存儲系列

存儲系列名詞

專有名詞簡介：

• PCI-E全稱是PCI Express，是新一代的總線接口。
• SSD:固態驅動器（Solid State Disk或Solid State Drive，簡稱SSD），俗稱固態硬盤，固態硬盤是用固態電子存儲芯片陣列而製成的硬盤，由於臺灣英語裏把固體電容稱之爲Solid而得名。SSD由控制單元和存儲單元（FLASH芯片、DRAM芯片）組成。固態硬盤在接口的規範和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的徹底相同，在產品外形和尺寸上也徹底與普通硬盤一致。被普遍應用於軍事、車載、工控、視頻監控、網絡監控、網絡終端、電力、醫療、航空、導航設備等諸多領域。
• DDR4:DDR4內存是新一代的內存規格。2011年1月4日，三星電子完成史上第一條DDR4內存。DDR4相比DDR3最大的區別有三點：16bit預取機制（DDR3爲8bit），一樣內核頻率下理論速度是DDR3的兩倍；更可靠的傳輸規範，數據可靠性進一步提高；工做電壓降爲1.2V，更節能。

• 何爲NVMe？Non-Volatile Memory Express，非易失性存儲器標準，是跑在PCIe接口上的協議標準。NVMe的設計之初就有充分利用到PCIe SSD的低延時以及並行性，還有當代處理器、平臺與應用的並行性。SSD的並行性能夠充分被主機的硬件與軟件充分利用，相比於如今的AHCI標準，NVMe標準能夠帶來多方面的性能提高。NVMe爲SSD而生，但不侷限於以閃存爲媒介的SSD，它一樣能夠應用在高性能和低延時的3D XPoint這類新型的介質上。能。

NVMe標準是面向PCI-E SSD的，使用原生PCI-E通道與CPU直連能夠免去SATA與SAS接口的外置控制器（PCH）與CPU通訊所帶來的延時。

因此PCI-E是接口形態，NVME是配套的標準SAS

SAS

• SAS:SAS(Serial Attached SCSI)即串行鏈接SCSI，是新一代的SCSI技術，和如今流行的Serial ATA(SATA)硬盤相同，都是採用串行技術以得到更高的傳輸速度，並經過縮短連結線改善內部空間等。SAS是並行SCSI接口以後開發出的全新接口。此接口的設計是爲了改善存儲系統的效能、可用性和擴充性，而且提供與SATA硬盤的兼容性。
• SAS SSD最適合涵蓋服務器虛擬化、數據庫和聯機事務處理（online transaction processing, OLTP）等普遍的任務關鍵型和I/O密集型應用程序的外部存儲以及服務器環境。
• HCI的概念是將計算、存儲與網絡資源融合到同一個物理設備上，經過軟件的方式將其變成資源池，根據應用的須要進行資源分配。它具備高效、靈活可擴展、部署管理簡便等優點。
• SCI則是將這些資源再度分開，不過會將資源切分紅不一樣的小塊，而後任意地根據應用的須要去作組合。組合以後，不管是性能、資源使用方式，都會讓人感受就是一臺機器，而不是計算、存儲、網絡資源各自分離的設備。

• 隨着存儲陣列的發展和進步，閃存價格的大幅降低，許多生產廠商提供不一樣類型的全閃存存儲陣列，以知足IT部門的網絡文件系統/服務器消息塊 (SMB)性能需求，而採用閃存的決策過程對IT經理和專業的入人員來講變得更加複雜。

【NAS】

• NAS: 網絡存儲器，鏈接在網絡上，與ip有關。支持多種協議，如NFS、CIFS、FTP、HTTP。
• NAS（Network Attached Storage：網絡附屬存儲）按字面簡單說就是鏈接在網絡上，具有資料存儲功能的裝置，所以也稱爲「網絡存儲器」。它是一種專用數據存儲服務器。它以數據爲中心，將存儲設備與服務器完全分離，集中管理數據，從而釋放帶寬、提升性能、下降總擁有成本、保護投資。其成本遠遠低於使用服務器存儲，而效率卻遠遠高於後者。目前國際著名的NAS企業有Netapp、EMC、OUO等。

• NAS被定義爲一種特殊的專用數據存儲服務器，包括存儲器件（例如磁盤陣列、CD/DVD驅動器、磁帶驅動器或可移動的存儲介質）和內嵌系統軟件，可提供跨平臺文件共享功能。NAS一般在一個LAN上佔有本身的節點，無需應用服務器的干預，容許用戶在網絡上存取數據，在這種配置中，NAS集中管理和處理網絡上的全部數據，將負載從應用或企業服務器上卸載下來，有效下降總擁有成本，保護用戶投資。
  NAS自己可以支持多種協議（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），並且可以支持各類操做系統。經過任何一臺工做站，採用IE或Netscape瀏覽器就能夠對NAS設備進行直觀方便的管理。
  NAS將存儲設備鏈接到現有的網絡上來提供數據和文件服務。NAS服務器通常由存硬件、操做系統以及其上的文件系統等幾個部分組成。NAS經過網絡直接鏈接磁盤儲存陣列，磁陣列具有了高容量、高效能、高可靠等特徵。NAS將存儲設備經過標準的網絡拓撲結構連能夠無需服務器直接上網，不依賴通用的操做系統，而是採用一個面向用戶設計的，專門用於數據存儲的簡化操做系統，內置與網絡鏈接所需的協議，從而使整個系統的管理和設置較爲簡單。

 

• NFS：網絡文件系統，這個NFS可讓你的PC將遠程的NFS服務器分享的目錄，掛載到本地的 機器當中。對於本地機器，那個遠程的目錄就是本地的磁盤目錄同樣。
• NFS啓動前，必須先啓動RPC來提供註冊服務。不然NFS將沒法工做。
• CIFS：通用網絡文件系統，由微軟提出，用於網絡設備間文件共享，它使程序能夠訪問Internet計算機上的文件並讓其提供服務
• iSCSI: 互聯網小型計算機系統接口，由IBM開發，是一個供硬件設備使用，可在IP協議上層運行的SCSI指令集. 操做系統發送SCSI指令集，而後進行封裝，以後經過TCP/IP協議傳輸，傳到對端測，而後進行解析，解析後的結果對端進行處理，處理後再進行封裝，傳輸返回，而後再解析。
• FC：存儲使用的FC協議是指Fibre Channel，並非Fiber Channel，FC協議指網狀通道協議，由於如今業界都使用光纖爲物理載體，因此FC協議會被誤認爲光纖通道協議。FC協議有物理層、鏈路層、網絡層、傳輸層及上三層。網絡層又分爲FC-AL個和FC-Fabric。FC-AL是環路，最多128節點。FC-Fabric是網狀交換矩陣，節點數不少。上三層用於實現Login過程、名稱服務等各種服務。總之，FC是一個高速高效、即插即用的網絡。

【SAN】

• SAN: 存儲區域網絡，它直接和服務器經過線纜相連，不通過網絡，主要用於數據庫。

• 存儲區域網絡（Storage Area Network，簡稱SAN）採用網狀通道（Fibre Channel ，簡稱FC，區別與Fiber Channel光纖通道）技術，經過FC交換機鏈接存儲陣列和服務器主機，創建專用於數據存儲的區域網絡。SAN通過十多年曆史的發展，已經至關成熟，成爲業界的事實標準（但各個廠商的光纖交換技術不徹底相同，其服務器和SAN存儲有兼容性的要求）。
  SAN專一於企業級存儲的特有問題。當前企業存儲方案所遇到問題的兩個根源是：數據與應用系統緊密結合所產生的結構性限制，以及小型計算機系統接口(SCSI)標準的限制。大多數分析都認爲SAN是將來企業級的存儲方案，這是由於SAN便於集成，能改善數據可用性及網絡性能，並且還能夠減輕管理做業。

• SAN實際是一種專門爲存儲創建的獨立於TCP/IP網絡以外的專用網絡。目前通常的SAN提供2Gb/S到4Gb/S的傳輸數率，同時SAN網絡獨立於數據網絡存在，所以存取速度很快，另外SAN通常採用高端的RAID陣列，使SAN的性能在幾種專業存儲方案中傲視羣雄。
  　　SAN因爲其基礎是一個專用網絡，所以擴展性很強，無論是在一個SAN系統中增長必定的存儲空間仍是增長几臺使用存儲空間的服務器都很是方便。經過SAN接口的磁帶機，SAN系統能夠方便高效的實現數據的集中備份。
  目前常見的SAN有FC-SAN和IP-SAN，其中FC-SAN爲經過光纖通道協議轉發SCSI協議，IP-SAN經過TCP協議轉發SCSI協議。

閃存和混合閃存

混合閃存

• 混合閃存陣列：混合閃存陣列一般是SSD硬盤和HDD硬盤的組合。混合陣列容許組織利用閃存的高性能和優化級別，同時利用HDD硬盤更高容量的優點。
• 爲什麼選擇混合閃存：混合陣列旨在經過將閃存與HHD硬盤混合來提升每秒輸入/輸出操做數(IOPS)，並減小延遲。毫無疑問，與只採用HDD硬盤相比，其性能有所提升。可是，因爲使用不一樣類型工做負載的混合解決方案的性能數據各不相同，所以IT管理人員不會看到確切的數字。擁有依賴於HDD硬盤的存儲基礎設施的組織發現，添加一些閃存用於存儲元數據或爲某些關鍵業務應用程序提供更有意義的數據，而且能夠知足應用程序性能需求。它還容許組織從現有的傳統設備中逐漸過渡，從而實現更高的性能水平，同時不會支付全閃存那樣更高的成本。
• 混合閃存優點：混合解決方案提供更高的適應性和效率。傳統HDD硬盤一般能夠存儲大量的數據。但也有一個缺點，存儲陣列性能急劇降低。經過將閃存速度與HDD硬盤的容量相結合，在混合閃存性能和容量之間提供了平衡。

當用戶考慮存儲容量的成本，而且很是適合中低端交易環境時，採用混合閃存成本更低。它也能夠被視爲一種一箭雙鵰的選擇：比所有采用HDD硬盤解決方案的性能更高，而且比採用全閃存的成本更低。

• 混合閃存的缺點：混合閃存性能沒法與全閃存解決方案相匹敵。可是，根據企業的需求，採用混合存儲就能夠知足存儲需求，由於許多現代存儲解決方案能夠提供高達數千的IOPS。但在某些狀況下，應用程序會更多地應用在閃存存儲層，這可能致使閃存不堪重負，並下降應用程序的性能。因爲用戶最終混合使用SSD硬盤和HDD硬盤，所以須要管理自動分層，這種方法並不徹底有效：自動分層設計沒法跟上不斷變化的應用程序工做負載的發展。此外，混合閃存仍然佔用大量的機架空間、電源和冷卻資源，所以用戶最終仍是要支付更多的費用。

全閃存

全閃存的應用獲得快速增加，能夠提供與混合閃存相同的容量，並可以在更小的空間內提升性能。全閃存使IT組織可以下降功耗、物理機架空間需求、混合閃存解決方案的功耗，而且具備下降散熱需求等優點。

閃存產品在最初推出時，價格很昂貴，並在有限的方式下使用，例如僅用於性能驅動的應用程序的子集。而隨着閃存價格大幅下跌，下降了使用門檻。

• 爲何採用全閃存：若是組織主要關注的是佔地面積較小的解決方案中具備更高的性能，採用全閃存陣列是不錯的選擇。因爲數據存儲在固態磁盤或NAND芯片上，這種類型的解決方案能夠提供數百萬的IOPS。
• 全閃存的優點：全閃存系統由重複數據刪除和壓縮組成，可知足高容量需求。例如，用戶能夠在8U機架解決方案中存儲數PB的可用數據，使用全閃存每個月產生約3-4kWh的能耗。相比之下，典型的高端混合閃存系統能夠佔用接近100U的機架空間，以容納1PB的可用數據，而無需重複數據刪除和壓縮，每個月的能耗約爲19-20kWh。

全閃存都基於SSD/NAND技術，而沒有移動部件：使用閃存快速讀/寫和執行I/O操做。僅憑性能優點，就值得在全閃存上運行任務關鍵型應用程序，在這些應用程序中，更快的讀/寫/刪除響應時間會產生巨大的性能差別。全閃存還利用了快速40G以太網交換機，這已成爲一種常態。

但性能並非僅有的優點。因爲採用的是全閃存，所以不涉及分層，所以其工做要快得多。此外，文件存儲備份在更快的時間內完成，這使用戶可以知足與內部客戶簽定的任何服務級別協議(SLA)。

全閃存陣列的體積一般更小，佔用存儲機架上的空間更少。此外，因爲閃存沒有移動部件，因此功耗更低。此外，因爲產生熱量的組件更少，所以冷卻能耗也更少。實際上，使用全閃存解決方案與混合解決方案相比，機架/電源和散熱的數量減小了75%-80%(對於100PB的數據)，並大幅減小機架、電源、冷卻等基礎設施的成本。

• 全閃存的缺點：當用戶查看原始數據時，採用全閃存產品成本高昂，但其性能是全閃存解決方案的真正優點，這每每會說服IT管理人員選擇全閃存解決方案。

總結：只有我的和IT團隊真正瞭解組織當前的存儲環境，才能根據目標和財務預算預測將來需求。組織須要作出明智的戰略性存儲決策，務必肯定當前面臨的存儲挑戰，理解當前和將來的任務，並在執行、限制、成本等方面解決關鍵問題。

 存儲系列 【轉載】

 

存儲區域網絡(SAN)是以一種結構鏈接的存儲，一般經過交換機鏈接，使許多不一樣的服務器可以輕鬆訪問存儲設備。從服務器應用程序和操做系統的角度來看，訪問SAN中的數據存儲或直接鏈接的存儲之間沒有明顯區別。存儲區域網絡(SAN)與直接鏈接存儲(DAS)同樣，能夠對數據進行塊訪問。

 

 

 

網絡附加存儲(NAS)是一種遠程文件服務方法。它不是在文件系統上使用軟件，而是使用遠程協議(如SMB或NFS)將文件訪問重定向到另外一設備。該設備做爲具備本身的文件系統的服務器運行，處理文件I/O，並啓用文件共享和集中數據管理。

 

SAN與NAS的決策一般歸結爲用戶存儲的數據類型。在比較SAN與NAS時，請記住NAS最終會將文件I/O請求轉換爲附加到其上的存儲設備的塊訪問。SAN也是結構化數據的首選，結構化數據是駐留在關係數據庫中的數據。雖然NAS能夠處理結構化數據，但它一般用於非結構化數據，非結構化數據主要由文件、電子郵件、社交媒體、圖像、視頻、通訊以及關係數據庫以外的幾乎任何類型的數據組成。

 

用於存儲的對象I/O變得更加廣泛，這主要歸功於其在雲存儲中的巨大用途。所以，與塊存儲一塊兒使用的SAN與具備文件存儲的NAS之間的明顯區別變得模糊。

 

當供應商從塊或文件轉移到對象I/O以知足其存儲需求時，用戶仍然但願以他們習慣的方式訪問數據：塊存儲用於SAN或文件存儲用於NAS。供應商提供的系統具備前端系統，可呈現NAS或SAN體驗，然後端則基於對象存儲。

 

文件vs.塊vs對象

 

文件I/O以與用戶在計算機上的驅動器上相同的方式讀取和寫入數據，使用分層結構，文件夾內的文件能夠位於更多文件夾中。NAS系統一般使用這種方法，它有許多好處：

 

當使用NFS和SMB(最多見的NAS協議)時，用戶能夠像本地和外部驅動器同樣複製和粘貼文件或整個文件夾。

 

IT部門能夠輕鬆管理這些系統。

 

塊I/O將每一個文件或文件夾視爲更小數據位的各類塊，並將每一個塊的多個副本分佈在SAN系統中的各類驅動器和設備上。這種方法的好處包括：

 

更高的數據可靠性。若是一個驅動器或多個驅動器發生故障，仍可訪問數據。

 

更快的訪問。文件能夠從最靠近用戶的塊從新組裝，不須要經過文件夾層次結構。

 

對象I/O存儲將每一個文件視爲單個對象，相似於文件I/O，而且沒有嵌套文件夾的層次結構，如塊I/O。使用對象存儲，全部文件或對象都放入一個巨大的數據池或平面數據庫中。基於已經與文件相關聯或由對象存儲操做系統(OS)添加的元數據來找到文件。

 

對象存儲是三種方法中最慢的，主要用於雲文件存儲。可是，訪問元數據的方式的最新進展以及對快速閃存驅動器的使用的增長縮小了對象、文件和塊之間的速度差距。

 

NAS vs.SAN的使用

 

SAN與NAS的主要區別在於每種類型的存儲方式對用戶的影響。

 

NAS系統或設備經過標準以太網鏈接到網絡，所以在用戶看來就像任何其餘網絡鏈接設備同樣。用戶鏈接到NAS訪問它上面的文件。NAS設備具備管理用戶計算機請求的任何數據的寫入和讀取的操做系統。

 

一旦將其安裝在用戶的計算機上，SAN將顯示爲本地驅動器。這意味着它將做爲本地驅動器運行，用戶計算機上的操做系統將處理讀取或寫入數據的命令。這使用戶能夠像對待任何其餘本地驅動器同樣對待它，包括在其上面安裝軟件的能力。

 

SAN vs.NAS的鏈接

 

NAS系統能夠是單個設備中的一個服務器或一組驅動器或服務器。這可讓NAS系統直接鏈接到網絡，一般使用鏈接到以太網交換機的以太網電纜。

 

相反，SAN是由網絡結構(如iSCSI或光纖通道)鏈接在一塊兒的驅動器、設備或服務器池。

 

以太網和光纖網絡多年來一直以速度爲基礎進行競爭。然而，這種優點一直體如今結構上，由於它具備更直接的鏈接，而沒必要經過以太網鏈接的TCP/IP處理。鑑於此，當數據速度相等時，結構最終具備I/O速度優點，由於當數據在存儲和用戶之間傳輸時，數據的接觸次數較少。

 

NAS的優點

 

易用性是NAS的一個關鍵優點。NAS系統中的元數據具備層次性和可讀性。用戶可使用簡單的文件系統瀏覽器來查看文件名，並將它們組織成易於命名的文件夾。

 

使用NAS，用戶能夠協做和共享數據，不管他們身在何處。NAS能夠輕鬆地從任何聯網設備訪問文件和文件夾。

 

NAS還以低於SAN的成本提供高容量。NAS設備將存儲合併到一個地方，並支持數據管理和保護任務，如歸檔、備份和雲存儲。NAS能夠處理非結構化數據，例如音頻、視頻、網站、文本文件和微軟Office文檔。

 

NAS設備能夠配備更多或更大的磁盤以擴展存儲容量。這種方法稱爲放大NAS。它們也能夠彙集在一塊兒以進行橫向擴展存儲。高端NAS設備能夠容納足夠的磁盤來支持RAID。

 

NAS支持兼容便攜式操做系統接口的文件訪問，便於集中管理安全性和文件訪問，並確保多個應用程序能夠共享橫向擴展NAS設備，而無需一個應用程序覆蓋另外一個應用程序正在使用的文件。

 

NAS的缺點

 

NAS速度不夠快，沒法知足高性能應用的需求。若是有太多的用戶在同時請求系統的狀況下可能讓系統崩潰，它可能會進一步減速。然而，在更新的NAS系統中，不管是與HDD結合使用仍是做爲全閃存系統，均可以緩解速度問題。

 

NAS可能會出現可擴展性問題。添加太多NAS設備可能致使NAS蔓延，尤爲是在必須單獨管理全部設備的狀況下。集羣或橫向擴展NAS被設計用於緩解該問題。

 

數據完整性可能會成爲一個問題，由於文件系統會在邏輯或物理磁盤卷中存儲元數據和文件內容。若是文件服務器斷電，系統必須執行文件系統檢查(也稱爲fsck)以驗證數據的狀態。根據NAS系統，執行文件系統檢查(也稱爲fsck)所涉及的延遲可能很大。

 

NAS使用RAID也可能存在問題，由於RAID達到了可擴展性限制。重建時間可能須要數天的時間，這種狀況只會隨着多TB容量驅動器變得更加廣泛而變得更糟。

 

SAN的優勢

 

SAN將原始存儲視爲IT能夠在須要時集中管理和分配的資源池。因爲SAN經過網絡結構鏈接，所以使用SAN的數據傳輸和訪問速度比NAS快，全部一切都如此。

 

SAN系統具備高度可擴展性。能夠根據須要添加容量。部署SAN的其餘緣由包括持續可用性和彈性。高可用性SAN設計爲沒有單點故障，從高可用性SAN磁盤陣列和帶有冗餘關鍵組件和SAN冗餘鏈接的交換機開始。

 

SAN的缺點

 

成本和複雜性是SAN的主要缺點。這些系統的硬件很昂貴，而構建和管理它們須要專業知識和技能。

 

SAN遠比NAS複雜，有專用線纜，一般是光纖通道，但可使用以太網，以及專用交換機和存儲硬件。光纖是專門爲存儲而開發的，由於在過去十年中，在協議取得進展以前，以太網不夠可靠，沒法傳輸數據塊。但光纖通道SAN須要專業知識以及專用鏈接。

 

雖然SAN具備高度可擴展性，但垂直擴展SAN陣列的能力有限。一旦達到向上擴展限制，就必須移動到更高性能的存儲陣列或添加多個存儲陣列。愈來愈多的SAN磁盤陣列經過支持橫向擴展來避免這個問題，其中添加了可同時擴展容量和性能的存儲節點。

 

DAS如何適應

 

DAS(直連式存儲)是未鏈接到網絡的專用服務器或存儲設備。DAS最簡單的例子是計算機的硬盤。要訪問DAS上的文件，用戶必須可以訪問物理存儲設備。

 

DAS能夠賽過NAS，特別是對於計算密集型軟件程序。可是在使用DAS時，必須單獨管理每一個設備上的存儲，從而增長了系統管理的複雜性。DAS系統一般不提供SAN和NAS中常見的高級存儲管理特性，如複製、快照和瘦配置。

 

DAS也不能實現多個用戶之間的共享存儲。而且由於只有一個主機訪問DAS設備，因此只有一部分可用存儲最終被使用。

 

統一存儲的興起

 

統一存儲的出現使存儲管理員能夠靈活地在同一陣列上運行塊或文件。這些多協議系統在一個存儲平臺上整合基於SAN塊的數據和基於NAS文件的數據。客戶能夠從SAN或NAS開始，稍後再添加支持和適當的鏈接。或者他們能夠購買支持SAN和NAS的存儲陣列。

 

統一存儲的優缺點

 

《計算機週刊》編輯Antony Adshead與GlassHouse公司前技術顧問(現爲戴爾EMC的顧問工程師)Andrew White談論統一存儲的挑戰和好處。

 

統一存儲使用文件和塊協議。它可使用文件協議(如SMB和NFS)以及塊協議(如FC和iSCSI)。

 

這些系統的一個優勢是它們比傳統存儲系統須要更少的硬件。更新的統一存儲產品正在整合雲存儲和存儲虛擬化。

 

主板可能孕育將來

 

現在最大的動做和興奮來自於經過結構擴展非易失性存儲器(NVMe)協議。

 

NVMe協議是將閃存設備直接鏈接到計算機主板的最快方式，經過外圍組件互連高速總線進行通訊。它的性能遠遠超過經過SATA鏈接的SSD硬盤。想象一下，若是能夠在整個SAN系統上整合這種快速的NVMe鏈接將會有什麼樣的體驗。

 

公平地說，NVMe不能用於在遠程最終用戶和存儲陣列之間傳輸數據，所以必須使用消息傳遞層。這使得NVMe看起來更像是一個以太網鏈接的NAS系統，它使用以太網的TCP / IP協議來處理數據移動。但NVMe over Fabrics開發人員正致力於使用遠程直接內存訪問(RDMA)來使該消息傳遞層對速度的影響最小。在提出的各類類型的RDMA中，有融合以太網上的RDMA，全球互聯網廣域RDMA協議和InfiniBand，它們被用於高性能計算系統。