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IP-SAN和FC-SAN存储的区别
2019/3/7 14:22:18
 

目前常见的三种存储结构
DAS:直连存储  
NAS:网络附属存储  
SAN:存储区域网
DAS:直连式存储依赖服务器主机操作系统进行数据的IO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IO等)

DAS存在问题:
服务器本身容易成为系统瓶颈;
服务器发生故障,数据不可访问;
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;
数据备份操作复杂。 

NAS:(Network Attached Storage)网络附加存储。在NAS存储结构中,存储系统不再通过I/O总线附属于某个服务器或客户机,而直接通过网络接口与网络直接相连,由用户通过网络访问。

NAS实际上是一个带有瘦服务器的存储设备,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去掉了通用服务器原有的不适用的大多数计算功能,而仅仅提供文件系统功能。与传统以服务器为中心的存储系统相比,数据不再通过服务器内存转发,直接在客户机和存储设备间传送,服务器仅起控制管理的作用。

NAS的主要特点:
NAS使用了传统以太网协议,当进行文件共享时,则利用了NFS和CIFS以沟通NT和Unix系统。由于NFS和CIFS都是基于操作系统的文件共享协议,所以NAS的性能特点是进行小文件级的共享存取。
NAS设备是直接连接到以太网的存储器,并以标准网络文件系统如NFS、SMB/CIFS over TCP/IP接口向客户端提供文件服务。NAS设备向客户端提供文件级的服务。但内部依然是以数据块的层面与它的存储设备通讯。文件系统是在这个NAS 存储器里。

NAS的主要长处:
NAS适用于那些需要通过网络将文件数据传送到多台客户机上的用户。NAS设备在数据必须长距离传送的环境中可以很好地发挥作用。
NAS设备非常易于部署。可以使NAS主机、客户机和其他设备广泛分布在整个企业的网络环境中。NAS可以提供可靠的文件级数据整合,因为文件锁定是由设备自身来处理的。
NAS应用于高效的文件共享任务中,例如UNIX中的NFS和Windows NT中的CIFS,其中基于网络的文件级锁定提供了高级并发访问保护的功能。 

SAN:存储区域网络(Storage Area Network,简称SAN)采用光纤通道(Fibre Channel)技术,通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机,建立专用于数据存储的区域网络。
SAN经过十多年历史的发展,已经相当成熟,成为业界的事实标准。SAN存储采用的带宽从100MB/s、200MB/s,发展到目前的1Gbps、2Gbps、10Gbps

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SAN存储 (存储区域网络Storage Area Network)
存储区域网络(Storage Area Network,简称SAN)采用光纤通道(Fibre Channel)技术,通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机,建立专用于数据存储的区域网络。
SAN 结构有两种,IPSAN与FCSAN。

  

IPSAN:
IPSAN是在SAN后产生的,SAN默认指FCSAN,以光纤通道构建存储网络,IPSAN则以IP网络构建存储网络。由于FC
SAN的高成本使得很多中小规模存储网络不能接受,一些人开始考虑构建基于以太网技术的存储网络。但是在SAN中,传输的指令是 SCSI的读写指令,不

是IP数据包。iSCSI(互联网小型计算机系统接口)是一种在TCP/IP上进行数据块传输的标准。它是由Cisco和IBM两家发起的,并且得到了各大存储厂商的大力支持。iSCSI可以实现在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快速的数据存取备份操作。为了与之前基于光纤技术的FCSAN区分开来,这种技术被称为IPSAN。iSCSI继承了两大最传统技术:SCSI和TCP/IP协议。这为iSCSI的发展奠定了坚实的基础。 
基于iSCSI的存储系统只需要不多的投资便可实现SAN存储功能,甚至直接利用现有的TCP/IP网络。相对于以往的网络存储技术,它解决了开放性、容量、传输速度、兼容性、安全性等问题,其优越的性能使其备受关注与青睐。 在实际工作时,是将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中,然后通过IP网络进行传输。

IPSAN 优势:
成本低廉,购买的网线和交换机都是用以太网,甚至可以利用现有网络组建SAN;
部署简单,管理难度低;
万兆以太网的出现使得IP SAN在与FC SAN竞争时不再逊色于传输带宽;
基于IP网络的天生优势使得IP SAN很容易实现异地存储、远程容灾等穿越WAN才能时间的技术。

FCSAN:
早期的SAN采用的是光纤通道(FC,Fibre Channel)技术,所以,以前的SAN多指采用光纤通道的存储局域网络,业内称为FCSAN。
FCSAN优势:
传输带宽高,目前有1,2,4和8Gb/s四种标准,主流的是4和8Gb/s
性能稳定可靠,技术成熟,是关键应用领域和大规模存储网络的不二选择。
FCSAN缺点:
成本极其高昂,需要光纤交换机和大量的光纤布线;
维护及配置复杂,需要培训完全不同于LAN管理员的专业FC网络管理员。

组网部署复杂,还需要考虑FC HBA卡,主机端操作系统,驱动等兼容性问题。但好处是性能极高,且网络的可靠性很好,适用于一些关键存储应用或OLTP类业务。

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SAN和NAS的区别: 层次不一样

SAN : STORAGE AREA NETWORK   存储区域网络 
NAS : NETWORK ATTACHED STORAGE 网络附加存储 

NAS不一定是盘阵,一台普通的主机就可以做出NAS,只要它自己有磁盘和文件系统,而且对外提供访问其文件系统的接口(如NFS,CIFS等),它就是一台NAS。常用的windows文件共享服务器就是利用CIFS作为调用接口协议的NAS设备。一般来说NAS其实就是处于以太网上的一台利用NFS,CIFS等网络文件系统的共享服务器。至于将来会不会有FC网络上的文件提供者,也就是FC网络上的NAS,就等日后再说了。 

注解:NFS(NETWORK FILE SYSTEM) 适用于LINUX&UNIX系统 
     CIFS(Common Internet FILE SYSTEM)适用于windows系统 

SAN\NAS的区别: 
可以这样来比作:SAN是一个网络上的磁盘;NAS是一个网络上的文件系统。其实根据SAN的定义,可知SAN其实是指一个网络,但是这个网络里包含着各种各样的元素,主机、适配器、网络交换机、磁盘阵列前端、盘阵后端、磁盘等。长时间以来,人们都习惯性的用SAN来特指FC,特指远端的磁盘。那么,一旦设计出了一种基于FC网络的NAS,而此时的SAN应该怎样称呼?所以,在说两者的区别时,用了一个比方,即把FC网络上的磁盘叫做SAN,把以太网络上的文件系统称为NAS,我们可以这样简单来理解。 
普通台式机也可以充当NAS。NAS必须具备的物理条件有两条,第一,不管用什么方式,NAS必须可以访问卷或者物理磁盘;第二,NAS必须具有接入以太网的能力,也就是必须具有以太网卡。 

SAN\NAS的性能对比: 
1、 SAN快还是NAS快 
首先,看下SAN与NAS的路径图,如下: 
 

 
显然,NAS架构的路径在虚拟目录层和文件系统层通信的时候,用以太网和TCP/IP协议代替了内存,这样做不但增加了大量的CPU指令周期(TCP/IP逻辑和以太网卡驱动程序),而且使用了低俗传输介质(内存速度要比以太网快得多)。而SAN方式下,路径中比NAS方式多了一次FC访问过程,但是FC的逻辑大部分都由适配卡上的硬件完成,增加不了多少CPU的开销,而且FC访问的速度比以太网高,所以我们很容易得出结论,如果后端磁盘没有瓶颈,那么除非NAS使用快于内存的网络方式与主机通信,否则其速度永远无法超越SAN架构。但是如果后端磁盘有瓶颈,那么NAS用网络代替内存的方法产生的性能降低就可以忽略。比如,在大量随记小块I/O、缓存命中率极低的环境下,后端磁盘系统寻到瓶颈达到最大,此时前端的I/O指令都会处于等待状态,所以就算路径首段速度再快,也无济于事。此时,NAS系统不但不比SAN慢,而且由于其优化的并发I/O设计和基于文件访问而不是簇块访问的特性,反而可能比SAN性能高。 
既然NAS一般情况下不比SAN快,为何要让NAS诞生呢?既然NAS不如SAN快,那么为何还要存在呢?具体原因如下: 
l NAS的成本比SAN低很多。前端只使用以太网接口即可,FC适配卡以及交换机的成本相对以太网卡和交换机来说非常高的。 
l NAS可以解决主机服务器上的CPU和内存资源。NAS适用于cpu密集的应用环境。 
l NAS由于利用了以太网,所以可扩展性很强,且容易部署。 
l NAS设备一般都提供多种协议访问数据,而SAN只能使用SCSI协议访问。 
l NAS可以在一台盘阵上实现多台客户端的共享访问,包括同时访问某个目录或文件。而SAN方式下,除非所有的客户端都安装了专门的集群管理软件,否则不能将某个lun共享,强制共享会损坏数据。 
l 经过特别优化的NAS系统,可以同时并发处理大量客户端的请求,提供比SAN方式更方便的访问方法。 
l 多台主机可以同时挂接NFS上的目录,那么相当于减少了整个系统中文件系统的处理流程,由原来的多个并行处理转化成了NFS上的单一实例,简化了系统冗余度。 

2、 SAN好还是NAS好 
关于IO密集和CPU密集说明如下。 
l CPU密集:程序内部逻辑复杂,磁盘访问量不高。 
l IO密集:程序内部逻辑不复杂,耗费CPU不多,但随时存取硬盘上的数据。 
l IO和CPU都密集:不适合单机,必须组成集群。 

显然,NAS对于大块顺序IO密集的环境,要比SAN慢一大截,原因是经过大量IO累积之后,总体差别就显出来了。不过,如果要用10G以太网,无疑要选用NAS,因为底层链路的速度毕竟是目前NAS的根本瓶颈。此外,如果是高并发随机小块I/O环境或者共享访问文件的环境,NAS会表现出很强的相对性能。如果SAN主机上的文件系统碎片比较多,那么读写某个文件时便会产生随机小块IO,而NAS自身文件系统会有很多优化设计,碎片相对较少。CPU密集型的应考虑使用NAS。 

NAS以文件的形式+LAN连接存储介质; 
而SAN以块形式+光纤连接存储介质。 


(DVOL本文转自:中国DV传媒 http://www.dvol.cn)

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