NAS，SAN与DAS

 本文要介绍的是SAN （Storage Attached Network），即存储区域网络。为什么写NAS就不得不提到SAN呢？原因之一是它们的名字有69关系，容易混淆；之二是NAS和SAN既竞争又合作，很多高端NAS的后端存储就是SAN。NAS和SAN的整合也是存储设备的发展趋势，比如EMC的新产品VNX系列。右图展示了一台NAS的逻辑结构：双虚线框表示一台NAS。它通过Fibre Channel从后端SAN获得存储空间，创建文件系统后，再通过以太网共享给服务器。SAN提供的存储单位是LUN，属于block级别的。经过NAS创建成文件系统后，就变成文件级别的了。

SAN是千兆位速率的网络，它依托光纤通道(Fibre Channel)为服务器和存储设备之间的连接提供更高的吞吐能力、支持更远的距离和更可靠的连通。SAN可以是交换式网络，也可以是共享式网络。

简称FC（Fibre Channel），是一种高速网络技术标准（T11），主要应用于SAN（存储局域网）。

Fibre Channel 是网状通道的意思。

光纤和铜制电缆都可以作为FC的传输介质。

从分层协议栈的角度看，FC仅仅包含了从物理层到传输层的规范。它的上层定义了把其他协议作为应用层协议进行封装的接口，如SCSI或IP协议。而将SCSI3封装起来后整个协议，就是FCP（FC Protocol）。

 

FC物理层具有很高的传输带宽，从1Gb/s、2Gb/s、4Gb/s到8Gb/s，采用NMb的编码方式，同步串行方式传输。

 

    如果右边的逻辑图还不够清楚，可以看看下面的物理连接。NAS通过FC Switch连到SAN上，应用服务器再通过Ethernet Switch连到NAS上。同时SAN也直接提供block级别的存储给应用服务器。

 

    关于NAS和SAN的区别，可以列出很多来。比如带宽大小，距离长短，共享优劣等等。几乎所有区别都是由两个因素衍生出来的。一个是FC与Ethernet，另一个是block与file system。简而言之，如果用户需要通过FC访问block，就用SAN；如果需要通过Ethernet访问file system，就用NAS。

    除了NAS和SAN，还有一类存储设备经常被提到。那就是DAS (Direct Attached Storage) ，即“直连存储”。“直连”指服务器和存储设备之间没有FC网络，而是直接相连。比如我们都熟知的个人电脑就是DAS，因为磁盘被直连到了主板上。DAS已经存在很多年了，就算到今天也是很多服务器的理想选择。但是它的问题很多，而且也跟不上IT技术，比如虚拟化的发展。下面列举几个：

1．可管理性差：每台服务器都使用自己的存储，光硬件的监控和维护就要花费不少时间。如果都要做容灾或备份，对于管理员简直是噩梦。

2． 可扩展性差：在服务器安装结束后，如果发现存储空间分配过多，就造成了浪费。如果发现空间不足，要扩展也很麻烦。

3． 跟不上IT发展趋势，比如不支持VMware VMotion等高级功能。

    SAN解决了这些问题。因为它既提供了统一的存储，同时又是一个网络。统一性和网络性给SAN带来了很多优势：

1．可管理性：由一台SAN统一给多台服务器提供存储。无论是硬件的监控维护，还是数据的容灾备份，都只要在SAN上进行。使存储管理变得更轻松。

2．可扩展性：在物理层面，SAN支持数以百计的磁盘（比如EMC的CX4可以支持960块磁盘），提供了海量的存储空间。在逻辑层面，这个海量空间可以按需要分成不同大小的LUN，再分配给服务器。LUN是逻辑设备，所以很容易扩展或迁移。

3． 符合IT发展趋势：比如对炙手可热的虚拟化有很好的支持。

    当然，除了解决DAS的这些问题，SAN还有其他明显的优势：

1． 高性能:

a.       SAN 更好的支持RAID，因为它拥有更多硬盘和更强的控制器。下图展示了RAID0对性能提升的基本原理：当有一大块数据写到RAID Group上，它可以被分成数小块，同时写到几个磁盘上。这就象有一批档案需要录入到电脑上，经理一个人打字需要做5天。分给5位员工一起做，一天就可以做完了。我们将在以后分析NAS性能的时候详细解释。

b.      SAN有更大的cache。比如CX4的write cache可以达到10.7 GB。Cache对性能的提高也有明显的作用，我们也会在以后分析NAS性能的时候详细讲解。

2． 更稳定：多机头，热备盘，多路径等机制杜绝了单点故障。

3． 更安全：统一的容灾，备份和远程复制保证了数据的安全性。

    此外还有很多新技术，比如VNX的FASTCache和FASTVP。因为今年主要介绍NAS，SAN就不深入讨论了。

    文章的最后，不再有冷酷的机架和Vera Wang的美丽模特。写博客的目的不是吸引眼球，上一篇《NAS是什么？》有点舍本逐末了。最后献给诸位读者一个DAS，SAN和NAS的对比图。希望对理解这三种存储有帮助。如果有任何问题，欢迎在博客中留言。