DAS、NAS、SAN简介以及区别

 数据存储分类

 DAS的概念和特点

DAS的英文全称是Direct Attached Storage, 直译过来就是直接附加存储也称直连方式存储，是指将存储设备通过sCsI接口线缆或光纤通道直接连接到服务器上，起到扩展存储空间的作用。由于DAS设备直接连接在服务器上，所以有时也称服务器附加存储(Server-Attached Storage, SAS)。

DAS设备依赖于服务器，其本身是存储设备硬件的堆叠，不带有操作系统，服务器的I/O操作直接发送到存储设备。在使用sCsI接口线缆连接时，一个SCSI环路(或称为SCSI通道)可以挂载最多16台设备，而使用FC可以在仲裁环的方式下支持126 个设备。

DAS方式实现了机内存储到存储子系统的跨越，具有以下优点。

①在最低的成本下实现大容量存储。由于DAS无须额外硬件支持，将多个磁盘使用RAID技术虚拟化为不逻辑做盘， 扩展了存储容量，满足海量存储需求。

②实现了应用数据与操作系统的分离。服务器搭数的DAS设备只用来。铺应用数据不需要额外的操作系统，从而实现应用数据与操作系统来在离，便于扩展存储空间。

③提高了存储性能。多个物理磁盘在虚拟化技术下并行工作，可以显著提高存取性能。

④结构简单，容易实现。DAS实施简单，也容易维护，且可以将已淘汰的存储设备重新应用起来，节省用户投资。

DAS已经有近四十年的使用历史，为中小企业节省了大量资金，也间接产生了不少经济效益。然而随着用户数据的不断增长，特别是出现数百GB甚至1 TB以 上的数据量时，DAS在管理、备份、恢复、扩展、灾备等方面的问题变得日益突出，困扰着系统管理员。DAS的主要缺点如下。

①可扩展性差。服务器与存储设备直接连接的方式，导致两者任何一一方出现新的应用需求或者新的功能扩展时(例如一台服务器扩展为多台服务器组成的群集或者存储阵列扩容)，都会造成业务系统的停机，从而给企业带来经济损失，对于银行、交通、电信等行业7×24小时服务的关键业务系统，这是不可接受的。

②对服务器依赖性强，性能要求较高。由于存储设备没有自己的操作系统，所有的管理、存取、维护操作都由服务器操作系统完成。数据备份和恢复要求占用服务器主机资源(包括CPU、系统I/O等)，数据流需要回流主机再到服务器连接着的磁带机(库)，数据备份通常占用服务器主机资源20%~30%，因此许多企业用户的日常数据备份常常在深夜或业务系统不繁忙时进行，以免影响正常业务系统的运行。直连式存储的数据量越大，备份和恢复的时间就越长，对服务器硬件的依赖性和影响就越大。

③传输带宽受限。直连式存储与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接，带宽为10 MB/s、 20 MB/s、40 MB/s、80 MB/s等，随着服务器CPU的处理能力越来越强，阵列的硬盘数量越来越多，存储硬盘空间越来越大，备份的数据越来越多，SCSI通道逐渐成为I/O瓶颈。此外，服务器主机SCSI ID资源也是有限的，能够建立的SCSI通道连接有限。

④可管理性差，资源利用率较低。DAS方式数据是分散的，不同的应用各有一套存储设备，应用分散导致管理分散、数据分散，可管理性差。从长期来看，DAS方式下存储空间无法充分利用。这是由于不同的应用服务器面对的存储数据量不一致，同时业务发展的状况也决定了存储数据量的变化。因此，会出现部分应用对应的存储空间不够用，另些应用却有大量的存储空间闲置的状况。

⑤异构化严重。不同厂商的存储设备采用的标准不同，导致设备出现异构化。而企业在不同阶段采购了不同型号不同厂商的存储设备，设备之间异构化现象严重，导致维护成本居高不下。而如果使用同一厂商的产品，就会产生受制于人的局面，一旦厂商的产品质量出现波动，应用企业也只能默默承受。

通过以上对DAS的优缺点的分析，不难发现，DAS的适用环境较窄，一般用在一些特定场景。

①低成本、数据容量需求不高的网络。对中小企业来说，价格和成本非常关键，许多中小型网络只有一-两台服务器 ，需要的存储空间也只在较低的水平上，扩容需求不高。DAS足以满足要求。

②存储系统要求必须直连到服务器的应用，如Microsoft Custer Server或者某些数据库使用“原始分区”等。

③服务器地理位置很分散，通过SAN (存储区域网络)或者NAS (网络附加存储)在它们之间进行互连非常困难时，如银行的服务受理点等。

NAS的概念和特点
网络附加存储(Network Atthched Storage, NAS)，是一种专用、高性能的文件共享和存储设备，使其客户端能够通过IP网络共享文件。与DAS相比，NAS设备有自己的控制器，不再依赖于服务器。从位置来说，NAS设备连接在局域网上，而不像DAS -样直接连接在服务器上，而且NAS设备可供多个客户端进行文件访问。

NAS拥有自己的文件系统，使用网络和文件共享协议提供对文件数据的访问权限，这些协议包括通用Internet文件系统(CIFS) 和网络文件系统(NFS);NAS不再需要多个文件服务器，可提供服务器整合， 能将客户端使用的存储整合到单个系统中，从而可更轻松地管理存储; NAS使UNIX和MicrosoftWindows用户能够无缝地共享相同数据; NAS采用TCP/IP网络进行数据交换，不同厂商的产品(服务器、交换机、NAS存储)只要满足协议标准就能够实现互连互通，无兼容性要求;并且随着网络带宽的不断提高，NAS存储的性能也会大幅度提高，应用也会越来越广。

NAS克服了DAS的各项缺点，有着DAS无法比拟的优势，得到了广泛的应用。NAS 的优势主要有:

①提高了效率。与一般用途文件服务器相比，NAS可提供更好的性能，因为NAS使用专用于文件服务的操作系统。

②提高了灵活性。与UNIX和Windows平台上使用行业标准协议的客户端兼容。NAS非常灵活，可以服务于来自同一来源的不同类型的客户端的请求。③集中存储。集中了数据存储，可最大程度地降低客户端工作站上的数据重复，并确保实现更好的数据保护。

④简化管理。提供集中控制台，使得高效地管理文件系统成为了可能。⑤可扩展性。由于采用了高性能和低延迟设计，可根据不同的利用率情形和业务应用程序类型进行扩展。

⑥高可用性。提供有效的复制和恢复选项，实现高数据可用性。NAS使用完余的组件提供最多连接选项。NAS设备支持使用群集技术执行故障切换。⑦安全性。与行业标准的安全方案相结合，确保实现用户身份验证和文件锁定。

⑧低成本。NAS可使用廉价的以太网组件。

⑨易于部署。客户端的配置非常少，因为客户端内置必需的NAS连接软件。NAS在使用中也有难以避免的缺点，主要包括:

①NAS设备与客户机通过企业网进行连接，因此数据备份或存储过程中会占用网络的带宽。这必然会影响企业内部网络上的其他网络应用，共用网络带宽成为限制NAS性能的主要问题。

②NAS的可扩展性受到设备大小的限制。增加另一台NAS设备非常容易，但是要想将两个NAS设备的存储空间无缝合并并不容易，因为NAS设备通常具有独特的网络标识符，存储空间不能无限扩大。

⑧NAS访问需要经过文件系统格式转换，所以是以文件-级来访问， 不适合Block级的应用，尤其是要求使用裸设备的数据库系统。

SAN的概念和特点
SAN (Storage Aera Network,存储区域网络)是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。当有数据的存取需求时，数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输，所有的服务器可以通过这个网络对任意的存储介质进行读取和写人。常用的方案是基于光纤通道的FC- SAN和基于iSCSI协议的IP- SAN。

利用虚拟化技术，SAN可以让所有的交换设备、网络拓扑、存储设备、RAID控制器和其他硬件对应用服务器和操作系统来说都变成透明的。虚拟化技术加上集中式管理软件，管理人员通过一个单一 的设备接口就可以执行所有必要的管理，包括对存储池进行虚拟化管理等。

SAN的具体特征和优势可以归纳为以下几点:

①SAN的构建基于存储器接口，存储资源位于服务器之外，这使得服务器和存储设备相互之间的海量数据传输不会影响局域网的性能，对LAN的日常作业没有影响。

②设备整合，多台服务器可以通过存储网络同时访问存储系统，不必为每台服务器单独购买存储设备，降低存储设备异构化程度，减轻维护工作量，降低维护费用。

③数据集中，不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中，空间调整和数据复制等工作可以在一台设备上完成，大大提高了存储资源利用率。

④高扩展性，存储网络架构使得服务器可以方便地接人现有SAN环境，较好地适应应用变化的需要和用户不断增长的海量数据存储的需求。

⑤总体拥有成本降低，存储设备的整合和数据集中管理，大大降低了重复投资率和长期管理维护成本。

⑧容错能力，高可用性和高可靠性，SAN中的存储系统通常具备可热插拔的冗余部件以确保可靠性。

SAN和DAS和 NAS的比较
DAS最容易实现，但是局限性也大。一般用在服务器地理位.置非常分散，难以实现NAS或SAN的场合，或者是对成本极度敏感，且数据存储需求并不高的场合。而随着网络技术和存储技术的发展，网络设备、存储设备价格不断下降，DAS注定只能起辅助作用，难以扩大应用。

NAS提供文件级的数据访问和共享服务，有自己的文件管理系统，解放了服务器，具有多操作系统支持、低成本、易于部署等特点，相对DAS来说是性价比更高的一种存储系统，在中小型企业、学校、机关等部门有广泛应用。其最大的缺点是占用局域网带宽，在某些时候会成为网络瓶颈，降低工作效率。

SAN的优点很多，主要有:

①逻辑统-一性，便于集中管理，存储利用率高。虚拟化技术使得存储设备不管处在什么物理位置，在逻辑上是完全-体的， 能够实现动态分配空间，提高利用率。

②网络专用，不影响局域网通信。

③容易扩充，收缩性很强。

④具有容错功能，整个网络无单点故障。

⑤安全性好。

SAN和NAS互相竞争又能够相互补充，以提供对不同类型数据的访问。SAN针对海量、面向数据块的数据传输，而NAS则提供文件级的数据访问和共享服务。NAS和SAN不仅各有应用场合，也相互结合，许多SAN部署于NAS后台，为NAS设备提供高性能海量存储空间。在上一章中提到的NAS实施方案中也有SAN的身影，可见在具体应用中，两者可以优势互补。

下图是NAS和SAN的综合解决方案，图中使用了NAS网关这个部件，主要由专为提供文件服务而优化的操作系统和相关硬件组成，可以看成一一个去门的文件管理器。NAS网关连接到后端上的SAN上，使SAN的大容量存储空间可以为NAS所用，NAS网关后面的存储空间可以根据环境的需求扩展到非常大的容量。