说说IO-三分天下

2019-09-25 14:13:30 阅读量:


1、DAS、SAN和NAS
 
 

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为了满足人们不断扩大的需求,存储方案也是在发展的。而DAS、SAN、NAS直接反映这种反映了这种趋势。

单台主机

在这种情况下,存储作为主机的一个或多个磁盘存在,这样局限性也是很明显的。由于受限于主机空间,一个主机只能装一块到几块硬盘,而硬盘空间时受限的,当磁盘满了以后,你不得不为主机更换更大空间的硬盘。

独立存储空间

为了解决空间的问题,于是考虑把磁盘独立出来,于是有了DAS(Direct Attached Storage),即:直连存储。DAS就是一组磁盘的集合体,数据读取和写入等也都是由主机来控制。但是,随之而来,DAS又面临了一个他无法解决的问题——存储空间的共享。接某个主机的JBOD(Just a Bunch Of Disks,磁盘组),只能这个主机使用,其他主机无法用。因此,如果DAS解决空间了,那么他无法解决的就是如果让空间能够在多个机器共享。因为DAS可以理解为与磁盘交互,DAS处理问题的层面相对更低。使用协议都是跟磁盘交互的协议。

独立的存储网络

为了解决共享的问题,借鉴以太网的思想,于是有了SAN(Storage Area Network),即:存储网络。对于SAN网络,你能看到两个非常特点,一个就是光纤网络,另一个是光纤交换机。SAN网络由于不会之间跟磁盘交互,他考虑的更多是数据存取的问题,因此使用的协议相对DAS层面更高一些。光纤网络:对于存储来说,与以太网很大的一个不同就是他对带宽的要求非常高,因此SAN网络下,光纤成为了其连接的基础。而其上的光纤协议相比以太网协议而言,也被设计的更为简洁,性能也更高。光纤交换机:这个类似以太网,如果想要做到真正的“网络”,交换机是基础。

网络文件系统

存储空间可以共享,那文件也是可以共享的。NAS(Network attached storage)相对上面两个,看待问题的层面更高,NAS是在文件系统级别看待问题。因此他面的不再是存储空间,而是单个的文件。因此,当NAS和SAN、DAS放在一起时,很容易引起混淆。NAS从文件的层面考虑共享,因此NAS相关协议都是文件控制协议。

NAS解决的是文件共享的问题;SAN(DAS)解决的是存储空间的问题。

NAS要处理的对象是文件;SAN(DAS)要处理的是磁盘。

为NAS服务的主机必须是一个完整的主机(有OS、有文件系统,而存储则不一定有,因为可以他后面又接了一个SAN网络),他考虑的是如何在各个主机直接高效的共享文件;为SAN提供服务的是存储设备(可以是个完整的主机,也可以是部分),它考虑的是数据怎么分布到不同磁盘。

NAS使用的协议是控制文件的(即:对文件的读写等);SAN使用的协议是控制存储空间的(即:把多长的一串二进制写到某个地址)

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如图,对NAS、SAN、DAS的组成协议进行了划分,从这里也能很清晰的看出他们之间的差别。

NAS:涉及SMB协议、NFS协议,都是网络文件系统的协议。

SAN:有FC、iSCSI、AOE,都是网络数据传输协议。

DAS:有PATA、SATA、SAS等,主要是磁盘数据传输协议。

从DAS到SAN,在到NAS,在不同层面对存储方案进行的补充,也可以看到一种从低级到高级的发展趋势。而现在我们常看到一些分布式文件系统(如hadoop等)、数据库的sharding等,从存储的角度来说,则是在OS层面(应用)对数据进行存储。从这也能看到一种技术发展的趋势。

2、跑在以太网上的SAN

SAN网络并不是只能使用光纤和光纤协议,当初之所以使用FC,传输效率是一个很大的问题,但是以太网发展到今天被不断的完善、加强,带宽的问题也被不断的解决。因此,以太网上的SAN或许会成为一个趋势。

FCIP

如图两个FC的SAN网络,通过FCIP实现了两个SAN网络数据在IP网络上的传输。这个时候SAN网络还是以FC协议为基础,还是使用光纤。

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iFCP

通过iFCP方式,SAN网络由FC的SAN网络演变为IP SAN网络,整个SAN网络都基于了IP方式。但是主机和存储直接使用的还是FC协议。只是在接入SAN网络的时候通过iFCP进行了转换

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iSCSI

iSCSI是比较主流的IP SAN的提供方式,而且其效率也得到了认可。

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对于iSCSI,最重要的一点就是SCSI协议。SCSI(Small Computer Systems Interface)协议是计算机内部的一个通用协议。是一组标准集,它定义了与大量设备(主要是与存储相关的设备)通信所需的接口和协议。如图,SCSI为block device drivers之下。

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      从SCIS的分层来看,共分三层:

  • 高层:提供了与OS各种设备之间的接口,实现把OS如:Linux的VFS请求转换为SCSI请求

  • 中间层:实现高层和底层之间的转换,类似一个协议网关。

  • 底层:完成于具体物理设备之间的交互,实现真正的数据处理。

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