NAS技术及应用
NAS技术及应用
NAS（Network Attached Storage）网络附加存储是一种将分布、独立的数据进行整合，集中化管理，以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。本文将详细介绍NAS的基本概念、技术原理、系统架构、文件共享协议以及与SAN（Storage Area Network）的比较等内容。
NAS的基本概念
NAS的概念：
NAS （Network Attached Storage）网络附加存储：是一种将分布、独立的数据进行整合，集中化管理，以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。
图：NAS架构
存储系统的演进：
DAS(Direct-Attached Storage）开放系统的直连式存储
磁盘和其它模块在一个服务器机箱中，也可置于服务器外部。SAN(Storage Area Network)存储区域网络
服务器通过FC、IP网络连接磁盘阵列。 磁盘阵列走向网络化，成为包交换网络上的一个节点。磁盘阵列可同时被多个节点访问。NAS（Network Attached Storage）网络附加存储
文件系统层次之下的模块转移到外部独立设备中。 主机只负责处理自身业务。
NAS网络拓扑：
图：NAS的网络拓扑结构
集群NAS：
集群技术
定义：
集群是由一组相互独立的服务器组成，对外表现为单一服务器，提供高可靠性服务。
- 特点：
- 统一命名
- 高可靠性
- 性能扩展
- 共享数据空间
集群NAS优点：
可靠性
故障切换快速；双控模式采用Active-Active模式，集群单个节点故障不影响业务。高性能
引擎架构可扩展；共享存储设备；文件系统位于存储侧，读取速度快。可扩展性
多层面提供扩展优势：NAS机头，存储容量；支持在线扩展。易用性
支持统一存储；通用操作系统易于管理。
NAS与FTP比较：
FTP | NAS |
|---|---|
服务多样化、功能强大、易用、操作简单 | 支持协议比较单一、无容灾设计、数据安全性差 |
NAS系统的组成
NAS系统架构：
图：NAS系统架构
NAS系统组成：
图：NAS系统组成
NAS引擎
提供文件系统，以及承载文件系统、各种前端协议的操作系统网络接口
提供用户交互的网络协议：NFS、CIFS存储系统
主要技术是RAID、SCSI、SAS、FC等技术
NAS文件共享协议CIFS、NFS
CIFS协议介绍：
CIFS（Common Internet File System）
通用Internet文件系统 ，一个新提出的协议，它使程序可以访问远程Internet计算机上的文件并要求此计算机的服务。CIFS可以看做是应用程序协议如文件传输协议和超文本传输协议的一个实现。架构
客户/服务器模式应用
Windows系统共享文件的环境传输协议
TCP/IP
NFS协议介绍：
NFS (Network File System )
网络文件系是Unix系统间实现磁盘文件共享的一种方法，支持应用程序在客户端通过网络存取位于服务器磁盘中数据的一种文件系统协议。NFS允许一个系统在网络上与它人共享目录和文件。通过使用NFS，用户和程序可以象访问本地文件一样访问远端系统上的文件。架构
客户端/服务器架构应用
主要应用在UNIX、LINUX环境传输协议
TCP或者UDP
CIFS和NFS的对比：
- 如果文件系统已经设置为CIFS共享，则此文件系统只能设置为只读的NFS共享。
- 如果文件系统已经设置为NFS共享，则此文件系统只能设置为只读的CIFS共享。
NAS文件系统IO与性能
NAS文件系统架构：
图：NAS文件系统架构
主机侧：
- 主机客户端本身配置较低 — 处理器性能低
- 主机上运行的业务程序过多 — 负荷过载
网络方面：
跳转次数
由于访问过程中经过的网络设备很多，大量的网络包跳转会增加延迟。重传
链路错误、缓冲区溢出和流量控制机制都会导致重传，不恰当的配置会导致错误和重传，增加延迟。目录服务认证
例如LDAP、活动目录或NIS：认证服务是网络上必须的服务，大量的认证请求发向服务器会增加延迟路由交换机性能。
在网络中，一个过载的设备所需要的响应时间总是比优化状态下使用或低负载使用的设备所需要的响应时间要长。
设备侧：
- 设备过载
- 文件目录查找
- 阵列降级
- 阵列性能低下
SAN与NAS比较
SAN与NAS对比：
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。
NAS是网络外挂式，而SAN是通道外挂式。
NAS适用CPU密集型。
应用程序内部逻辑复杂，占CPU资源多，对磁盘的实际IO操作较少。SAN适用IO密集型。
应用程序内部逻辑简单，占CPU资源不多，但存储数据量比较大并且较频繁。