存储系列

存储系列名词

专有名词简介：

• PCI-E全称是PCI Express，是新一代的总线接口。
• SSD:固态驱动器（Solid State Disk或Solid State Drive，简称SSD），俗称固态硬盘，固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由于台湾英语里把固体电容称之为Solid而得名。SSD由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的彻底相同，在产品外形和尺寸上也彻底与普通硬盘一致。被普遍应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等诸多领域。
• DDR4:DDR4内存是新一代的内存规格。2011年1月4日，三星电子完成史上第一条DDR4内存。DDR4相比DDR3最大的区别有三点：16bit预取机制（DDR3为8bit），一样内核频率下理论速度是DDR3的两倍；更可靠的传输规范，数据可靠性进一步提高；工做电压降为1.2V，更节能。

• 何为NVMe？Non-Volatile Memory Express，非易失性存储器标准，是跑在PCIe接口上的协议标准。NVMe的设计之初就有充分利用到PCIe SSD的低延时以及并行性，还有当代处理器、平台与应用的并行性。SSD的并行性能够充分被主机的硬件与软件充分利用，相比于如今的AHCI标准，NVMe标准能够带来多方面的性能提高。NVMe为SSD而生，但不局限于以闪存为媒介的SSD，它一样能够应用在高性能和低延时的3D XPoint这类新型的介质上。能。

NVMe标准是面向PCI-E SSD的，使用原生PCI-E通道与CPU直连能够免去SATA与SAS接口的外置控制器（PCH）与CPU通讯所带来的延时。

因此PCI-E是接口形态，NVME是配套的标准SAS

SAS

• SAS:SAS(Serial Attached SCSI)即串行链接SCSI，是新一代的SCSI技术，和如今流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以得到更高的传输速度，并经过缩短连结线改善内部空间等。SAS是并行SCSI接口以后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，而且提供与SATA硬盘的兼容性。
• SAS SSD最适合涵盖服务器虚拟化、数据库和联机事务处理（online transaction processing, OLTP）等普遍的任务关键型和I/O密集型应用程序的外部存储以及服务器环境。
• HCI的概念是将计算、存储与网络资源融合到同一个物理设备上，经过软件的方式将其变成资源池，根据应用的须要进行资源分配。它具备高效、灵活可扩展、部署管理简便等优点。
• SCI则是将这些资源再度分开，不过会将资源切分红不一样的小块，而后任意地根据应用的须要去作组合。组合以后，不管是性能、资源使用方式，都会让人感受就是一台机器，而不是计算、存储、网络资源各自分离的设备。

• 随着存储阵列的发展和进步，闪存价格的大幅降低，许多生产厂商提供不一样类型的全闪存存储阵列，以知足IT部门的网络文件系统/服务器消息块 (SMB)性能需求，而采用闪存的决策过程对IT经理和专业的入人员来讲变得更加复杂。

【NAS】

• NAS: 网络存储器，链接在网络上，与ip有关。支持多种协议，如NFS、CIFS、FTP、HTTP。
• NAS（Network Attached Storage：网络附属存储）按字面简单说就是链接在网络上，具有资料存储功能的装置，所以也称为“网络存储器”。它是一种专用数据存储服务器。它以数据为中心，将存储设备与服务器完全分离，集中管理数据，从而释放带宽、提升性能、下降总拥有成本、保护投资。其成本远远低于使用服务器存储，而效率却远远高于后者。目前国际著名的NAS企业有Netapp、EMC、OUO等。

• NAS被定义为一种特殊的专用数据存储服务器，包括存储器件（例如磁盘阵列、CD/DVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质）和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能。NAS一般在一个LAN上占有本身的节点，无需应用服务器的干预，容许用户在网络上存取数据，在这种配置中，NAS集中管理和处理网络上的全部数据，将负载从应用或企业服务器上卸载下来，有效下降总拥有成本，保护用户投资。
  NAS自己可以支持多种协议（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），并且可以支持各类操做系统。经过任何一台工做站，采用IE或Netscape浏览器就能够对NAS设备进行直观方便的管理。
  NAS将存储设备链接到现有的网络上来提供数据和文件服务。NAS服务器通常由存硬件、操做系统以及其上的文件系统等几个部分组成。NAS经过网络直接链接磁盘储存阵列，磁阵列具有了高容量、高效能、高可靠等特征。NAS将存储设备经过标准的网络拓扑结构连能够无需服务器直接上网，不依赖通用的操做系统，而是采用一个面向用户设计的，专门用于数据存储的简化操做系统，内置与网络链接所需的协议，从而使整个系统的管理和设置较为简单。

 

• NFS：网络文件系统，这个NFS可让你的PC将远程的NFS服务器分享的目录，挂载到本地的 机器当中。对于本地机器，那个远程的目录就是本地的磁盘目录同样。
• NFS启动前，必须先启动RPC来提供注册服务。不然NFS将没法工做。
• CIFS：通用网络文件系统，由微软提出，用于网络设备间文件共享，它使程序能够访问Internet计算机上的文件并让其提供服务
• iSCSI: 互联网小型计算机系统接口，由IBM开发，是一个供硬件设备使用，可在IP协议上层运行的SCSI指令集. 操做系统发送SCSI指令集，而后进行封装，以后经过TCP/IP协议传输，传到对端测，而后进行解析，解析后的结果对端进行处理，处理后再进行封装，传输返回，而后再解析。
• FC：存储使用的FC协议是指Fibre Channel，并非Fiber Channel，FC协议指网状通道协议，由于如今业界都使用光纤为物理载体，因此FC协议会被误认为光纤通道协议。FC协议有物理层、链路层、网络层、传输层及上三层。网络层又分为FC-AL个和FC-Fabric。FC-AL是环路，最多128节点。FC-Fabric是网状交换矩阵，节点数不少。上三层用于实现Login过程、名称服务等各种服务。总之，FC是一个高速高效、即插即用的网络。

【SAN】

• SAN: 存储区域网络，它直接和服务器经过线缆相连，不通过网络，主要用于数据库。

• 存储区域网络（Storage Area Network，简称SAN）采用网状通道（Fibre Channel ，简称FC，区别与Fiber Channel光纤通道）技术，经过FC交换机链接存储阵列和服务器主机，创建专用于数据存储的区域网络。SAN通过十多年历史的发展，已经至关成熟，成为业界的事实标准（但各个厂商的光纤交换技术不彻底相同，其服务器和SAN存储有兼容性的要求）。
  SAN专一于企业级存储的特有问题。当前企业存储方案所遇到问题的两个根源是：数据与应用系统紧密结合所产生的结构性限制，以及小型计算机系统接口(SCSI)标准的限制。大多数分析都认为SAN是将来企业级的存储方案，这是由于SAN便于集成，能改善数据可用性及网络性能，并且还能够减轻管理做业。

• SAN实际是一种专门为存储创建的独立于TCP/IP网络以外的专用网络。目前通常的SAN提供2Gb/S到4Gb/S的传输数率，同时SAN网络独立于数据网络存在，所以存取速度很快，另外SAN通常采用高端的RAID阵列，使SAN的性能在几种专业存储方案中傲视群雄。
  　　SAN因为其基础是一个专用网络，所以扩展性很强，无论是在一个SAN系统中增长必定的存储空间仍是增长几台使用存储空间的服务器都很是方便。经过SAN接口的磁带机，SAN系统能够方便高效的实现数据的集中备份。
  目前常见的SAN有FC-SAN和IP-SAN，其中FC-SAN为经过光纤通道协议转发SCSI协议，IP-SAN经过TCP协议转发SCSI协议。

闪存和混合闪存

混合闪存

• 混合闪存阵列：混合闪存阵列一般是SSD硬盘和HDD硬盘的组合。混合阵列容许组织利用闪存的高性能和优化级别，同时利用HDD硬盘更高容量的优点。
• 为什么选择混合闪存：混合阵列旨在经过将闪存与HHD硬盘混合来提升每秒输入/输出操做数(IOPS)，并减小延迟。毫无疑问，与只采用HDD硬盘相比，其性能有所提升。可是，因为使用不一样类型工做负载的混合解决方案的性能数据各不相同，所以IT管理人员不会看到确切的数字。拥有依赖于HDD硬盘的存储基础设施的组织发现，添加一些闪存用于存储元数据或为某些关键业务应用程序提供更有意义的数据，而且能够知足应用程序性能需求。它还容许组织从现有的传统设备中逐渐过渡，从而实现更高的性能水平，同时不会支付全闪存那样更高的成本。
• 混合闪存优点：混合解决方案提供更高的适应性和效率。传统HDD硬盘一般能够存储大量的数据。但也有一个缺点，存储阵列性能急剧降低。经过将闪存速度与HDD硬盘的容量相结合，在混合闪存性能和容量之间提供了平衡。

当用户考虑存储容量的成本，而且很是适合中低端交易环境时，采用混合闪存成本更低。它也能够被视为一种一箭双鵰的选择：比所有采用HDD硬盘解决方案的性能更高，而且比采用全闪存的成本更低。

• 混合闪存的缺点：混合闪存性能没法与全闪存解决方案相匹敌。可是，根据企业的需求，采用混合存储就能够知足存储需求，由于许多现代存储解决方案能够提供高达数千的IOPS。但在某些状况下，应用程序会更多地应用在闪存存储层，这可能致使闪存不堪重负，并下降应用程序的性能。因为用户最终混合使用SSD硬盘和HDD硬盘，所以须要管理自动分层，这种方法并不彻底有效：自动分层设计没法跟上不断变化的应用程序工做负载的发展。此外，混合闪存仍然占用大量的机架空间、电源和冷却资源，所以用户最终仍是要支付更多的费用。

全闪存

全闪存的应用获得快速增加，能够提供与混合闪存相同的容量，并可以在更小的空间内提升性能。全闪存使IT组织可以下降功耗、物理机架空间需求、混合闪存解决方案的功耗，而且具备下降散热需求等优点。

闪存产品在最初推出时，价格很昂贵，并在有限的方式下使用，例如仅用于性能驱动的应用程序的子集。而随着闪存价格大幅下跌，下降了使用门槛。

• 为何采用全闪存：若是组织主要关注的是占地面积较小的解决方案中具备更高的性能，采用全闪存阵列是不错的选择。因为数据存储在固态磁盘或NAND芯片上，这种类型的解决方案能够提供数百万的IOPS。
• 全闪存的优点：全闪存系统由重复数据删除和压缩组成，可知足高容量需求。例如，用户能够在8U机架解决方案中存储数PB的可用数据，使用全闪存每个月产生约3-4kWh的能耗。相比之下，典型的高端混合闪存系统能够占用接近100U的机架空间，以容纳1PB的可用数据，而无需重复数据删除和压缩，每个月的能耗约为19-20kWh。

全闪存都基于SSD/NAND技术，而没有移动部件：使用闪存快速读/写和执行I/O操做。仅凭性能优点，就值得在全闪存上运行任务关键型应用程序，在这些应用程序中，更快的读/写/删除响应时间会产生巨大的性能差别。全闪存还利用了快速40G以太网交换机，这已成为一种常态。

但性能并非仅有的优点。因为采用的是全闪存，所以不涉及分层，所以其工做要快得多。此外，文件存储备份在更快的时间内完成，这使用户可以知足与内部客户签定的任何服务级别协议(SLA)。

全闪存阵列的体积一般更小，占用存储机架上的空间更少。此外，因为闪存没有移动部件，因此功耗更低。此外，因为产生热量的组件更少，所以冷却能耗也更少。实际上，使用全闪存解决方案与混合解决方案相比，机架/电源和散热的数量减小了75%-80%(对于100PB的数据)，并大幅减小机架、电源、冷却等基础设施的成本。

• 全闪存的缺点：当用户查看原始数据时，采用全闪存产品成本高昂，但其性能是全闪存解决方案的真正优点，这每每会说服IT管理人员选择全闪存解决方案。

总结：只有我的和IT团队真正了解组织当前的存储环境，才能根据目标和财务预算预测将来需求。组织须要作出明智的战略性存储决策，务必肯定当前面临的存储挑战，理解当前和将来的任务，并在执行、限制、成本等方面解决关键问题。

 存储系列 【转载】

 

存储区域网络(SAN)是以一种结构链接的存储，一般经过交换机链接，使许多不一样的服务器可以轻松访问存储设备。从服务器应用程序和操做系统的角度来看，访问SAN中的数据存储或直接链接的存储之间没有明显区别。存储区域网络(SAN)与直接链接存储(DAS)同样，能够对数据进行块访问。

 

 

 

网络附加存储(NAS)是一种远程文件服务方法。它不是在文件系统上使用软件，而是使用远程协议(如SMB或NFS)将文件访问重定向到另外一设备。该设备做为具备本身的文件系统的服务器运行，处理文件I/O，并启用文件共享和集中数据管理。

 

SAN与NAS的决策一般归结为用户存储的数据类型。在比较SAN与NAS时，请记住NAS最终会将文件I/O请求转换为附加到其上的存储设备的块访问。SAN也是结构化数据的首选，结构化数据是驻留在关系数据库中的数据。虽然NAS能够处理结构化数据，但它一般用于非结构化数据，非结构化数据主要由文件、电子邮件、社交媒体、图像、视频、通讯以及关系数据库以外的几乎任何类型的数据组成。

 

用于存储的对象I/O变得更加广泛，这主要归功于其在云存储中的巨大用途。所以，与块存储一块儿使用的SAN与具备文件存储的NAS之间的明显区别变得模糊。

 

当供应商从块或文件转移到对象I/O以知足其存储需求时，用户仍然但愿以他们习惯的方式访问数据：块存储用于SAN或文件存储用于NAS。供应商提供的系统具备前端系统，可呈现NAS或SAN体验，然后端则基于对象存储。

 

文件vs.块vs对象

 

文件I/O以与用户在计算机上的驱动器上相同的方式读取和写入数据，使用分层结构，文件夹内的文件能够位于更多文件夹中。NAS系统一般使用这种方法，它有许多好处：

 

当使用NFS和SMB(最多见的NAS协议)时，用户能够像本地和外部驱动器同样复制和粘贴文件或整个文件夹。

 

IT部门能够轻松管理这些系统。

 

块I/O将每一个文件或文件夹视为更小数据位的各类块，并将每一个块的多个副本分布在SAN系统中的各类驱动器和设备上。这种方法的好处包括：

 

更高的数据可靠性。若是一个驱动器或多个驱动器发生故障，仍可访问数据。

 

更快的访问。文件能够从最靠近用户的块从新组装，不须要经过文件夹层次结构。

 

对象I/O存储将每一个文件视为单个对象，相似于文件I/O，而且没有嵌套文件夹的层次结构，如块I/O。使用对象存储，全部文件或对象都放入一个巨大的数据池或平面数据库中。基于已经与文件相关联或由对象存储操做系统(OS)添加的元数据来找到文件。

 

对象存储是三种方法中最慢的，主要用于云文件存储。可是，访问元数据的方式的最新进展以及对快速闪存驱动器的使用的增长缩小了对象、文件和块之间的速度差距。

 

NAS vs.SAN的使用

 

SAN与NAS的主要区别在于每种类型的存储方式对用户的影响。

 

NAS系统或设备经过标准以太网链接到网络，所以在用户看来就像任何其余网络链接设备同样。用户链接到NAS访问它上面的文件。NAS设备具备管理用户计算机请求的任何数据的写入和读取的操做系统。

 

一旦将其安装在用户的计算机上，SAN将显示为本地驱动器。这意味着它将做为本地驱动器运行，用户计算机上的操做系统将处理读取或写入数据的命令。这使用户能够像对待任何其余本地驱动器同样对待它，包括在其上面安装软件的能力。

 

SAN vs.NAS的链接

 

NAS系统能够是单个设备中的一个服务器或一组驱动器或服务器。这可让NAS系统直接链接到网络，一般使用链接到以太网交换机的以太网电缆。

 

相反，SAN是由网络结构(如iSCSI或光纤通道)链接在一块儿的驱动器、设备或服务器池。

 

以太网和光纤网络多年来一直以速度为基础进行竞争。然而，这种优点一直体如今结构上，由于它具备更直接的链接，而没必要经过以太网链接的TCP/IP处理。鉴于此，当数据速度相等时，结构最终具备I/O速度优点，由于当数据在存储和用户之间传输时，数据的接触次数较少。

 

NAS的优点

 

易用性是NAS的一个关键优点。NAS系统中的元数据具备层次性和可读性。用户可使用简单的文件系统浏览器来查看文件名，并将它们组织成易于命名的文件夹。

 

使用NAS，用户能够协做和共享数据，不管他们身在何处。NAS能够轻松地从任何联网设备访问文件和文件夹。

 

NAS还以低于SAN的成本提供高容量。NAS设备将存储合并到一个地方，并支持数据管理和保护任务，如归档、备份和云存储。NAS能够处理非结构化数据，例如音频、视频、网站、文本文件和微软Office文档。

 

NAS设备能够配备更多或更大的磁盘以扩展存储容量。这种方法称为放大NAS。它们也能够汇集在一块儿以进行横向扩展存储。高端NAS设备能够容纳足够的磁盘来支持RAID。

 

NAS支持兼容便携式操做系统接口的文件访问，便于集中管理安全性和文件访问，并确保多个应用程序能够共享横向扩展NAS设备，而无需一个应用程序覆盖另外一个应用程序正在使用的文件。

 

NAS的缺点

 

NAS速度不够快，没法知足高性能应用的需求。若是有太多的用户在同时请求系统的状况下可能让系统崩溃，它可能会进一步减速。然而，在更新的NAS系统中，不管是与HDD结合使用仍是做为全闪存系统，均可以缓解速度问题。

 

NAS可能会出现可扩展性问题。添加太多NAS设备可能致使NAS蔓延，尤为是在必须单独管理全部设备的状况下。集群或横向扩展NAS被设计用于缓解该问题。

 

数据完整性可能会成为一个问题，由于文件系统会在逻辑或物理磁盘卷中存储元数据和文件内容。若是文件服务器断电，系统必须执行文件系统检查(也称为fsck)以验证数据的状态。根据NAS系统，执行文件系统检查(也称为fsck)所涉及的延迟可能很大。

 

NAS使用RAID也可能存在问题，由于RAID达到了可扩展性限制。重建时间可能须要数天的时间，这种状况只会随着多TB容量驱动器变得更加广泛而变得更糟。

 

SAN的优势

 

SAN将原始存储视为IT能够在须要时集中管理和分配的资源池。因为SAN经过网络结构链接，所以使用SAN的数据传输和访问速度比NAS快，全部一切都如此。

 

SAN系统具备高度可扩展性。能够根据须要添加容量。部署SAN的其余缘由包括持续可用性和弹性。高可用性SAN设计为没有单点故障，从高可用性SAN磁盘阵列和带有冗余关键组件和SAN冗余链接的交换机开始。

 

SAN的缺点

 

成本和复杂性是SAN的主要缺点。这些系统的硬件很昂贵，而构建和管理它们须要专业知识和技能。

 

SAN远比NAS复杂，有专用线缆，一般是光纤通道，但可使用以太网，以及专用交换机和存储硬件。光纤是专门为存储而开发的，由于在过去十年中，在协议取得进展以前，以太网不够可靠，没法传输数据块。但光纤通道SAN须要专业知识以及专用链接。

 

虽然SAN具备高度可扩展性，但垂直扩展SAN阵列的能力有限。一旦达到向上扩展限制，就必须移动到更高性能的存储阵列或添加多个存储阵列。愈来愈多的SAN磁盘阵列经过支持横向扩展来避免这个问题，其中添加了可同时扩展容量和性能的存储节点。

 

DAS如何适应

 

DAS(直连式存储)是未链接到网络的专用服务器或存储设备。DAS最简单的例子是计算机的硬盘。要访问DAS上的文件，用户必须可以访问物理存储设备。

 

DAS能够赛过NAS，特别是对于计算密集型软件程序。可是在使用DAS时，必须单独管理每一个设备上的存储，从而增长了系统管理的复杂性。DAS系统一般不提供SAN和NAS中常见的高级存储管理特性，如复制、快照和瘦配置。

 

DAS也不能实现多个用户之间的共享存储。而且由于只有一个主机访问DAS设备，因此只有一部分可用存储最终被使用。

 

统一存储的兴起

 

统一存储的出现使存储管理员能够灵活地在同一阵列上运行块或文件。这些多协议系统在一个存储平台上整合基于SAN块的数据和基于NAS文件的数据。客户能够从SAN或NAS开始，稍后再添加支持和适当的链接。或者他们能够购买支持SAN和NAS的存储阵列。

 

统一存储的优缺点

 

《计算机周刊》编辑Antony Adshead与GlassHouse公司前技术顾问(现为戴尔EMC的顾问工程师)Andrew White谈论统一存储的挑战和好处。

 

统一存储使用文件和块协议。它可使用文件协议(如SMB和NFS)以及块协议(如FC和iSCSI)。

 

这些系统的一个优势是它们比传统存储系统须要更少的硬件。更新的统一存储产品正在整合云存储和存储虚拟化。

 

主板可能孕育将来

 

现在最大的动做和兴奋来自于经过结构扩展非易失性存储器(NVMe)协议。

 

NVMe协议是将闪存设备直接链接到计算机主板的最快方式，经过外围组件互连高速总线进行通讯。它的性能远远超过经过SATA链接的SSD硬盘。想象一下，若是能够在整个SAN系统上整合这种快速的NVMe链接将会有什么样的体验。

 

公平地说，NVMe不能用于在远程最终用户和存储阵列之间传输数据，所以必须使用消息传递层。这使得NVMe看起来更像是一个以太网链接的NAS系统，它使用以太网的TCP / IP协议来处理数据移动。但NVMe over Fabrics开发人员正致力于使用远程直接内存访问(RDMA)来使该消息传递层对速度的影响最小。在提出的各类类型的RDMA中，有融合以太网上的RDMA，全球互联网广域RDMA协议和InfiniBand，它们被用于高性能计算系统。