数据。NAS作为一种瘦服务器系统，易于安装和部署，管理使用也很方便。拥有自己主要的优点：(1)异构平台下的文件共享。不同操作系统平台下的多个客户端可以很容易地共享NAS中的同一个文件；(2)充分利用现有的LAN网络结构，保护现有投资；(3)容易安装，使用和管理都很方便，实现即插即用；(4)广泛的适用性。可以适应复杂的网络环境；(5)总拥有成本较低。虽然NAS许多优点，但同时也存在的一些问题：(1)由于存储数据通过普通数据网络传输，因此易受网络上其它流量的影响。当网络上有其它大数据流量时会严重影响系统性能；(2)由于存储数据通过普通数据网络传输，因此容易产生数据泄漏等安全问题；(3)存储只能以文件方式访问，而不能像普通文件系统一样直接访问物理数据块，因此会在某些情况下严重影响系统效率，比如大型数据库就不能使用NAS；(4)难以对多个NAS设备进行统一的集中管理。NAS作为一个网络附加存储设备，NAS设备内置优化的独立存储操作系统，可以有效、紧密地释放系统总线资源，全力支持I/O存储，同时NAS设备一般集成本地的备份软件，可以不经过服务器将NAS设备中的重要数据进行本地备份，而且NAS设备提供硬盘RAID、冗余的电源和风扇以及冗余的控制器，可以满足保证NAS的稳定应用。NAS设备主要用来实现在不同操作系统平台下的文件共享应用，与传统的服务器或DAS存储设备相比，NAS设备的安装、调试、使用和管理非常简单，采用NAS可以节省一定的设备管理与维护费用。NAS设备提供接口和单独的IP地址，可以将其直接挂接在主干网的交换机或其他局域网的Hub上，通过简单的设置（如设置机器的IP地址等）就可以在网络即插即用地使用 NAS设备，而且进行网络数据在线扩容时也无需停顿，从而保证数据流畅存储7。 NAS数据存储方案是基于局域网而设计的，按照传统的TCP/IP协议进行通信，面向消息传递，以文件的I/O方 式进行数据传输。在LAN环境下，NAS已经完全可以实现异构平台之间的数据级共享(如Windows、Linux、Unix等平台的共享)。基于这种种原因，NAS存储方案对于企业来说的使用和维护成本就相当低，完全可以由现有网管员担当。不管有多少优点还是缺点，NAS技术有着自己独特的使用环境：(1)数据作为文件被送到计算机系统上；(2)需要共享数据；(3)采用文件共享协议或需要远程安装文件系统应用；(4)系统中文件服务器和某些邮件服务器在内的应用。1.3 存储区域网络SAN存储区域网络（SAN，Storage Area Network）是一种利用互连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实际上是一种专门为存储建立的独立于TC P/IP网络之外的专用高速网络(如图1.3)。可以定义为是以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的FC直接连接方式，提供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内。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，缓解了大量数据传输对局域网的影响。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。它将存储子系统网络化, 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。SAN是与LAN不同的一个专用的高速存储子网,这个子网中的设备可以从主网卸载流量8。在SAN中,存储设备通过专用交换机连接到一群计算机上,允许任何服务器连接到任何存储阵列, 让多主机访问存储器和主机间互相访问一样方便,不管数据置放在哪里,服务器都可直接存取所需的数据。SAN通过整合各种不同的存储设备形成一个统一的存储池,向用户提供服务,实现了集中存储和管理,而且存储容量可以很容易地扩充。服务器和存储设备相分离,两者的扩展可以独立进行。而且实现了从基本功能剥离出存储功能,通过专用网络进行备份,数据备份不占用LAN带宽;网络用户可以通过不止一台服务器访问存储设备设备,当一台服务器出现故障时,其他服务器可以接管故障服务器的任务。由于SAN以数据块的方式传输数据, 这使得它不受限于数据库的支持。SAN由于其基础是一个专用网络，因此扩展性很强，不管是在一个SAN系统中增加一定的存储空间还是增加几台使用存储空间的服务器都非常方便。通过SAN接口的磁带机，SAN系统可以方便高效的实现数据的集中备份。SAN作为一种新型的存储方式，是未来存储技术的发展方向， 所以SAN的主要优点有：(1)高性能、高速存取、高可用性。网络用户可以通过不止一台服务器访问存储设备，当一台服务器出现故障时，其他服务器可以接管故障服务器的任务。(2)集中存储和管理。通过整合各种不同的存储设备形成一个统一的存储池，向用户提供服务存储容量可以很容易地扩充。(3)可扩展性高。服务器和存储设备相分离，两者的扩展可以独立进行；(4) 数据备份不占用LAN带宽；(5)支持更远的距离此外，通过FC网卡、集线器、交换机等互连设备用户可根据需要灵活地配置服务器和存储设备。SAN作为一种新发展起来的存储技术，本身带有一些特定的优点，但由于是新型的技术，还不太成熟，必不可少的存在一些问题：(1)设备的互操作性较差；(2)SAN需要单独建立光纤网络，异地扩展较困难；(3)构建和维护SAN需要受过专门训练的人员这也增加了SAN的构建和维护费用；(4)连接距离受限、价格昂贵。不论是SAN阵列柜还是SAN必须的光纤通道交换机价格都是十分昂贵的，就连服务器上使用的光通道卡的价格也是不容易被小型商业企业所接受的。 SAN主要用于大容量存储，其工作环境主要可以归纳为以下几个方面：(1)构造集群环境，利用存储局域网可以很方便地通过FC把各种服务器、存储设备连接在一起构成一个具有高性能、高数据可用性和扩展性强的集群环境。(2)可以做到无服务器的数据备份，数据也可以后台的方式在SAN上传递，大大减少了网络和服务器上的负载，因此可以很方便地实现诸如磁盘冗余、关键数据备份、远程集群、远程镜像等许多防止数据丢失的数据保护技术；(3)可以方便地进行两个存储设备之间的数据迁移以及远程灾难恢复9。1.4 ISCSI技术我们在使用专门的存储区域网时成本很高，而利用普通的数据网来传输SCSI数据实现和SAN相似的功能而且可以大大的降低成本，同时提高系统的灵活性，这就是ISCSI技术(如图1.4)。ISCSI其实是一种在IP网络上进行数据块传输的标准，是一个供硬件设备使用的可在I P协议上层运行的SCSI指令集。简单地说，ISCSI可以在IP网络上运行SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。能够通过标准IP协议传输数据和信息10。而且ISCSI技术还能把存储设备和服务器与Internet结合在一起，而使用户可以不用使用昂贵、复杂的光纤通道技术，这样使得ISCSI的成本相对SAN来说要低不少。随着千兆网的普及，万兆网也逐渐的进入主流，使ISCSI的速度相对SAN来说并没有太大的劣势。ISCSI既然能利用普通的TCP/IP网来传输本来用存储区域网来传输的SCSI数据块。它必然存在着自己的优点：(1) ISCSI技术标准是被广泛采用的存储设备接口标准；(2) TCP/IP是目前Internet最通用和成熟的协议，也是Internet事实上的工业标准，而且IP网络的基础建设非常完善，这些都为ISCSI的无限扩展提供了坚实的基础；(3 ISCSI技术的出现对于以局域网为网络环境的用户来说，它只需要较少的投资，就可方便、快捷地对信息和数据进行交互式传输和管理，它解决了开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题；(4) ISCSI技术解决了数据远程复制以及灾难恢复的问题，以往的技术(如SAN、DAS) 都是在管制的环境内，对数据的安全的要求相对较低，而ISCSI技术则是将数据放在Internet内流通，这样保证了用户数据的安全11。然而ISCSI技术必定是一种新型网络存储技术，存在优点的同时必然存在发展过程中出现的不成熟问题，ISCSI目前存在的主要问题是：(1) 新兴的技术，提供完整解决方案的厂商较少，对管理者技术要求高；(2) 通过普通网卡存取ISCSI数据时，解码成ISCSI需要CPU进行运算，增加了系统性能开销，如果采用专门的ISCSI网卡虽然可以减少系统性能开销，但会大大增加成本；(3) 使用数据网络进行存取，存取速度冗余受网络运行状况的影响。ISCSI技术的适用环境：(1) 中小企业的必然选择企业在进行存储网络建设的时候成本肯定会是考虑的重点之一。特别是网络基础设施较好，而数据量又不是很大的企业，ISCSI将可以作为存储的首选。即使基础网络不佳，但通过局部网络的改造既能提高网络性能，又能解决存储问题，也是一举两得之事。所以，在中小企业，ISCSI应该是当前的最佳选择； (2) 异地备份的解决方案，ISCSI技术在异地备份方案中有着先天的优势。ISCSI技术本来就是基于IP的，所以可以利用现有的网络进行备份，无须建设专门的备份线路。在异地也只需要以太网络环境，可大大减少资金投入； (3) 主导存储网络，随着10G至更高性能的以太网络的不断推广和应用，以及网络安全题的解决，制约ISCSI技术应用的因素将不复存在。此时，ISCSI技术将充分展示出它的优势。我们相信在不久的将来，ISCSI技术必将成为存储网络的主导技术。 （二）网络存储技术的比较DAS直接存储系统是由单PC机的存储技术发展而来的,它充分应用SCSI技术,将I/O的通道总线延长到服务器以外。利用 SCSI的编址技术和菊花状的串联安装方式,DAS存储系统打破了单机携带少量存储硬盘的局限性,十几个高速硬盘的串接带来了巨大的存储空间,而单个硬盘的容量的扩大又进一步推动了DAS系统的运用与发展。但是DAS存储系统有它的一个致命的局限性,如图1.1所示,DAS 的存储磁盘是通过标准的SCSI的并行接口与数据服务器相连,客户端需要访问和管理数据必须通过数据服务器。那么在整个网络的拓扑结构中数据服务器成为了数据的中枢,也成为了系统的瓶颈。数据服务器的性能直接决定了整个网络数据服务的好坏,数据超负荷的运作,必然威胁到了数据服务器的安全和整个网络的安全,虽然目前DAS存储系统推出了双机容错的方案,在一定程度上缓解了数据服务器的瓶颈效应,但是双机冗错软件在主备机上实时运行、实时占用系统资源,这与尽量减轻数据服务器的运算负担的设计原则是有些冲突的。因此,DAS系统多应用于一些中小型的企业内部的局域网,网络的数据传输量偏小,传输速率都在百兆以内。NAS网络附加存储出现在八十年代,它的出现很好地解决了跨平台的不同客户数据共享问题。NAS存储系统(如图1.2)它通过不同文件系统向不同的客户提供文件级的数据服务。在NAS的结构中,存储设备不再是通过某个I/O总线属于哪个服务器,而是通过网络接口与客户端通信提供数据服务。这些NAS存储设备具备网络设备的一切物理特征。他们都有自己的操作系统,这些操作系统有些是UNIX、LINUX、WINDOWS操作系统的简化版, 有些是依据硬件设备专门设计的,都具备了对数据存储和管理的能力,并且有很好的可靠性、服务性12。NAS网络中的网络服务器不再管理数据文件的操作,减轻了网络服务器的负担。存储功能与其他功能分开是NAS系统的基本特征,这也是当今网络发展的一个方向。NAS与DAS相比其主要的优势在于服务器的性能得到了巨大提高，把存储设备直接接到网络上，不再挂在服务器后端，避免了给服务器增加负担，而且NAS存储设备在逻辑上也不再仅仅属于一台服务器，通过卷管理器,驱动器映射等多项技术，存储设备可以给多台数据服务器共享，单台服务器的故障不再会引起网络数据系统的全面崩溃。NAS存储系统的缺点在于数据网络与非数据网络并存同一个网络中，NAS数据流和非NAS数据流在不断竞争网络的资源。网络的特性必然影响NAS服务性能。在整个网络轻载时NAS的弊端不明显，但是如果NAS在做数据备份等大流量的操作时，数据包的丢失，数据包的乱序以及非数据信息包对网络带宽的占用，都会对NAS的性能产生很大的影响。SAN技术的出现很好地解决了存储数据流和非存储数据流分离的问题。SAN存储系统是一项价格昂贵，性能卓越的方案。SAN存储区域网络将SAN网络与应用网络有机地分离，客户端通过应用网络向各类服务器提出数据的请求，各类服务器通过SAN网络与存储设备进行数据块级的数据访问。面对迅速增长的数据存储需求，大型企业和服务提供商渐渐开始选择SAN作为网络基础设施。NAS和SAN有许多共同的特点。它们都提供集中化的数据存储和整合优化，有效地存取文件,允许在众多的主机间共享并支持多种操作系统，允许从应用服务器上分离存储。而且，都提供数据的高可用性，都能通过冗余部件和RAID保证数据的完整性。但是，NAS和SAN也有着一些不同点：首先，二者在性能上有所不同。NAS的最大弱点是性能的瓶颈。NAS是使用IP技术,基于以太网络的存取设备，虽然减轻了服务器所承担的压力，但势必严重增加网络的负荷。而且无论存储磁盘的速度有多快，存取速度只可能与网络带宽所允许的速度一样快。即NAS达到高性能的前提条件是网络带宽足够，否则其性能将急剧下降。而如果为了解决带宽问题而增设宽带网段，就势必丧失NAS价格较低、安装设置容易的优势。与NAS相比，SAN最明显的优点是与LAN分离，是基于FC技术的专用数据网络，可以提供极高的带宽，不必担心由于带宽不足而引起的性能下降。SAN将LAN从繁重的数据备份工作中解脱了出来，从而优化了LAN的性能13。其次，二者跨平台共享能力不同。NAS是在RAID的基础上增加了存储操作系统，专门为客户系统提供I/O服务的产品。而SAN是独立出一个数据存储网络，是在服务器和存储器之间作用I/O路径的专用网络。网络内部的数据传输率很快,但操作系统仍停留在服务器端，用户不是在直接访问SAN 的网络，因此造成SAN 在异构环境下不能实现文件共享。第三，实施和维护的难易程度不同。NAS的存储设备与众多访问客户的连接是通过标准的LAN进行的，直接将NAS存储设备接入LAN就可以使用了，管理者所要做的只是来定义网络存取权限或为每个用户定义磁盘限额。而且由于NAS采用了热插拔和即插即用技术，所以在新设备接入时无需关闭数据服务器或进行重新配置，新增的存储空间可以立即为众多的应用服务器和客户机所共享。而SAN的存储设备与客户之间的联系是通过专用FC集线器和交换机来进行的, 如果客户端增加，就要对交换机进行级连，这就大大增大了安装与设置难度。第四，二者的设备管理难易成度不同。由于NAS中每一个I/O节点都有自己的存储设备，而这些设备又没有一个统一的管理的界面，所以管理人员就必须逐一管理每个NAS设备，从而使管理成本随网络上的NAS设备的增多而线性增加。而SAN对整个网络中的存储设备的管理，是采用SAN专用管理软件来进行集中式管理的，用户可以通过简单的图形界面来管理不同平台和介质上的数据，也就是说，在SAN中，其整个存储网络成为了一个集中化的存储池，这样，管理人员管理起来就非常简单了。所以说SAN是只能独享的数据存储池，NAS是共享与独享兼顾的数据存储池。第五，NAS和SAN的管理对象也不相同。SAN管理的是磁盘空间，而NAS管理的是文件，也就是说，SAN是个磁盘工厂，而NAS只是一个文件服务器14。与SAN和NAS相比，ISCSI技术结合了NAS与SAN的优点。我们知道SAN是通过光纤通道向前端应用提供了裸设备，而NAS则是通过IP网络提供文件的共享。所以，SAN主要应用于关联性的数据库访问，而NAS主要还是文件级的共享。ISCSI技术利用现有的IP网络实现了块级存储，把SAN和NAS的优点整合到了一起。也就是说我们有了ISCSI技术，就可以代替SAN和NAS，这是最为有效的存储整合。而且相对来说ISCSI的性价比比较高。据资料显示，在吉比特以太网环境中，当请求数据为6K时，ISCSI的吞吐率接近100MBS。这一测试结果略超过Ultra2 ISCSI最大传输率80MBS，低于Ultra3 SCSI的最大传输率60MBS。随着10G的以太网络的应用，它的性能将会更高15。在价格方面，采用ISCSI技术，不需要购买昂贵的HBA和SAN光纤交换机，利用既有的IP网络，减少了存储网络建设的投入。再者ISCSI技术扩