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、DAS
Direct 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、SAN
1、SAN
Storage 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。⽽FC⾃⾝则⽆法做到，需要通过⼀个SCSI-ATA协议转换器。
SAS和FC在磁盘阵列设计中有配合使⽤，也有单⼀⾊的协议。
总之，都是替换了原来的并⾏SCSI通路技术，将⼀个个磁盘作为⽹络上的节点，即彻底变成⽹络化存储系统了。这样⾃然阐述了”Storage Area Network，存储区域⽹络“的概念。 2、IP SAN
IP SAN是随着TCP/IP协议和局域⽹LAN技术⽽兴起的，SCSI语⾔可以通过Internet来传递，SCSI协议运⾏在TCP/IP之上，即ISCSI，Internet Small Computer System Interface。
ISCSI发起⽅叫作Initiator，被连接⽅叫作Target。⼀般来说Initiator端为主机设备，Target端为提供存储空间的设备，如磁盘阵列。ISCSI标准发布于2004年，RFC3720。
⼈们把这种ISCSI为代表的TCP/IP作为传输⽅式的⽹络存储系统称作IP SAN，基于IP的存储区域⽹络。
这样IP SAN相对FC SAN取得了不少的优势：可扩展性和低成本。所以FC凭借其速度优势占据⾼端市场，⽽IP则以低成本优势占据中低端市场。当然FC和IP协议之间也存在融合，形成了FCIP和IFCP的模式。
因IP SAN是在SAN后产⽣的，所以SAN默认指FC SAN。
三、NAS
Network Attached Storage，⽹络附加存储。
NAS是随着⽹络⽂件系统的出现⽽出现的，⽹络⽂件系统也是OS中的⼀种⽂件系统。微软的叫做CIFS，Common Internet File Syetem，意思是Internet范围的⽂件系统。Linux和UNIX系统使⽤的NFS，Network File System，⽹络⽂件系统。两者都是应⽤层协议，都是基于TCP/IP协议进⾏的传输。但是，CIFS开销⾮常⼤，远⼤于NFS！
这种⽂件系统逻辑不是在本地运⾏，⽽是在⽹络上的其他节点运⾏，调⽤远程的⽂件系统模块，即远程式调⽤⽂件系统，Remote Procedure Call File System，简称RPC FS。
⼈们把这种带有集中式⽂件系统功能的磁盘阵列，叫做NAS。所以相对于SAN来说，不仅是磁盘或卷在远程节点上，连⽂件系统功能也搬运到了远程节点上。
NAS产品是真正即插即⽤的产品。NAS设备⼀般⽀持多计算机平台，⽤户通过⽹络⽀持协议可进⼊相同的⽂档，因⽽NAS设备⽆需改造即可⽤于混合Unix/Windows NT局域⽹内，同时NAS的应⽤⾮常灵活。
但NAS有⼀个关键性问题，即备份过程中的带宽消耗。就是说LAN除了必须处理正常的最终⽤户传输流外，还必须处理包括备份操作的存储磁盘请求。
最后，从⼴义上说，各种存储架构都可以称为”SAN“，因为就算是直接连到主板上的IDE通道也可以连
接两个磁盘，也可以认为是⼀个2节点⽹络。⽽且NAS和SAN也可以融合，NAS也可以看成是SAN的⼀种分⽀架构。
四、三种架构分析和应⽤
1、存储分类和结构
上图展⽰了存储分类，以及其发展过程：从上到下（更详细⼀点应该是：FC SAN到NAS，再到IP SAN）、从左到右。
封闭系统主要指⼤型机。
开放系统指基于包括Windows、UNIX、Linux等操作系统的服务器。由于⽬前绝⼤部分⽤户采⽤的是开放系统，其外挂存储占有⽬前磁盘存储市场的70%以上。
如果把数据⽐喻成仓库，三⼤架构经历了从DAS供⾃⼰使⽤，到SAN出租仓库给其他⽤户使⽤，再到NAS集中式理货服务外包的过程。如果最后扩展到分布式存储，则可以⽐喻成物流系统。
⽽下图则展⽰了三者的结构图：
DAS：通过SCSI总线或者前端FC协议后端SCSI总线访问数据，采⽤SCSI接⼝。
SAN：通过专⽤光纤通道交换机或者TCP/IP协议访问数据，采⽤FC-AL接⼝、以太⽹。
NAS：⽤户通过TCP/IP协议访问数据，采⽤⽹络⽂件系统NFS、CIFS实现共享。
2、SAN和NAS区别
（1）最主要的区别：SAN是⼀个⽹络上的磁盘，NAS是⼀个⽹络上的⽂件系统；SAN基于磁盘级别的存储系统，NAS基于⽂件级别的存储系统。
（2）SAN是将⽬光集中在磁盘、磁带以及联接它们的可靠的基础结构；NAS是将⽬光集中在应⽤、⽤户和⽂件以及它们共享的数据上。
（3）SAN通过光纤⽐NAS通过以太⽹速度快很多；但光纤通道⽐以太⽹通道的⽹络更加复杂、成本更⾼，所以NAS更容易部署、更低成本和更易于扩展。⽽随着IP SAN的出现，这些缺陷也就不成为SAN的劣势。
（4）⽂件系统逻辑通过CPU运算和占⽤内存做缓存，所以NAS可以解放主机服务器上的CPU和内存资源，即瘦服务器主机；所以NAS更适合于CPU 密集型的应⽤环境。
（5）SAN因其传输速度快，对于⼤块数据的CPU运算要求也不⾼，所以适合于⼤块IO密集的环境。
最后，随着万兆以太⽹的出现和发展使得NAS和IP SAN在与FC SAN竞争时不会再逊⾊于传输带宽。
3、三种存储架构的应⽤场景
DAS虽然⽐较古⽼了，但是还是很适⽤于那些数据量不⼤，对磁盘访问速度要求较⾼的中⼩企业；
NAS多适⽤于⽂件服务器，⽤来存储⾮结构化数据，虽然受限于以太⽹的速度，但是部署灵活，成本低；
SAN则适⽤于⼤型应⽤或数据库系统，缺点是成本⾼、较为复杂。
参考：
《⼤话存储II》
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