虛擬存儲涉及到的相關基礎知識總結 1

1?數據存儲類型

1.1 網絡存儲

網絡存儲通信中使用到的相關技術和協議包括 SCSI 、RAID 、iSCSI 以及光纖信道。一直以來 SCSI 支持高速、可靠的數據存儲。RAID（獨立磁盤冗余陣列）指的是一組標準，提供改進的性能和/或磁盤容錯能力。光纖信道是一種提供存儲設備相互連接的技術，支持高速通信（將來可以達到 10Gbps ）。

與傳統存儲技術，如 SCSI 相比，光纖信道也支持較遠距離的設備相互連接。iSCSI 技術支持通過 IP 網絡實現存儲設備間雙向的數據傳輸。其實質是使 SCSI 連接中的數據連續化。

通過 iSCSI，網絡存儲器可以應用于包含 IP 的任何位置。而作為 Internet 的主要元素，IP 幾乎無所不在。

1.2 DAS

DAS(Direct Attached Storage)直接附加存儲

這是一種直接與

主機系統

相連接的存儲設備，如作為服務器的計算機內部硬件驅動。到目前為止，DAS 仍是計算機系統中最常用的數據存儲方法。 SAS(Server Attached Storage) 意為服務器連接存儲。或稱DAS(Direct Attached Storage)：存儲產品是作為計算機的附屬部分，采用直接連接

存儲結構

。將存儲設備通過SCSI 接口或

光纖通道

直接連接到一臺計算機上。其缺點是服務器成為網絡瓶頸，存儲容量不易擴充； 服務器發生故障時,，連接在服務器上的存儲設備中的數據不能被存取。

DAS這種存儲方式與我們普通的PC存儲架構一樣，外部存儲設備都是直接掛接在服務器內部總線上，數據存儲設備是整個服務器結構的一部分。

DAS存儲方式主要適用以下環境：

(1)小型網絡

因為網絡規模較小，數據存儲量小，且也不是很復雜，采用這種存儲方式對服務器的影響不會很大。并且這種存儲方式也十分經濟，適合擁有小型網絡的企業用戶。

(2)地理位置分散的網絡

雖然企業總體網絡規模較大，但在地理分布上很分散，通過SAN或NAS在它們之間進行互聯非常困難，此時各分支機構的服務器也可采用DAS存儲方式，這樣可以降低成本。

(3)特殊應用服務器

在一些特殊應用服務器上，如微軟的集群服務器或某些數據庫使用的原始分區，均要求存儲設備直接連接到應用服務器。

1.3 NAS

NAS(Network Attached Storage)數據存儲方式

NAS(網絡附加存儲)方式則全面改進了以前低效的DAS存儲方式。它采用獨立于服務器，單獨為網絡數據存儲而開發的一種文件服務器來連接所存儲設備，自形成一個網絡。這樣數據存儲就不再是服務器的附屬，而是作為獨立網絡節點而存在于網絡之中，可由所有的網絡用戶共享。

NAS的優點：

(1)真正的即插即用

NAS是獨立的存儲節點存在于網絡之中，與用戶的操作系統平臺無關，真正的即插即用。

(2)存儲部署簡單

NAS不依賴通用的操作系統，而是采用一個面向用戶設計的，專門用于數據存儲的簡化操作系統，內置了與網絡連接所需要的協議，因此使整個系統的管理和設置較為簡單。

(3)存儲設備位置非常靈活

(4)管理容易且成本低

NAS數據存儲方式是基于現有的企業Ethernet而設計的，按照TCP/IP協議進行通信，以文件的I/O方式進行數據傳輸。

NAS的缺點：

(1)存儲性能較低　(2)可靠度不高

1.4 SAN

SAN(Storage Area Network)存儲方式

1991年，IBM公司在S/390服務器中推出了ESCON(Enterprise System Connection)技術。它是基于光纖介質，最大傳輸速率達17MB/s的服務器訪問存儲器的一種連接方式。在此基礎上，進一步推出了功能更強的ESCON Director(FC SWitch)，構建了一套最原始的SAN系統。

SAN 是指存儲設備相互連接且與一臺服務器或一個服務器群相連的網絡。其中的服務器用作 SAN 的接入點。在有些配置中，SAN 也與網絡相連。SAN 中將特殊交換機當作連接設備。它們看起來很像常規的以太網絡交換機，是 SAN 中的連通點。SAN 使得在各自網絡上實現相互通信成為可能，同時并帶來了很多有利條件。

SAN存儲方式創造了存儲的網絡化。存儲網絡化順應了計算機服務器體系結構網絡化的趨勢。SAN的支撐技術是光纖通道(FC Fiber Channel)技術。它是ANSI為網絡和通道I/O接口建立的一個標準集成。FC技術支持HIPPI、IPI、SCSI、IP、ATM等多種高級協議，其最大特性是將網絡和設備的通信協議與傳輸物理介質隔離開，這樣多種協議可在同一個物理連接上同時傳送。

SAN的硬件基礎設施是光纖通道，用光纖通道構建的SAN由以下三個部分組成：

(1)存儲和備份設備：包括磁帶、磁盤和光盤庫等。

(2)光纖通道網絡連接部件：包括主機總線適配卡、驅動程序、光纜、集線器、交換機、光纖通道和SCSI間的橋接器

(3)應用和管理軟件：包括備份軟件、存儲資源管理軟件和存儲設備管理軟件。

SAN的優勢[2]：

(1)網絡部署容易；

(2)高速存儲性能。因為SAN采用了光纖通道技術，所以它具有更高的存儲帶寬，存儲性能明顯提高。SAn的光纖通道使用全雙工串行通信原理傳輸數據，傳輸速率高達1062.5Mb/s。

(3)良好的擴展能力。由于SAN采用了網絡結構，擴展能力更強。光纖接口提供了10公里的連接距離，這使得實現物理上分離，不在本地機房的存儲變得非常容易。

1.5 NAS與SAN的區別

NAS有文件操作和管理系統，而SAN卻沒有

SAN主要是高速信息存儲，NAS偏重文件共享。

SAN和NAS相比不具有資源共享的特征

SAN是只能獨享的數據存儲池，NAS是共享與獨享兼顧的數據存儲池。

NAS是網絡外掛式，而SAN是通道外掛式。

SAN高效可擴，NAS簡單靈活。

1.6 塊存儲和文件存儲

文件級存儲：應該是nas環境，具體采用nfs或者cifs技術，客戶端看到時候已經具備文件系統，不可以格式化，完全是文件級別。

塊方式存儲：應該是san環境或者das環境，通過映射把lun映射到客戶端，在客戶端看到的是裸設備，沒有文件系統，可以進行格式化，建立文件系統。相當于本地硬盤。

文件級存儲的特點：它的易管理、大數據存儲以及NFS陣列具備的一些諸如重復數據刪除等可以節省成本的技術。主要用于文件共享環境。

塊方式存儲的特點：塊級存儲提供的高性能和高可靠性已經得到事實證明，尤其在關鍵的生產環境內。數據庫環境用的比較多。

簡單的講，所有的磁盤陣列系統都是Block塊的模式，所有的NAS產品都是文件系統。實際區別來說，絕大多數的數據庫都只能應用在Block塊的模式下，NAS是無法裝數據庫文件的，其中SQL中基于文件存儲這塊出外，但是這種方式的數據庫效率非常低。

我們在硬盤上能看到文件，是需要在硬盤上進行分區，并建立文件系統的。文件系統之上才能按照目錄看到文件。按照塊傳輸，應該是在利用SAN或ISCSI共享遠端的磁盤時，通過以上協議可以直接訪問遠端磁盤的塊。而文件共享是通過NFS，CIFS等，在遠程設備的文件系統上獲取文件。

NAS文件系統，主要應用于文件共享，在視頻點播、監控行業用的比較多。另外，在教育行業里面NAS用的非常的多。

實際上SAN里面走的是FC協議。里面傳輸的是串行SCSI協議，不是IP協議。ISCSI是在IP包里面封裝了SCSI協議，NAS可以直觀的理解為文件系統+SAN.

所謂block-level級別的和文件級別是對存儲來說的。對于OS來說，想訪問數據必須要經過BLOCK-LEVEL，可以這樣說。對于SAN來說OS將數據傳輸給卷管理器，然后卷管理器把數據以塊的方式放的硬盤上。一般OS的塊為8KB，而NAS對服務器的OS來說是通過網絡文件系統來訪問數據的走的是網絡協議，但最終于還要通過NAS里OS卷管理器通過塊的方式存取數據。可以理解為：

SAN：服務器OS-->;卷管理-->;硬盤

NAS：服務器OS-->;網絡文件協議--->;nas的OS--->;卷管理--->;硬盤

要想對硬盤讀寫數據，必須要格式劃，否則卷管理無法實現，NAS下廠家都給做好了，所以不需要格式劃，只需要MOUNT上就可以了

2 存儲協議

隨著虛擬化的普及加速，VMware存儲環境下的應用更加普遍，因此絕對有必要對VMware環境下的存儲協議進行研究與測試，特別是三大存儲協議：光纖通道、iSCSI和NAS(NFS)。通過VMware環境下的研究和測試，用戶可以更好的理解自己虛擬化環境下的存儲需求，從而讓自身的業務運行的更為順暢。

這里先討論三大協議中最為特別的iSCSI。

如果是創建一個VMware存儲架構的話，你會基于以下幾個因素作出決定：性能、成本和易用性。當然，還有其他像安全性和可靠性的一些問題。但是大多數用戶更關心前者。另外還有規格大小的問題——你最有可能選擇你目前使用的規格或者你同事使用的規格。

如果純粹談性能的話，大多數人得承認光纖從很多方面來說都具有性能優勢，而且如果你的主機和相關工作負載真的可以利用這個性能優勢的話，那么你最有可能選擇光纖。對許多用戶來說，iSCSI和NFS的性能水平是可以接受的，尤其是剛開始的時候。

如果你可以輕松地通過iSCSI或者NFS維持I/O性能、而且兩種協議在存儲I/O性能方面也旗鼓相當，那么你將對比兩者的易用性和成本。在很多人看來，iSCSI曾經是一項具有易用性的關鍵技術。人們普遍認為iSCSI是通過IP運行的，所以它的易用性肯定更高一些。我從2002年開始接觸 iSCSI技術，非常清楚這一點，尤其是當用戶擺脫使用軟件發起端(Software Initiator)，而且他們可以接受標準以太網卡的性能。

而當你需要擴展iSCSI的時候iSCSI就開始給你帶來難題。例如，在一個ESX環境下，你可能希望通過添加一個iSCSI HBA來進行擴展以卸載IP開銷或者從SAN啟動ESX Server。當開始調節性能的時候，你可能系統添加多個HBA、安裝VLAN或者采取其他調節措施。這些都是可能的，但是很快你就會在進行架構規劃的時候遇到難題，希望遠離光纖通道架構來避免架構規劃。

與此同時，光纖通道領域已經開始著眼于加強技術的易用性。雖然易用性會基于你的背景有所不同，許多人——包括我自己在內——發現光纖就像iSCSI一樣即裝即用，尤其是當你進行協議擴展的時候。你還會認為，使用iSCSI達到性能極限肯定會比光纖早。

不管哪種協議，你都要遇到基于塊的訪問問題，也就是VMFS或者RDM。這不是一個大問題，主要取決于你的背景，但卻難倒了不少人。過去，唯一的選擇就是塊存儲，所以無論是不是難題，或者沒有選擇余地，那么你就不得不解決它。NFS改變了這種情況，它能夠處理對VMware存儲的文件訪問路徑。

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