新手指南 NAS存储装置解析---NAS技术分析

3、NAS技术分析
　　NAS的全称为Network-Attached Storage，人们一般称之为“网络附加存储”或“网络存储设备”。NAS开始做为一种开放系统技术是由Sun公司于上个世纪80年代中期推出的NFS开始的。它是一种向用户提供文件级服务的专用数据存储设备，直接连到网络上，再也不挂接服务器后端，避免给服务器增长I/O负载。
　　1.NAS所使用的协议
　　NAS目前采用的协议是NFS和CIFS。NFS(Network File System)协议是1985年由Sun公司开发的基于Unix环境下的网络文件系统。它采用TCP/IP，其主、从连线可覆盖整个互联网。也就是说，处在不一样区域的NFS客户机也可经过互联网分享相隔×××的另外一台NFS服务器的文件档案。NFS是Unix系统间实现磁盘文件共享的一种方法，支持应用程序在客户端经过网络存取位于服务器磁盘中数据的一种文件系统协议。相比之下，SAN采用的网络文件系统，做为高层协议，须要特别的文件服务器来管理磁盘数据，客户端以逻辑文件块的方式存取数据，文件服务器使用块映射存取真正的磁盘块，并完成磁盘格式和原数据管理。
　　CIFS(Common Internet File System)则是由微软开发，用于链接Windows客户机和服务器的通用互联网文件系统。后来通过Unix服务器厂商的从新开发后，它可用于链接Windows客户机和Unix服务器，执行文件共享和打印等任务。它最先的由来是NetBIOS，这是微软开发的在局域网内实现基于Windows名称资源共享的API。以后，产生了基于NetBIOS的NetBEUI协议和NBT(NetBIOS OVER TCP/IP)协议。NBT协议进一步发展为SMB(Server Message Block Potocol)和CIFS协议。其中，CIFS用于Windows系统，而SMB普遍用于Unix和Linux，二者可互通。SMB协议还被称做LanManager协议。CIFS可籍由与支持SMB的服务器通讯而实现共享。
　　2.NAS的构成和拓扑结构
　　对于NAS网络存储设备自身而言，它是直接链接到网络上，而不需像一般的存储设备那样挂接在服务器后，这样可最大程度减少服务器的I/O负载。下图是NAS的结构图。
　　


　　(图01，NAS结构图)
　　NAS从结构上能够分解为存储设备、网络部分、控制器部分三部分。
　　存储设备但是磁盘和磁带，或是RAID磁盘阵列。由于NAS的市场定位，在SAN中采用的FC(Fiber Channel)技术和Fabric交换技术因为其成本较高，在中低端几乎没有选用。而SCSI技术则是在中端和部分高端NAS中普遍采用的技术。另外，iSCSI给存储带来了一个崭新的发展方向，SATA和SATA300等IDE技术也有用在低端NAS的存储设备上。这类存储设备拥有一个共有的特色就是低成本优点。
　　网络部分可支持各类网络技术，支持多种网络拓扑。虽然NAS理论上可支持各类拓扑结构和网络协议，但因为以太网技术是目前最广泛的一种局域网技术，特别是快速以太网络技术，数据传输率已经达到了1Gbps，且正在推出10Gbps的标准和技术，这些都肯定了以太网技术的霸主地位，所以以太网是NAS设备一般采用的技术。
　　控制器部分从结构和功能上讲就像是一个有着本身的CPU和本身的操做系统的瘦服务器(Thin Server)，NAS其实是一个专用的网络文件服务器。
　　NAS网络存储设备是直接经过数据网络向客户段提供文件共享的，它所链接的网络介质能够是局域网、广域网。下图是一种比较典型的NAS拓扑结构。
　　
　　(图02，典型的NAS拓朴结构) 　　NAS与传统的以太网相连，使用的是TCP/IP协议，当需进行文件共享和访问时则利用NFS和CIFS以沟通Windows NT或Unix系统。NAS的这种结构奠基了它自身的优势，那就是配置灵活、管理方便，另外成本较低，不须要配置额外的网络配件。但由于NAS是直接与网络相连的，无疑在数据传输时会增长网络负担，一旦发生网络拥塞，其性能会大幅降低。因此NAS自身要受到网络传输能力的制约。 　　3.NAS的核心操做系统 　　NAS做为一种专用的网络文件服务器，就像其余服务器或PC同样须要核心操做系统的支持。NAS操做系统一般须要实现4个方面的功能:设备驱动功能、设备管理功能、文件共享服务功能和应用系统功能。 　　应用系统 　　CIFS服务器,NFS服务,其余文件共享服务, 　　本地文件系统,卷管理器,, 　　TCP/IP驱动程序,存储设备驱动,, 　　目前，NAS操做系统大体能够分为三类， 　　1.以FreeBSD/Linux等开放源码的通用网络操做系统为蓝本，进行从新优化构建而成的操做系统。由于源码开放的缘由，这类操做系统所需的成本较低，性能也不错，受到不少用户的欢迎。 　　2.以Microsoft的SAK为基础而开发的，例如Windows Storage Server 2003(WSS 2003)。SAK是微软公司专门为存储系统进行优化的NAS操做系统，比普通的Windows操做系统简单。因为Windows系列是目前人们使用最为普遍的操做系统，也是各类存储管理软件和备份软件首要支持的平台之一，所以它的最大优点在于可轻易与第三方存储管理软件及备份软件集成。 　　3.基于VxWork等专有的高效嵌入式操做系统开发而成。