DAS、 NAS、和 SAN 概述

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什么是 DAS

几乎所有服务器都提供内置存储或直接连接存储(
direct-attached storage
DAS

DAS 可以包括物理上位于服务器内部或直接与外部阵列连接的磁盘,或者通过
USB 电缆或替代连接器(
alternativeconnector
连接到服务器的磁盘。
但是,由于您将
DAS 存储器物理连接到服务器,如果服务器发生故障,则存储将不可访问。
DAS 具有各种磁盘类型,例如串行
ATA
Serial ATA
SATA),串行连接
SCSI
serial attached SCSI
SAS)或固态驱动器(
solid-state drive
SSD)。
这些磁盘类型都提供不同的速度和性能级别,并且具有各自的优点和缺点。

使用 DAS 的优点

典型的
DAS 系统具有包括多个硬盘驱动器的数据存储设备,其通过主机总线适配器(
host bus adapterHBA)直接连接到计算机。

DAS 和计算机之间没有网络设备(集线器,交换机或路由器),而是存储器直接连接到利用它的服务器。
因此,
DAS 是最容易部署和维护的存储系统。DAS 通常是可用的最便宜的存储,
并且可以以各种速度和大小广泛使用以适应不同的安装
此外,它的价格优势非常强,并且非常容易配置。
在大多数情况下,你只需简单插上设备,保证
Windows 操作系统能识别它,然后使用
Disk Management 功能来配置磁盘即可。

使用 DAS 的缺点


DAS 本地存储数据使数据集中化更加困难,因为数据在多个服务器上。
这可能会使备份数据更加复杂,用户可能会发现更难找到他们想要查找的数据
此外,如果
DAS 连接的任何一个设备遭受电源中断,该设备上的存储将不可访问。

使用
DAS,向服务器分配更多存储可能比使用
SAN 更复杂。
使用
DAS,需要在服务器中安装物理磁盘,而使用
SAN,可以向服务器提供现有未分配的存储以扩展存储,而无需物理访问服务器。

什么是 NAS?


NAS 是连接到专用存储设备的存储,然后通过网络访问。
NAS
DAS 不同,因为存储不直接附加到每个单独的服务器,而是可以通过网络访问许多服务器。
NAS 有两个不同的解决方案:低端设备(仅限
NAS)和与
SAN 集成的企业级
NAS

每个
NAS 设备具有专用操作系统,可以控制该设备上的数据访问,从而减少了与其他服务器服务共享存储设备所需的开销。
Windows Storage Server
Windows Server 2016 的一项功能,是
NAS 软件的一个示例。

NAS 设备通常提供对存储的文件级访问,这意味着存储中的数据只能作为文件和文件夹访问,您必须使用通用
Internet 文件系统(
Common Internet File System
CIFS),服务器消息块(
Server MessageBlock
SMB)或网络文件系统(
network file system
NFS)来访问文件。

要启用
NAS,您需要一个存储设备。通常,这些设备没有任何服务器接口,例如键盘,鼠标和监视器。要配置设备,需要提供网络配置,然后通过网络来访问设备。然后,您可以使用
NAS 的名称和您创建的共享在设备上创建共享文件夹。这些共享然后可由网络的用户访问。

使用 NAS 的优点

NAS 对哪些正在寻找一个简单和具有成本效益的方式实现快速数据访问的组织来说是一个理想的选择,
它应用在在文件级,多个客户端。
NAS 用户受益于性能和生产力的提高,因为
NAS 设备的处理能力专用于文件分发。

NAS 也适合作为中等价格的解决方案进入市场。
它不贵,但它的以下方式比
DAS 适合于更多的需求:

NAS 存储通常比
DAS 大得多。

NAS 通常包括用于数据冗余的独立磁盘冗余阵列(
RAID)。

NAS 为所有关键文件提供单一位置,而不是通过使用
DAS 将其分散在各种服务器上。

NAS 以实惠的价格提供集中存储。

可从任何操作系统访问
NAS 设备。它们通常具有多协议支持,并且可以同时通过
CIFS
NFS 提供数据。例如,
Windows
Linux 主机可以同时访问
NAS 单元。

NAS 也是即插即用(
Plug and Play
PNP)解决方案,易于安装,部署和管理,无论您是否有
IT 人员。

使用 NAS 的缺点

NAS 从技术角度考虑比
SAN 慢。
您通常使用以太网协议(
Ethernet protocol
访问
NAS,它主要依赖于支持
NAS 解决方案的网络。
因此,
NAS 通常用作文件共享/存储解决方案,但您不能(并且不应该尝试)将其用于
Microsoft Exchange Server
Microsoft SQL Server 等数据密集型程序。

NAS 对于中小型企业来说是可负担的,但是提供较少的性能并且可能比
SAN 更不可靠。
因此,大多数大型企业使用
SAN 而不是
NAS

什么是
SAN?

第三种类型的存储是
SAN,其是将计算机系统或主机服务器连接到高性能存储子系统的高速网络。

SAN 通常包括各种组件,例如
HBA,用于帮助路由流量的特殊交换机,以及具有用于存储的逻辑单元号(
logical unit numbers
LUN)的存储磁盘阵列。

SAN 允许多个服务器访问存储池,其中任何服务器都可以访问任何存储单元。但是,因为
SAN 使用网络,您可以使用它连接许多不同的设备和主机,并从几乎任何地方提供对任何连接的设备的访问。

SAN 提供块级访问。这意味着,
它不是使用文件访问协议来访问磁盘内容作为文件,
SAN 通过使用协议,
如以太网光纤通道(
Fibre Channel over Ethernet)或
Internet SCSI
iSCSI
将数据块直接写入磁盘。如今,大多数
SAN 解决方案提供
SAN
NAS。后端头单元(
head unit
,磁盘和技术是相同的,访问方法是唯一的变化。企业通常通过以太网或
iSCSI 上的光纤通道将块存储从
SAN 配置到服务器,而
NAS 服务通常通过
CIFS
NFS 才可用。

使用 SAN 的优点

SAN 技术在块级别读写,这使得数据访问更快。例如,对于大多数
DAS
NAS 解决方案,如果您写入一个
8 GB 的文件,则必须读取/写入整个文件,并计算其校验和(
checksum
。但是,
使用
SAN
该文件将根据您配置 SAN 的块大小写入磁盘。此速度通过使用光纤通道和块级写入来实现,而不是通过使用校验和读取/写入整个文件。

SAN 还提供:

将存储集中到单个池中,这使得存储资源和服务器资源独立增长。它们还可以在必要时从池中启用动态存储分配。您可以根据需要增加或减少给定服务器上的存储,而无需复杂的重新配置或重新启动设备。

用于附加存储的通用基础架构,支持单个通用管理模型(
common-management model
进行配置和部署。

多个系统共享的存储设备。

直接从设备到设备的数据传输,无需服务器干预。

高度冗余。您可以通过具有多个网络设备和路径的网络部署大多数
SAN。此外,存储设备包含冗余组件,例如电源和硬盘驱动器。

使用 SAN 的缺点

SAN 技术的主要缺点是,由于其配置复杂性,您可能需要使用管理工具并具有专门的技能。
此外,它比DAS
NAS 贵得多。
入门级
SAN 通常花费与使用
DAS
NAS 设备的全负载服务器一样多的成本,并且没有任何
SAN 磁盘或配置。要管理
SAN,您必须对底层技术(包括
LUN 设置,光纤通道网络,块大小和其他因素)有深入了解。
此外,每个存储供应商通常通过使用不同的工具和功能来实现
SAN
因此,组织往往将人员专门用于
SAN部署。

注意:
您可以使用各种技术实现
SAN,最常见的选项是光纤通道和
iSCSI

使用比较和使用场景


DAS
NAS
SAN 的良好了解是您在确定最适合您需求的存储解决方案时必须采取的第一步,您应该意识到,每种存储技术都扩展了其可用功能并增加了灵活性。
通常,你不会有一个明确的最佳选择,所以下一个主题再次检查三个拓扑,并比较它们,并解释哪一个是不同场景下的最佳解决方案。

DAS

您可能考虑使用
DAS
是因为它通常是最便宜,最不复杂的解决方案。
但是,
DAS 可能需要比
NAS SAN 更多的管理开销,特别是如果部署多个
DAS 解决方案。
例如,假设您的组织在
Windows Server 2016中的故障转移群集中部署了
15
Microsoft Hyper-V 节点。如果使用
NAS
SAN,则单个高可用性存储解决方案可以容纳故障转移群集。
但是,如果使用
DAS,则可能需要
15 个设备。
在这种情况下,
DAS 可以创建存储蔓延(
storage sprawl
,这意味着存在不断增加和扩展的存储岛(
storage island
,这可能难以管理和维护。

为了解决这个问题,最新的
DAS 解决方案有时包括一些关键的
SAN 功能,包括多种通信协议,企业管理软件和易于扩展。
您可以使用这些功能添加其他磁盘架(
disk shelves

入门级
DAS 产品仅在每个设备中提供单个机架,并且不支持扩展。
这些限制导致存储蔓延。
但是,对于高端
DAS 系统,您可以扩展磁盘架和磁盘数,并轻松部署具有数百
TB 容量的存储空间的解决方案。
因此,这些解决方案可以处理前一节描述的
Hyper-V 故障转移群集方案。

在大型组织中,一些数据库管理团队和消息传递(
messaging
团队倾向于使用
DAS 解决方案来减少对组织存储团队的依赖。
这让他们对自己的存储更多的控制。

NAS

大多数组织使用
NAS,虽然许多组织不将其共享文件夹解决方案称为
NAS
第三方存储公司已经推出或扩展了其
NAS 产品,因此
SAN 解决方案通常也通过
CIFS
NFS 提供
NAS 服务。
因此,在许多组织中,SAN
NAS 通常共享相同的存储设备,磁盘架和支持基础架构。
NAS 是如此无处不在,它直接与
DAS
SAN 进行比较可能是没有用的。
DAS
SAN 经常直接相互竞争,但是
NAS 通常在还包含
DAS
SAN 的系统中起到互补作用。
最近,一些技术已经采用对
NAS 的支持。
一个这样的例子是
Hyper-V,现在支持在
SMB 3.0 共享上存储虚拟机。
如果其他技术开始支持NAS,那么将来可能会与
DAS
SAN 进行更直接的竞争。

SAN

SAN 解决方案被广泛地称为最佳企业存储解决方案。
长期以来,
SAN 是高性能存储的唯一解决方案。
不仅因为它灵活和高性能,而且它比
DAS
NAS 更容易扩展。

然而,
DAS
NAS 最近扩大了它们的市场。
DAS 解决方案可以提供高性能存储,而没有
SAN 的复杂性,因为它利用了最新的磁盘和
SSD 技术。
对策是,
SAN 解决方案可以在更大规模上提供相同的磁盘和
SSD技术,规模是关键的区别。
尽管最大的
DAS 解决方案提供了数百
TB 的存储空间,但是顶级
SAN 解决方案提供了数千
TB 的存储空间。
此外,
SAN 解决方案提供了更多的主轴(
spindle
,这通常会带来更好的性能。

最后,
SAN 解决方案提供:

最好的管理工具。
SAN 管理工具通常提供单一的管理接口。

最具企业特色。
例如,一个共同的特征是在高速旋转磁盘的主轴之前的
SSD 缓存。

最大的灵活性。
SAN 在单个解决方案中提供
SAN
NAS 服务。

未来趋势

随着每个新版本的
Windows Server,微软正在使
Windows Server 中的 DAS 解决方案相比 SAN 存储解决方案更具竞争力的。
Windows Server 2012 引入了存储空间(
storage space
,为
DAS 提供冗余,而无需RAID 控制器。
但是,我们建议您使用缓存控制器(
caching controller
来提高性能。
Windows Server 2012R2 引入了存储分层(
storage tiering
,允许最频繁访问的磁盘块自动存储在
SSD 驱动器上,而不是旋转磁盘(
spinning disk

通过实现
Scale-Out 文件服务器(
Scale-Out File Server
也可以实现共享文件夹的高可用性。
Windows Server 2016
还添加了存储副本
Storage Replica
,以在使用
DAS 的两台服务器之间提供块级同步或异步复制。

Windows Server 所包含的存储功能正在稳步扩展,以包括之前只在
SAN 中可用的存储功能。
如果功能集满足您的需求,
则将
Windows Server
DAS 配合使用通常比使用
SAN 更便宜。

使用
DAS, NAS, 或者
SAN 的场景

下表突出显示了一些常见的存储场景,并介绍了每种场景中
DAS
NAS
SAN 的能力。

用于事务型数据库(
transactionaldatabase
的高性能存储

性能非常好,成本最低的解决方案

可能在大型企业环境中增加显著的管理开销

不是大多数数据库服务器的有效解决方案

卓越的性能和功能使它成为事务型数据库的最佳选

用户主文件夹(
home folder

性能非常好,但可能扩展到分散的存储岛

许多DAS安装的企业管理的管理开销增加了

最适合用户主文件夹,
因为它可以从任何计算设备提供
CIFS访问,而不会导致昂贵的成本

出色的性能和功能,但超过用户主文件夹的需求

主文件夹可能需要集中

成本可能过高

虚拟机的存储

性能非常好,但是管理开销高于
SAN 解决方案

支持
Windows Server2012 R2 或更高版本中的
Hyper-V
尝试
降低成本和复杂性时,
NAS 是一个不错的选择

出色的性能和功能使其成为大多数虚拟环境的最佳选择

分支机构共享文件夹

易于部署和低成本

通常是分支机构常规共享文件夹的最佳选择,因为您不需要分支机构有基础架构设施。

易于部署

中等成本

通常是现场具有小型基础设施的分支机构的好选择

通常成本过高,功能多于分支机构所需的功能

分层存储(
Tieredstorage
的应用程序

不像
SAN 那么灵活,但对于小的预算情况可行


SAN 相比,有限的通信协议,但一些解决方案是可行的,例如具有存储空间和分层的横向扩展文件服务器

最灵活

内置分层,缓存和其他性能增强功能使
SAN 成为应用程序的最佳选择

MicrosoftExchange 数据库和日志存储

最低成本,非常好的性能,是
SAN 的一个非常好的替代品,特别是对于喜欢管理自己的存储的消息传递团队

不是有效的选择

卓越的性能和功能其成为首选

块级存储与文件级存储

您可以通过两种方式在磁盘上排列数据:
按块或按文件。
这些安排数据的方式是块级存储和文件级存储。
通常,一种布置或另一种布置是特定场景中的最佳解决方案。
然而,有时,它们在存储基础设施中互补。
例如,在大型企业环境中使用两种类型的存储是常见的。

通常,将块级存储与
SAN 结合使用,并将部分或全部存储分配给服务器。
通常,将文件级存储与NAS 结合使用,
NAS,存储服务器或文件服务器通过使用文件级协议(如
CIFS
NFS)来分配这些存储块(
chunks of storage

此外,您通常将文件级存储放在块级存储上。

块级存储(
Block-level storage

块级存储通过
SAN 传递到服务器,最常见的是使用
SAN 通信协议之一,如
iSCSI,光纤通道(
FibreChannel
或以太网光纤通道(
Fibre Channel over Ethernet

存储管理员从块级存储块中(
chunks ofblock-level storage
创建存储卷。
在卷内,存储管理员创建
LUN,它们是虚拟存储区域。
您可以配置或呈现 LUN 以在一个或多个服务器上使用。
服务器将呈现的
LUN 看作物理硬盘驱动器,并且管理员根据LUN
Windows Server 2016 中创建卷。
卷使用文件系统(如
NTFS 文件系统或复原文件系统(
ResilientFile System
ReFS
格式化,然后以与物理或虚拟硬盘相同的方式访问。
块级存储具有以下特性:

它非常灵活。
例如,您可以将其用作操作系统卷,数据卷或共享文件夹的存储位置。

它不绑定到特定的操作系统或特定的文件系统。
所有核心操作系统和文件系统都支持它。

操作系统可以从块级存储
LUN 启动。
这意味着您的组织可以部署无盘物理服务器(
diskless physicalserver

在这种情况下,服务器启动时使用光纤通道或
iSCSI HBA 连接到其引导
LUN

您可以将块级存储直接呈现给虚拟机,以满足高性能存储需求。

Hyper-V 中,可以使用传递磁盘(
pass-through disk
或使用虚拟光纤通道(
virtual Fibre Channel
向虚拟机提供块级存储。

文件级存储(
File-level storage

CIFS
NFS 是文件级存储使用的主要通信协议。
CIFS 最初是
SMB 的增强版本。
然而,今天,术语
CIFS
SMB 通常可互换使用。
Microsoft 继续在
Windows Server 操作系统的许多主要版本中对
CIFS 进行增强。
文件级存储具有以下特性:

仅通过文件共享协议访问文件级存储

文件级存储位于块级存储的顶部,并具有文件系统。

一些应用程序支持文件级存储,但其他应用程序不支持。

Windows Server 2012 R2 中,
Hyper-V 开始在
SMB 3.0 共享文件夹中支持虚拟机存储。

文件级存储通常比块级存储更经济。