san文件系统与集群文件系统

在云计算的领域离不开存储，那么云计算使用的存储包括三种类型：虚拟化的存储（虚拟化存储、非虚拟化存储、裸设备映射，一般用于虚拟化场景）和分布式存储（存储池和存储卷，一般用于私有云场景和虚拟化场景）、集中式传统存储（FC-SANIP-SANNAS，一般用于虚拟化和私有场景）。

虚拟化存储架构:虚拟磁盘：由存储池提供给虚拟机使用的磁盘，后缀名为VHD。

虚拟化存储：由SAN和NAS提供的存储空间，需要添加一层文件系统（VIMS）屏蔽底层差异，性能较差。

支持更多的虚拟化特性如迁移、快照等等。

有文件系统。

非虚拟化存储：由分布式存储提供的存储空间，没有添加文件系统，性能较好，无法支持一些高级虚拟化特性。

没有文件系统。

虚拟化存储和非虚拟化存储都是两种不同类型的数据存储，都可以给虚拟机使用。

区别：1、底层提供者不一样。

2、性能不一样。

3、特性不一样。

4、文件系统不一样。

总结：虚拟化存储：在存储空间上添加了一层文件系统，支持高级特性如迁移。

但是性能差。

非虚拟化存储：在存储空间上没有一层文件系统，无法支持高级特性如迁移，但是性能好。

集中式存储讲磁盘组成磁盘阵列，完成集中式的存储，并通过映射给主机使用。

1、通过奇偶校验算法（XOR）的方式保存数据，相同为0，不同为1。

2、RAID分类RAID0：读取数据快，但是没有数据保护机制。

RAID1：2块磁盘组成一个RAID组，性能一般，安全性较高，磁盘利用率不高。

RAID3：使用单独的磁盘做校验，磁盘利用率较高，读数据性能高，写时会产生抢占。

ARID5：将校验值放入整个阵列中，缓解了抢占问题。

读写性能一般。

至少要3块磁盘。

RAID10：组合RAID，性能提升较快。

RAID50：组合RAID，提供了存储的利用率。

磁盘阵列主要采用RAID技术来保护数据，还可以提供并行读写。

热备盘技术：将快要损坏的磁盘上的数据移动到热备盘进行数据保护。

传统存储网络类型：1、SAN存储区域网络：利用磁盘阵列、网络设备组成专业化的存储网络。

NAS与SAN的7大差异与使用案例
一．NAS与SAN的7大差异
1.NAS是网络附加存储，SAN是存储区域网络：
NAS（Network Attached Storage）是一种可以通过网络与客户端进
行数据交换，为客户端提供文件存储的硬件系统。

它是一个独立的服务器，可以通过TCP / IP协议与用户的网络相连接，它被设计用于存储和共享
文件。

它可以与多个客户端共享文件，减少资源的消耗，并使用简单的管
理工具来管理数据。

SAN（Storage Area Network）是一种高速、可靠的网络，它可以把
有限的存储设备连接到更大的网络中，使用网络传输存储数据，并进行统
一管理，SAN系统的数据能够在多台计算机之间共享和互联，可以让用户
多点访问存储设备，交换数据，提高比特率，并可以有效的降低管理成本。

2.NAS是文件服务器，SAN是存储区域网络：
NAS作为文件服务器，提供了文件存储、共享和访问的功能，它可以
把大型文件存储到一个中心服务器上，以便用户可以访问它，这样可以节
省用户的硬盘空间，方便他们访问这些文件。

而SAN是由多个存储设备组成的网络系统，它可以把网络与存储设备
相连，从而实现网络存储，它可以把多台计算机的存储设备联结到同一个
网络上，实现大型存储资源的共享和管理。

浅谈NAS、SAN、DAS三种网络存储技术摘要：本文分析了NAS、SAN、DAS三种网络存储方式的特点和具体知识，简洁精练的语言从软硬件，协议层次等部分概要的叙述了三种方式的优点缺点。

关键词：NAS、SAN、DAS、网络存储网络存储技术一般分为三种，分别是NAS、SAN、DAS：NAS技术1. 最大存储容量最存储大存储容量是指NAS存储设备所能存储数据容量的极限，通俗的讲，就是NAS设备能够支持的最大硬盘数量乘以单个硬盘容量就是最大存储容量。

这个数值取决于NAS设备的硬件规格。

不同的硬件级别，适用的范围不同，存储容量也就有所差别。

通常，一般小型的NAS存储设备会支持几百GB的存储容量，适合中小型公司作为存储设备共享数据使用，而中高档的NAS设备应该支持T级别的容量（1T=1000G）。

2. 处理器同普通电脑类似，NAS产品也都具有自己的处理器（CPU）系统，来协调控制整个系统的正常运行。

其采用的处理器也常常与台式机或服务器的CPU大体相同。

一般针对中小型公司使用NAS产品采用AMD的处理器或Intel PIII/PIV等处理器。

而大规模应用的NAS产品则使用Intel Xeon处理器、或者RISC型处理器等。

但是也不能一概而论，视具体应用和厂商规划而定。

3. 内存NAS从结构上讲就是一台精简型的电脑，每台NAS设备都配备了一定数量的内存，而且大多用户以后可以扩充。

在NAS设备中，常见的内存类型由SDRAM （同步内存）、FLASH（闪存）等。

不同的NAS产品出厂时配备的内存容量不同，一般为几十兆到数GB（1GB=1000MB）容量不等。

4. 接口NAS产品的外部接口比较简单，由于只是通过内置网卡与外界通讯，所以一般只具有以太网络接口，通常是RJ45规格，而这种接口网卡一般都是100M网卡或1000M网卡。

另外，也有部分NAS产品需要与SAN（存储区域网络）产品连接提供更为强大的功能，所以也可能会有FC（Fiber Channel光纤通道）接口。

NAS与SAN都是在DAS的基础上发展起来的，是新型数据存储模式中的两个主要发展方向。

什么是SANSAN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光通道的直接连接方式，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网内。

在多种光通道传输协议逐渐走向标准化并且跨平台群集文件系统投入使用后，SAN最终将实现在多种操作系统下，最大限度的数据共享和数据优化管理，以及系统的无缝扩充。

SAN Device什么是NAS网络附加存储设备（NAS）是一种专业的网络文件存储及文件备份设备，或称为网络直联存储设备、网络磁盘阵列。

一个NAS里面包括核心处理器，文件服务管理工具，一个或者多个的硬盘驱动器用于数据的存储。

NAS 可以应用在任何的网络环境当中。

主服务器和客户端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件，包括SMB格式（Windows）NFS格式(Unix, Linux)和CIFS格式等等。

NAS 系统可以根据服务器或者客户端计算机发出的指令完成对内在文件的管理。

另外的特性包括：独立于操作平台，不同类的文件共享，交叉协议用户安全性/许可性，浏览器界面的操作/管理，和不会中断网络的增加和移除服务器。

SAN & NAS Coexistence来源: IDC，2000由以上两图说明，NAS是在RAID的基础上增加了存储操作系统，而SAN是独立出一个数据存储网络，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，因此这就造成SAN在异构环境下不能实现文件共享。

NAS与SAN的数据存储可通过下面的图来表示：来源: IDC，2000来源: IDC，2000以上两图说明：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。

因此，NAS与SAN的关系也可以表述为：NAS是Network-attached，而SAN是Channel-attached。

存储系列之DAS、SAN、NAS三种常见架构概述随着主机、磁盘、⽹络等技术的发展，对于承载⼤量数据存储的服务器来说，服务器内置存储空间，或者说内置磁盘往往不⾜以满⾜存储需要。

因此，在内置存储之外，服务器需要采⽤外置存储的⽅式扩展存储空间，今天在这⾥我们分析⼀下当前主流的存储架构。

⼀、DASDirect Attached Storage，直接连接存储（直连式存储），最常见的⼀种存储⽅式。

意思是存储设备只与⼀台主机服务器连接，如PC中的磁盘或只有⼀个外部SCSI接⼝的JBOD（Just a Band of Disks可以简单理解成磁盘箱）都属于DAS架构。

存储设备与服务器主机之间的通常采⽤SCSI总线连接。

特点：简单、集中、易⽤，主要在中⼩企业应⽤中。

⼆、SAN1、SANStorage Area Network，存储区域⽹络。

SAN的兴起源于上个世纪80年代FC协议的出现，FC是Fibre Channel的缩写，⽹状通道的意思。

前⾯我们已经得知DAS是通过SCSI接⼝总线，⽽SCSI接⼝有16个节点的限制，不可能接⼊很多的磁盘。

SCSI并⾏总线结构，传输距离短，是⼀种宽⽽短的电缆结构。

⽽细长的串⾏的FC是⼀种可寻址容量⼤、稳定性强、速度快（1Gbps~8Gbps，现在成熟的技术已经达到上百G）、传输距离远的⽹络结构，所以最终替代了SCSI接⼝和总线，但是SCSI协议或者说SCSI语⾔仍然载于FC进⾏传输。

⽽且FC不仅替代了磁盘阵列前端接⼝，也替代了后端接⼝，从⽽使磁盘阵列真正处于⽹络之中。

到后来，2001年⼜提出了SAS传输⽹络，Serial Attached SCSI，串⾏SCSI，所以FC协议也属于串⾏SCSI。

所以SAS和FC协议⼀样跨越OSI七个层次。

紧接着出现了SAS盘，SAS盘接⼝和SATA盘接⼝是相同的，SAS协议通过STP（SATA Tuneling Protocol）来兼容SATA协议。

SAN和NAS之间的基本区别SAN和NAS之间的基本区别在我看来，SAN和NAS之间的基本区别是，SAN是基于Fabric的，⽽NAS是基于以太⽹的。

SAN是提供LUN⽅式给客户端使⽤，客户端需要MKFS，再MOUNT成⽂件系统。

NAS是直接以⽂件系统⽅式提供给客户端使⽤，客户端不需要MKFS，如FTP、⽬录共享。

类似于⼀个是⽹盘⼀个是映射本地驱动器的区别。

存储结构/性能对⽐DAS NAS FC-SAN IP-SAN成本低较低⾼较⾼数据传输速度快慢极快较快扩展性⽆扩展性较低易于扩展最易扩展服务器访问存储⽅式直接访问存储数据块以⽂件⽅式访问直接访问存储数据块直接访问存储数据块服务器系统性能开销低较低低较⾼安全性⾼低⾼低是否集中管理存储否是是是备份效率低较低⾼较⾼⽹络传输协议⽆ TCP/IP Fibre Channel TCP/IPSAN- 存储区域⽹络它以块级别访问数据，并以磁盘形式产⽣空间以承载主机。

SAN是专⽤⽹络，可提供对合并的块级数据存储的访问。

SAN主要⽤于制造存储设备（例如磁盘阵列，磁带库和光盘机）到服务器，从⽽使这些设备看起来像是本地连接到操作系统的设备。

从历史上看，数据中⼼⾸先将SCSI磁盘阵列的“孤岛”创建为直连存储（DAS），每个磁盘都专⽤于⼀个应⽤程序，并且可以看作是许多“虚拟硬盘”（即）。

操作系统在⾃⼰的专⽤⾮共享LUN上维护⾃⼰的⽂件系统，就像它们在本地⼀样。

NAS- ⽹络附加存储它以⽂件级别访问数据，并以共享⽹络⽂件夹的形式产⽣空间来托管。

相⽐之下，NAS使⽤基于⽂件的协议（例如NFS或SMB / CIFS），很明显存储是远程的，并且计算机请求⼀部分抽象⽂件⽽不是磁盘块。

直接连接存储（DAS）和NAS之间的主要区别在于，DAS只是对现有服务器的扩展，⽽不⼀定是联⽹的。

NAS被设计为⼀种简单且独⽴的解决⽅案，⽤于通过⽹络共享⽂件。

SAN（存储区域⽹络）SAN（存储区域⽹络）使⽤光纤通道技术通过光纤通道交换机连接存储阵列和服务器主机，以建⽴专⽤于数据存储的区域⽹络。

DAS、SAN和NAS三种存储方式存储的分类，根据服务器类型分为：封闭系统的存储和开放系统的存储，封闭系统主要指大型机，开放系统指基于Windows、UNIX、Linux等操作系统的服务器；开放系统的存储分为：内置存储和外挂存储；外挂存储根据连接的方式分为：直连式存储（Direct-Attached Storage，简称DAS）和网络化存储（Fabric-Attached Storage，简称FAS）；网络化存储根据传输协议又分为：网络接入存储（Network-Attached Storage，简称NAS）和存储区域网络（Storage Area Network，简称SAN）。

大致如图所示：DAS（直连式存储）存储DAS存储在我们生活中是非常常见的，尤其是在中小企业应用中，DAS是最主要的应用模式，存储系统被直连到应用的服务器中，在中小企业中，许多的数据应用是必须安装在直连的DAS存储器上。

DAS存储更多的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），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。

直连式存储与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接，随着服务器CPU的处理能力越来越强，存储硬盘空间越来越大，阵列的硬盘数量越来越多，SCSI通道将会成为IO 瓶颈；服务器主机SCSI ID资源有限，能够建立的SCSI通道连接有限。

无论直连式存储还是服务器主机的扩展，从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集(Cluster)，或存储阵列容量的扩展，都会造成业务系统的停机，从而给企业带来经济损失，对于银行、电信、传媒等行业7×24小时服务的关键业务系统，这是不可接受的。

多种集群文件系统的介绍及分析1.什么是集群文件系统“集群”主要分为高性能集群HPC(High Performance Cluster)、高可用集群HAC(High Availablity Cluster)和负载均衡集群LBC(Load Balancing Cluster)。

集群文件系统是指协同多个节点提供高性能、高可用或负载均衡的文件系统，消除了单点故障和性能瓶问题。

对于客户端来说集群是透明的，它看到是一个单一的全局命名空间，用户文件访问请求被分散到所有集群上进行处理。

此外，可扩展性(包括Scale-Up和Scale-Out)、可靠性、易管理等也是集群文件系统追求的目标。

在元数据管理方面，可以采用专用的服务器，也可以采用服务器集群，或者采用完全对等分布的无专用元数据服务器架构。

目前典型的集群文件系统有SONAS, ISILON, IBRIX, NetAPP-GX, Lustre, PVFS2, GlusterFS, Google File System （GFS）, LoongStore, CZSS等。

2.集群文件系统的三种主流技术架构从整体架构来看，集群文件系统由存储子系统、NAS集群(机头)、客户端和网络组成。

存储子系统可以采用存储区域网络SAN、直接连接存储DAS或者面向对象存储设备OSD 的存储架构，SAN和DAS架构方式需要通过存储集群来管理后端存储介质，并以SAN文件系统或集群文件系统的方式为NAS集群提供标准文件访问接口。

在基于OSD架构中，NAS集群管理元数据，客户端直接与OSD设备直接交互进行数据访问，这就是并行NAS，即pNFS/NFSv4.1。

NAS集群是NFS/CIS网关，为客户端提供标准文件级的NAS服务。

对于SAN和DAS架构，NAS集群同时承担元数据和I/O数据访问功能，而OSD架构方式仅需要承担元数据访问功能。

根据所采用的后端存储子系统的不同，可以把集群NAS分为三种技术架构，即SAN共享存储架构、集群文件系统架构和pNFS/NFSv4.1架构。

分布式文件系统、集群文件系统、并行文件系统，这三种概念很容易混淆，实际中大家也经常不加区分地使用。

总是有人问起这三者的区别和联系，其实它们之间在概念上的确有交叉重叠的地方，但是也存在显著不同之处。

分布式文件系统自然地，分布式是重点，它是相对与本地文件系统而言的。

分布式文件系统通常指C/S架构或网络文件系统，用户数据没有直接连接到本地主机，而是存储在远程存储服务器上。

NFS/CIFS是最为常见的分布式文件系统，这就是我们说的NAS系统。

分布式文件系统中，存储服务器的节点数可能是1个(如传统NAS)，也可以有多个(如集群NAS)。

对于单个节点的分布式文件系统来说，存在单点故障和性能瓶颈问题。

除了NAS以外，典型的分布式文件系统还有AFS，以及下面将要介绍的集群文件系统(如Lustre, GlusterFS, PVFS2等)。

集群文件系统集群主要分为高性能集群HPC(High Performance Cluster)、高可用集群HAC(High Availablity Cluster)和负载均衡集群LBC(Load Balancing Cluster)。

集群文件系统是指协同多个节点提供高性能、高可用或负载均衡的文件系统，它是分布式文件系统的一个子集，消除了单点故障和性能瓶问题。

对于客户端来说集群是透明的，它看到是一个单一的全局命名空间，用户文件访问请求被分散到所有集群上进行处理。

此外，可扩展性(包括Scale-Up和Scale-Out)、可靠性、易管理等也是集群文件系统追求的目标。

在元数据管理方面，可以采用专用的服务器，也可以采用服务器集群，或者采用完全对等分布的无专用元数据服务器架构。

目前典型的集群文件系统有SONAS, ISILON, IBRIX, NetAPP-GX, Lustre, PVFS2, GlusterFS, Google File System, LoongStore, CZSS等。

云计算应用实例IBM公司于2007年底宣布了云计算计划，云计算的概念出现在大众面前。

本文简要介绍云计算概念的理解及主要应用实例。

一、深入理解云计算在IBM的技术白皮书“Cloud Computing”中对云计算定义：“云计算一词用来同时描述一个系统平台或者一种类型的应用程序。

一个云计算的平台按需进行动态地部署（provision）、配置（configuration）、重新配置（reconfigure）以及取消服务（deprovision）等。

在云计算平台中的服务器可以是物理的服务器或者虚拟的服务器。

高级的计算云通常包含一些其他的计算资源，例如存储区域网络（SANs）。

网络设备，防火墙以及其他安全设备等。

云计算在描述应用方面，它描述了一种可以通过互联网Intemet进行访问的可扩展的应用程序。

“云应用”使用大规模的数据中心以及功能强劲的服务器来运行网络应用程序与网络服务。

任何一个用户可以通过合适的互联网接入设备以及一个标准的浏览器就能够访问一个云计算应用程序。

”上述定义给出了云计算两个方面的含义：一方面描述了基础设施，用来构造应用程序，其地位相当于PC机上的操作系统：另一方面描述了建立在这种基础设施之上的云计算应用。

在与网格计算的比较上，网格程序是将一个大任务分解成很多小任务并行运行在不同的集群以及服务器上，注重科学计算应用程序的运行。

而云计算是一个具有更广泛含义的计算平台，能够支持非网格的应用，例如支持网络服务程序中的前台网络服务器、应用服务器、数据库服务器三层应用程序架构模式，以及支持当前Web 2.0模式的网络应用程序。

云计算是能够提供动态资源池、虚拟化和高可用性的下一代计算平台。

现有的云计算实现使用的技术体现了以下3个方面的特征：1、硬件基础设施架构在大规模的廉价服务器集群之上。

与传统的性能强劲但价格昂贵的大型机不同，云计算的基础架构大量使用了廉价的服务器集群，特别是x86架构的服务器。

节点之间的巨联网络一般也使用普遍的千兆以太网。