新手指南 NAS存儲裝置解析---NAS技術分析

3、NAS技術分析
　　NAS的全稱爲Network-Attached Storage，人們一般稱之爲「網絡附加存儲」或「網絡存儲設備」。NAS開始做爲一種開放系統技術是由Sun公司於上個世紀80年代中期推出的NFS開始的。它是一種向用戶提供文件級服務的專用數據存儲設備，直接連到網絡上，再也不掛接服務器後端，避免給服務器增長I/O負載。
　　1.NAS所使用的協議
　　NAS目前採用的協議是NFS和CIFS。NFS(Network File System)協議是1985年由Sun公司開發的基於Unix環境下的網絡文件系統。它採用TCP/IP，其主、從連線可覆蓋整個互聯網。也就是說，處在不一樣區域的NFS客戶機也可經過互聯網分享相隔×××的另外一臺NFS服務器的文件檔案。NFS是Unix系統間實現磁盤文件共享的一種方法，支持應用程序在客戶端經過網絡存取位於服務器磁盤中數據的一種文件系統協議。相比之下，SAN採用的網絡文件系統，做爲高層協議，須要特別的文件服務器來管理磁盤數據，客戶端以邏輯文件塊的方式存取數據，文件服務器使用塊映射存取真正的磁盤塊，並完成磁盤格式和原數據管理。
　　CIFS(Common Internet File System)則是由微軟開發，用於鏈接Windows客戶機和服務器的通用互聯網文件系統。後來通過Unix服務器廠商的從新開發後，它可用於鏈接Windows客戶機和Unix服務器，執行文件共享和打印等任務。它最先的由來是NetBIOS，這是微軟開發的在局域網內實現基於Windows名稱資源共享的API。以後，產生了基於NetBIOS的NetBEUI協議和NBT(NetBIOS OVER TCP/IP)協議。NBT協議進一步發展爲SMB(Server Message Block Potocol)和CIFS協議。其中，CIFS用於Windows系統，而SMB普遍用於Unix和Linux，二者可互通。SMB協議還被稱做LanManager協議。CIFS可籍由與支持SMB的服務器通訊而實現共享。
　　2.NAS的構成和拓撲結構
　　對於NAS網絡存儲設備自身而言，它是直接鏈接到網絡上，而不需像一般的存儲設備那樣掛接在服務器後，這樣可最大程度減少服務器的I/O負載。下圖是NAS的結構圖。
　　


　　(圖01，NAS結構圖)
　　NAS從結構上能夠分解爲存儲設備、網絡部分、控制器部分三部分。
　　存儲設備但是磁盤和磁帶，或是RAID磁盤陣列。由於NAS的市場定位，在SAN中採用的FC(Fiber Channel)技術和Fabric交換技術因爲其成本較高，在中低端幾乎沒有選用。而SCSI技術則是在中端和部分高端NAS中普遍採用的技術。另外，iSCSI給存儲帶來了一個嶄新的發展方向，SATA和SATA300等IDE技術也有用在低端NAS的存儲設備上。這類存儲設備擁有一個共有的特色就是低成本優點。
　　網絡部分可支持各類網絡技術，支持多種網絡拓撲。雖然NAS理論上可支持各類拓撲結構和網絡協議，但因爲以太網技術是目前最廣泛的一種局域網技術，特別是快速以太網絡技術，數據傳輸率已經達到了1Gbps，且正在推出10Gbps的標準和技術，這些都肯定了以太網技術的霸主地位，所以以太網是NAS設備一般採用的技術。
　　控制器部分從結構和功能上講就像是一個有着本身的CPU和本身的操做系統的瘦服務器(Thin Server)，NAS其實是一個專用的網絡文件服務器。
　　NAS網絡存儲設備是直接經過數據網絡向客戶段提供文件共享的，它所鏈接的網絡介質能夠是局域網、廣域網。下圖是一種比較典型的NAS拓撲結構。
　　
　　(圖02，典型的NAS拓樸結構) 　　NAS與傳統的以太網相連，使用的是TCP/IP協議，當需進行文件共享和訪問時則利用NFS和CIFS以溝通Windows NT或Unix系統。NAS的這種結構奠基了它自身的優勢，那就是配置靈活、管理方便，另外成本較低，不須要配置額外的網絡配件。但由於NAS是直接與網絡相連的，無疑在數據傳輸時會增長網絡負擔，一旦發生網絡擁塞，其性能會大幅降低。因此NAS自身要受到網絡傳輸能力的制約。 　　3.NAS的核心操做系統 　　NAS做爲一種專用的網絡文件服務器，就像其餘服務器或PC同樣須要核心操做系統的支持。NAS操做系統一般須要實現4個方面的功能:設備驅動功能、設備管理功能、文件共享服務功能和應用系統功能。 　　應用系統 　　CIFS服務器,NFS服務,其餘文件共享服務, 　　本地文件系統,卷管理器,, 　　TCP/IP驅動程序,存儲設備驅動,, 　　目前，NAS操做系統大體能夠分爲三類， 　　1.以FreeBSD/Linux等開放源碼的通用網絡操做系統爲藍本，進行從新優化構建而成的操做系統。由於源碼開放的緣由，這類操做系統所需的成本較低，性能也不錯，受到不少用戶的歡迎。 　　2.以Microsoft的SAK爲基礎而開發的，例如Windows Storage Server 2003(WSS 2003)。SAK是微軟公司專門爲存儲系統進行優化的NAS操做系統，比普通的Windows操做系統簡單。因爲Windows系列是目前人們使用最爲普遍的操做系統，也是各類存儲管理軟件和備份軟件首要支持的平臺之一，所以它的最大優點在於可輕易與第三方存儲管理軟件及備份軟件集成。 　　3.基於VxWork等專有的高效嵌入式操做系統開發而成。