分布式存储与传统内存架构

随着主机、磁盘、网络等科技的演进，对于承载大量数据传输的服务器来说，服务器内置储存空间，或者说内置磁盘通常不足以满足存储需要以及仍然可满足规定，但各个服务器之间独立，严重下降了磁盘的利用率。因此，在外置内存之外，服务器需要采取内置储存的方法扩充内存空间分布式存储架构，今天IT君给你们分享一下当前主流的存储架构。

DAS存储是最为常见的存储方式之一，特别是其是在体量非常小的企业中。由于企业本身数据量不大，且光纤交换机等设施费用高昂，因此基本都配备高密度的储存服务器或者服务器后接JBOD等方式，这种手段的存储属于DAS架构。

对于DAS存储，其实可以是在服务器内部直接联结磁盘组，或者借助外接线连接磁盘阵列两种形式。对于外联的方法一般是借助SAS线进行联结，其实通过FC进行服务器与磁盘阵列的联接也可以理解为DAS存储方式，并没有严格的定义。对于通过SAS方式直连的DAS通常必须借助硬件RAID卡或者软RAID的方法实现磁盘的冗余保护，防止因为磁盘故障造成整个储存系统的不只用而丢失数据。同时，采用该种方法的储存一般还必须在主机端加装备份工具对数据进行定期备份，以避免设备故障造成数据损坏。

无论直连式存储还是服务器主机的扩充，从一台服务器扩展为多台服务器组成的群集(Cluster)，或储存阵列容量的扩充，都会导致业务平台的停机，从而帮企业带来经济损失，对于银行、电信、传媒等产业7×24的关键业务平台，这是不可接受的。并且直连式存储或服务器主机的更新扩展，只能由原设施厂商提供，往往受原设施厂商限制。

网络储存设施 (Network Attached Storage，NAS)，从名称上可以看出是其可以借助以太网方式接入并进行访问的传输方式。简单来说NAS就是一台在网络上提供文档共享服务的的网路传输服务器。NAS存储设备可以直接连接在以太网中，之后在该网络域内的不同类型操作系统主机都可以推动对该设施的访问。使用者可以借助某些形式（例如linux下的mount命令）将传输服务挂载到本地进行访问，在本地呈现的就是一个文件目录树。我们所熟知的NFS其实就是一个NAS存储方式，NFS服务器就是NAS存储设备，我们可以借助开源工具建立该种种类的储存设施，当然市面上也有众多成熟的产品。

NAS与特色的直接储存设施不同的地方在于NAS设备一般只提供了资料存储、资料存取、以及相关的管控功能，不会与其他业务混合推进，这样就降低该设施的稳定性，减少故障的出现几率。NAS的型式很多样化，可以是一个大量制造的嵌入式设备，也可以在通常的手机上执行NAS的硬件。NAS用的是以文档为单位的通信协议，这些通信协议都是标准协议，目前非常顶尖的是NFS和CIFS两种。其中NFS在UNIX系统上最常见，而CIFS则在Windows系统就会使用。

目前还有一些开源的硬件实现了NAS的功能，例如FreeNAS和Openfiler 等开源工具。其中FreeNAS的开放源码NAS软件用的就是精简版的FreeBSD操作系统，它可以在通常的手机软件上执行，而商业化的嵌入式设备用的则是封闭源码的操作系统和通信协议程式。而Openfiler则可把标准x86/64架构的平台成为一个强大的NAS、SAN存储和IP存储网关，为管理员提供一个强大的管理系统，并可能应付将来的存储需求。

NAS产品有一个比较大的优势是真正即插即用。NAS设备通常支持多计算机系统，用户借助网络支持协议能开启同样的文档，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的应用十分灵活。

SAN存储 （存储区域网络Storage Area Network）也即存储区域网络，这个是借助某些交换机（例如光纤交换机或者IB交换机等）连接传输阵列和服务器主机等设施，形成一个专用的存储网络。其概念的核心是产生一个存储网络，该网络是专有网络，不同于NAS中的以太网，这种网络通常能够与现有以太网实现互联互通。所谓的专用存储网络主要表现在通讯设施跟协议上，目前主流的是FC-SAN，也就是基于FC设备及通讯协议的传输区域网路。

鉴于上述特点，后面有演进出一种基于以太网的SAN存储方式，这个就是我们一般所说的iSCSI。这种存储方式虽然是运用TCP/IP协议实现了对SCSI协议的封装。 主机端相当于CS架构的客户端，而存储端则是服务端。该种方法SAN存储的特点是推动存储网络与传统以太网的互联互通。特别是万兆网的普及，基于iSCSI的SAN解决方案开始应用，与光纤通道技术相比较而言，这种科技具备良好的性能，而且售价便宜。

SAN存储的防护特性促使存储设施可以推动更多的附加功能，从而提高传输平台的可靠性、可用性和利用率等。比如在传输设备端推动容灾软件，可以即时的将数据备份到其他数据中心的储存设施。或者在传输设备降低压缩以及去重功能，从而提升传输设备的利用率等。

因为SAN解决方案是从基本用途剥离出储存功能，所以运行转储操作就无需考虑他们对网络总体性能的制约。SAN方案也因而管理及集中控制实现简化，特别是对于全部储存设施都集群在一起的之后。最后一点，光纤接口提供了10公里的联接长度，这促使推动物理上分离的、不在机房的存储变得更加易于。

SAN和NAS都是通过网络的方法推动了业务服务器与储存设施的联接和访问，但它们是有别的后者在业务服务器上呈现的是一个磁盘，需要格式化成文件系统后使用；而后者在业务服务器上呈现的是文件系统。

所谓统一存储其实在构架上与上述两种方式并没有差异，只是将上述两种形式融合到一台物理设施中，并可以同时对外提供SAN和NAS服务。该设施的后端接口能支持FC 8Gb、iSCSI 1Gb和iSCSI 10Gb，后端具备SAS 6Gb硬盘扩充接口，可支持SAS、SATA硬盘及SSD固态硬盘具备独特的扩展能力。实现FC SAN与IP SAN、各类存储介质的完美融合，有效整合用户现有存储网络构架，实现高性能SAN网络的统一推进和集中管理分布式存储架构，以适应业务和应用变化的动态需求。主机接口及内存插槽均配备模块化设计，更换主机插槽或磁盘扩展接口，无须更换固件，可大大简化升级维护的难度跟工作量。

分布式存储是一种数据传输科技，通过网络使用企业中的每台机器上的磁盘空间，并将这种分散的储存资源构成一个虚拟的储存设施，数据分散的储存在企业的各个角落。传统的网络传输平台运用集中的储存服务器存放所有数据，存储服务器成为平台性能的短板，也是可靠性和安全性的焦点，不能满足存储应用的必须。分布式网络传输平台运用能扩充的系统构架，利用多台存储服务器分担存储负荷，利用位置服务器定位传输信息，它不但增加了平台的可靠性、可用性和存取效率，还容易扩展。

如图5所示，分布式存储使用的设施通常是常规服务器，而非内存设备。分布式存储通过非标准协议推动服务器上传输资源的整个，并进行传输资源池化和虚拟化处理，最后展现给用户某种方式（块内存以及文件传输）的储存空间。分布式存储有其特异性，其使用的只是标准协议，因此一般必须在应用服务器安装其客户端软件实现内存空间的虚拟呈现，以及请求的处理。

由于分布式存储拓扑结构的复杂性，其发生故障的几率也大大增加了。因此，对于分布式存储需要推动基于网络的数据冗余、数据保护和数据容错等功能，确保在发生任何异常状况（例如硬盘、网卡、交换机和服务器等）下储存平台的可用性和可靠性。

Server SAN其实只是分布式存储的一种，由于其非常新，目前没有一个具体的定义。 Server San应该是一个利用硬件将基于DAS存储（包含闪存卡，直连存储）的集合，做成一个能共享的SAN存储网络。

SAN存储区域网，大家都更熟知。普遍使用的就两种： FC SAN和ISCSI SAN。这两种结构是借助FC网络以及IP网络将储存设施置于一个共享的环境中心，让分布式的服务HA，应用迁移，数据复制等都可以借助这套网络推动。但是你们注意了，这套SAN网络是最贵的，管理出来是很麻烦的。 在这些的环境以下，很多SAN环境中会有一部分直连存储我们根本没有用上：比如直连存储卡，本地硬盘等。

从实际的应用中，直连存储的精度是很大的：PCI-E直接至数据端，比经过FC协议的转换需要快。而且成本低。 Server SAN是一个最新的概念：将分布在各个服务器上的直连存储通过硬件的形式融合成一个统一的SAN存储平台。有点类似微软在云计算上做的工作，将上万台服务器组成一个超级计算机。 现在Server San已经不是一个概念了，在微软和facebook的数据中心已经长期使用了。最经典的案例就是VMware中的vSAN 了。

本文来自微信公众号 itworld123

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