与五彩缤纷的网络存储技术Say：Hello
我们在上次的文章中说到：无论在哪个方面，用户总是要面对如何选择正确的方案以及产品的问题。答案又总是，明确需求，从实际出发。简单的讲，在充分分析了用户的情况后，我们会采用性能价格比最优的技术来与之适应。
在鱼与熊掌之间如何选择，怎样运用我们的思维能力和想象力挑选适合自己的存储技术为我所用，我们会在下面的文章中详细分析现在的网络存储技术并与之与利用ISCSI技术构建的IP SAN来进行比较与剖析。
现在比较主流的网络存储技术主要有NAS、FC SAN、IP SAN。当然，还有很多在蠢蠢欲动的网络存储协议如：iFCP、FCIP、InfiniBand体系等。
我们将在下面的文章中首先分析几个主流的网络存储技术，并且进一步了解一些新的网络存储协议及存储技术。
SAN（Storage Area Network存储区域网络）
SAN（Storage Area Network存储区域网络）是一个由存储设备和系统部件构成的网络，所有的通信都在一个与应用网络隔离的单独的网络上完成，可以被用来集中和共享存储资源。SAN不但提供了对数据设备的高性能连接，提高了数据备份速度，还增加了对存储系统的冗余连接，提供了对高可用群集系统的支持。
简单地说，SAN是关联存储设备和服务器的网络。它和以太网有类似的架构。以太网由服务器、以太网卡、以太网集线器/交换机及工作站所组成，SAN则由服务器、HBA卡、集线器/交换机和存储装置所组成。
SAN的主要优势
1、 良好的扩展性
面对迅速增长的数据存储需求，大型企业和服务提供商渐渐开始选择SAN作为网络基础设施，因为SAN具有出色的可扩展性，在理论上来讲一个SAN网络最多可以连接1600万个设备。事实上，SAN比传统的存储架构具有更多显著的优势。例如，传统的服务器连接存储通常难于更新或集中管理。每台服务器必须关闭才能增加和配置新的存储。相比较而言，SAN不必宕机和中断与服务器的连接即可增加存储。SAN 还可以集中管理数据，从而降低了总体拥有成本。
2、LAN Free备份
利用光纤通道技术，SAN可以有效地传输数据块。通过支持在存储和服务器之间传输海量数据块，SAN提供了数据备份的有效方式。因此，传统上用于数据备份的网络带宽可以节约下来用于其他应用。
3、良好的投资保护
开放的、业界标准的光纤通道技术还使得SAN非常灵活。SAN克服了传统上与SCSI相连的线缆限制，极大地拓展了服务器和存储之间的距离，从而增加了更多连接的可能性。改进的扩展性还简化了服务器的部署和升级，保护了原有硬件设备的投资。
4、高效的数据传输
SAN的另一个长处是传送数据块到企业级数据密集型应用的能力。在数据传送过程中，SAN在通信结点（尤其是服务器）上的处理费用开销更少，因为数据在传送时被分成更大的数据块。因此，光纤通道SAN在传送大数据块时非常有效。
5、良好的通道安全性
我们在一个FC SAN上可以利用LUN MAPPING的方式进行存储通道与主机的HBA卡的绑定来保证整个数据通道的安全性，并且可以利用多通路容错技术来保证数据通道的高可用性。
SAN存在的问题
1、“信息孤岛”依然存在
由于FC物理覆盖能力及人们综合考虑到性能价格比的问题，通常我们的FC SAN的传输距离通常不超过50公里。这就是说现在的FC SAN显然还达不到“存储随需而至”的层次与境界。还不能有效
地整合更多的主机与存储的需求。
2、兼容性及统一管理的困难
近两年来，SAN这一概念已经渐入人心。SAN可以取代基于服务器的存储模式，性能更加优越。然而，时至今日，互操作性仍是实施过程中存在的主要问题。SAN本身缺乏标准，尤其是在管理上更是如此。虽然光纤通道（Fibre Channel）技术标准的确存在，但各家厂商却有不同的解释，于是，互操作性问题就像沙尘暴一样迎面扑来，让人猝不及防。
3、 高昂的投资让用户望而却步
随着IT技术的逐渐发展，所有的IT产品的价格随着时间的流逝在逐渐下降，但是基于FC SAN的存储设备的价格确实居高不下，一个企业如果考虑使用FC SAN那么面对他的是什么呢？要购买HBA、要购买FC Switch、要购买昂贵的FC Array、要购买FC 硬盘、要购买管理软件进行管理、要购买……
下面我们以FC SAN与利用ISCSI技术构建的IP SAN进行比较，来看看我们如何选择合适的存储技术来为我所用，充分发挥其优势及特长。
在我们进入IP SAN世界之前，我的文章里一直提到以ISCSI技术构建的IP SAN，我们先来看看什么是iSCSI。
iSCSI
iSCSI（Internet SCSI互联网小型计算机系统接口）是一种在Internet协议网络上，特别是以太网上进行数据块传输的标准。它是由Cisco 和IBM两家发起的，并且得到了IP存储技术拥护者的大力支持。是一个供硬件设备使用的可以在IP协议上层运行的SCSI指令集。简单地说，iSCSI可以实现在IP网络上运行SCSI协议，使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。
在下面这幅图中，我们可以非常直观地看出，我们用Fiber Channel搭建的FC SAN与利用ISCSI搭建的IP SAN的区别。可以看到，在IP SAN中千兆以太网交换机代替了价格昂贵且只有FC SAN专用的FC Switch、客户端的Initiator或ISCSI卡代替了价格不菲的主机HBA卡，具有ISCSI接口的高性价比的存储产品代替了流着贵族血液的FC Array。当然，区别还不仅仅如此，下面我们来看看他们之
间的相同与不同。
1、 FC SAN 具有良好的扩展性，当然了IP SAN了既然也叫SAN同样他的扩展性也是非常出色
的。我们可以在IP SAN中使用SCSI、FC、SATA等多种磁盘阵列产品来扩展IP SAN的容
量。
2、 LAN Free备份，在IP SAN中我们同样可以利用像TSM中的TSM For SAN的软件来实现
在IP SAN中的LAN Free备份来提高我们的备份效率，最大化的保证了应用系统的性能。
3、 良好的投资保护，最大化的节省了用户的投资是IP SAN的一个关键性因素，我们可以看到
刚才一个IP SAN的拓扑图，在IP SAN中，我们利用了成熟且性能价格比极高的IP技术，
在加上对迄今为止几乎所有的存储设备的兼容，SCSI、SATA、FC等等，最大化了存储的意
义，并且最小化了用户的投资，这是一个多么诱人的网络存储解决方案阿。
4、 高效的数据传输。虽然，现在的千兆以太网的IP 技术在对大数据块传输中的性能与基于2GB
光纤的FC SAN还是有一定的区别，但是，已经基本达到了人们在1-2年前人们津津乐道的
1GB光纤通道的传输速度，在摩尔定律的滚滚车轮下，随着时间的流逝，万兆以太网已蓄势
待发，到那时我们可以相信IP SAN的发展会像滚滚的长江一样奔流向前的。
5、 严密的数据安全性。从最低层技术角度上讲，iSCSI规范包含了initiator和目标验证(使用CHAP,
SRP, Kerberos, 和SPKM)来防止未经授权的访问同时只允许可信赖的节点访问。作为补充，
IPsec可以提供安全保证，防止侦听。而光纤通道并没有人们想象中的安全，其实它是工作在
第二层的协议，原本并没有建立相应的安全机制以及安全通用协议，只不过是基于逻辑上的
数据通道绑定罢了。
6、 “信息孤岛问题”将不复存在，由于IP 技术的普及和发展，利用ISCSI技术搭建的IP SAN
就会随着网络一直陪伴在计算机的旁边，就像我在上一篇文章中所说的“网络畅通无限，存
储随需而至”。从根本上解决了信息孤岛的问题，甚至我们可以通过IP SAN来连接各个FC
SAN的“岛屿”，就像人类现在利用先进的交通工具把我们的母星—地球变成了一个地球村
一样。
7、 兼容性与统一管理的困难从此消失。我们利用了ISCSI技术构建的IP SAN存储网络利用通
用的IP技术标准化了数据传输的通道、利用标准的接口及虚拟存储管理技术对迄今为止几乎
所有种类的磁盘阵列都进行了兼容，真可谓海纳百川，产品的互操作性的问题通过IP SAN 的
整合迎刃而解。
8、 投资问题……投资问题、投资问题！一直是困扰用户的一个大问题，如何在能够保证整套系
统的可靠性以及性能的同时最小化用户的投资？在IP SAN中我们不难看出，我们只需要购
买的是千兆以太网卡、网络交换机（或IP SAN虚拟存储交换机如：SANrad的Vswitch等）、具有ISCSI接口的磁盘阵列或是SCSI磁盘阵列……
综上所述，利用ISCSI技术搭建的IP SAN 即具有FC SAN的全部特性，FC SAN就像一对双生子，大家具有相同的特性，但是作为弟弟IP SAN更加青春更加有活力，在秉承了哥哥的优点的同时又对FC SAN做了大幅度的提升与精进。
NAS(Network Attached Storage 网络附加存储)
网络附加存储设备（Network Attached Storage，NAS）是一种专业的网络文件存储及文件备份设备，或称为网络直联存储设备、网络磁盘阵列。NAS是基于LAN的，按照TCP/IP协议进行通信，面向消息传递，以文件的I/O方式进行数据传输。
一个NAS系统包括处理器，文件服务管理模块和多个的硬盘驱动器用于数据的存储。 NAS 可以应用在任何的网络环境当中。主服务器和客户端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件，包括SMB格式（Windows）NFS格式(Unix, Linux)和CIFS格式等等。NAS 系统可以根据服务器或者客户端计算机发出的指令完成对内在文件的管理。另外的特性包括：独立于操作系统，不同类的文件共享，交叉协议用户认证，浏览器界面的操作/管理，和增加和移除服务器不会中断网络服务，NAS是在RAID的基础上增加了存储操作系统，因此,NAS的数据能由异类平台共享。
NAS的主要优势
1、快捷的基于文件的访问
NAS使文件访问操作更为快捷，并且易于向基础设施增加文件存储容量。因为NAS关注的是文件服务而不是实际文件系统的执行情况，所以NAS设备经常是自包含的，而且相当易于部署。
2、远程的数据传输
NAS对于那些需要通过网络将文件数据传送到多台客户机上的用户的环境优势明显。NAS设备在数据长距离传送的环境中可以很好地发挥作用。
3、 易于部署
NAS设备非常易于部署，可以使NAS主机、客户机和其他设备广泛分布在整个企业的网络环境中。正确地进行配置之后，NAS可以提供可靠的文件级数据整合，因为文件锁定是由设备自身来处理的。尽管其部署非常简单，但是企业仍然要确保在NAS设备的配置过程中提供适当的文件安全级别。
4、 异构平台支持
NAS应用于高效的文件共享任务中，例如UNIX中的NFS和Windows NT中的CIFS，其中基于网络的文件级锁定提供了高级并发访问保护的功能。NAS设备可以进行优化，以文件级保护向多台客户机发送文件信息。
NAS存在的问题
1、传输效率不高且占用应用网络带宽
NAS设备与客户机之间主要是进行数据传输。今天在LAN/WAN上传输的大量数据被分成许多小的数据块。传输的处理过程需要占用处理器资源来中断和重新访问数据流。如果数据包的处理占用太多的处理器资源，则在同一服务器上运行的应用程序会受到影响。由于网络拥堵影响NAS的性能，所以，其性能局限性之一是网络传输数据的能力。
2、扩展性较差
NAS存储的可扩展性也受到设备大小的限制。增加另一台设备非常容易，但是要像访问一台机器上的数据那样访问网络环境中的内容并不容易，因为NAS设备通常具有独特的网络标识符。由于上述这些限制，NAS环境中的数据备份不是集中化的，因此仅限于使用直接连接设备（通过NDMP协议连接专用磁带机或磁带库）或者基于网络的策略，在该策略中，设备上的数据通过企业或专用LAN进行备份。
3、适用范围的局限性
由于NAS存储为主机提供的只是一个基于文件访问的存储空间，我们在使用的时候只能把它当作一个网络文件夹来使用，而不能像本地硬盘一样在上面安装数据库、安装应用软件、做基于裸设备的一些操作等等。这就局限了NAS只能作为文件级存储设备而存在，在用户的选择上会存在一定的误区。 同样，我们在下面的文章中就NAS与IP SAN作一个比较，看看大家都是基于TCP/IP网络来传输数据但是究竟有什么相同点和不同点呢？
1、 高效的数据访问
NAS是基于LAN的，按照TCP/IP协议进行通信，面向消息传递，以文件的I/O方式进行数据传输。由上图我们可以看出，IP SAN是利用另外一个存储网络以ISCSI协议来进行数据传输，保证了数据块的高效存取。
2、 广泛的适用性
当然，有人会说，那么我再搭建一个网络来连接NAS设备不也是一样的么！答案当然是否定的：“不一样”，怎么不一样呢？请看下图：
我们利用NAS所获得的是一个网络驱动器，就像刚才说到NAS的局限性问题的时候一样，一个网络驱动器是不能用来作为数据库或者是应用软件的存储空间的。但是，在这个兼容性问题上利用了IP SAN我们可以获得一个本地的磁盘驱动器，作为我们所有文件、数据库或应用软件等的存储介质，大大提高了磁盘的利用率和使用的广泛性。
3、 高扩展性
由于NAS基于TCP/IP通讯的机制，导致了它存在的扩展性问题不能很好的得到解决，但在IP SAN中，利用了ISCSI协议来进行数据的传输，在一个Target下我们可以通过增加磁盘容量来任意扩展我们的存储空间，就像FC SAN一样方便快捷，而且还可以在不停机的情况下动态扩展。
4、 文件的共享
NAS的文件共享的能力极强，但是在基于设备共享的IP SAN中能否实现呢？当然可以！我们可以使用FC SAN下进行文件共享的软件来实现如（SANergy），这种方式会经常在视频行业使用，在保证高效的数据访问的同时又进行基于文件的共享。
综上所述，我们可以看到以ISCSI技术构建的IP SAN在于NAS进行比较的时候占据较大的技术优势，由于都是利用IP网络进行数据的传输，但是在使用的过程中会存在这么大的差别，我们在此不得
不感叹存储技术的发展，当然，随着IP网络技术的逐渐发展，在我们的互联网技术在登上高速列车的同时，大家不要忘了，我们的IP SAN技术就在这辆高速行驶的列车上与时俱进。
下面是一个综合FC SAN，NAS，IP SAN的一个综合评定表，至于其中的问号，我希望大家在这片短文中已经找到了答案。
关键特性比较表 FC SAN IP SAN NAS
协议 Fibre Channel Fibre
Channel-to-SCSI
优点 良好的扩展性
LAN Free备份技术
良好的投资保护
高效的数据传输
良好的通道安全性
缺点 “信息孤岛”依然存在
兼容性及统一管理的困难
投资高昂 ？ 快捷的基于文件的访问 远程的数据传输 易于部署 异构平台支持 ？ 传输效率不高且占用应用网络带宽 扩展性较差 适用范围的局限性
当然，我们在这片文章中已经详细评析了现在比较主流的网络存储技术，相信，鱼？熊掌？大家已经有了一个自己的见解和看法。不管如何IP SAN！已经进入了我们的视线，在我的文章的最后一节中我会带着大家以一个用户的身份进入IP SAN的世界……
第三节：零距离接触 IP SAN
附件：其他的网络存储协议以及存储技术的解释以及优劣评析。
FCIP
FCIP(Fibre Channel over TCP/IP),将FC协议封装到TCP/IP包中，从而使FC通过网络进行传输。FCIP由Brocade、Gadzoox、朗讯、McData及Qlogic共同提出。
FCIP解决了FC的传输距离问题，即解决了SAN之间的互连互通。
FCIP的缺点在于：首先，FCIP只能在FCIP设备之间建立点到点连接，即FCIP设备一端（IP端）和另外一个FCIP设备的IP端进行连接，FCIP设备的另外一端（FC端）和FC光纤通道交换机进行连接，FCIP设备无法在两个独立存储设备之间提供本地IP连接；其次，由于FCIP是一种不透明的传输协议，即一个SAN向另一个SAN发送的信息在FC层没有错误检测，容易将一个SAN上的错误蔓延到各个SAN；再次是FC和IP网络之间线速的不匹配，或者FCIP引擎的低效实现，都有可能使得FCIP设备成为一个瓶颈。如果FCIP通道崩溃，两个远程FC交换机之间的连接也不会自动恢复，这对商业应用来说显然是难以接受的。
基于FCIP的设备现在有Brocade多协议路由器等。
iFCP
iFCP（Internet Fibre Channel Protocol）是一个网关到网关的协议，iFCP可以直接替代FC架构，通过iFCP存储交换机可以直接连接FC的各个设备并进行分组，而不仅仅是简单地对FC SAN进行远程连接。
iFCP的优势在于在建立连接的同时能够建立网关分区，它可以将出现问题的区域隔离起来，并克服了点到点隧道的限制。基于iFCP实现了SAN的路由故障隔离、安全及灵活管理，具有比FCIP更高的可靠性。
iFCP由Nishan Systems倡导，McDATA开发了基于iFCP的产品。
InfiniBand体系
InfiniBand简称IBA,由Mellanox公司提出，是一种新的I/O总线技术，用于取代目前的PCI总线。IBA主要应用在企业网络和数据中心，也可以应用在高速线速路由器、交换机、大型电信设备中。
IBA传输率可以达到30Gbps，同时系统通过双CRC、虚通道、优先级控制、基于信用的流控制来维持较高的性能和可靠性。IBA还提供了内部和外部的互连支持。在软件和操作系统方面，Mellanox公司发布了应用于Linux操作系统的IBA标准，同时微软的Windows2000和未来的Whistler也提供了对IBA的支持。