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存储

什么是网络附加存储?

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网络附加存储 (NAS) 是一种文件级存储架构,可使存储的数据更易于网络设备访问。NAS 是三种主要存储架构之一,另外两种分别是存储区域网络 (SAN) 和直接附加存储 (DAS)。借助内置的安全管理和容错功能,NAS 为网络提供了单一的存储接入点。


NAS 是如何运作的?

硬件

预先配置好的存储软件将安装在专用硬件上。该硬件被称为 NAS 箱、NAS 设备、NAS 服务器或 NAS 头,其本质上只是一个包含存储磁盘或驱动器、处理器和随机存取存储器 (RAM) 的服务器。

软件

NAS 和通用服务器存储之间的主要区别在于软件。NAS 软件部署在轻量级操作系统 (OS) 上,而后者通常嵌入在硬件中。通用服务器具有完整的操作系统,它们每秒发送和接收数千个请求(其中一部分可能与存储有关),而 NAS 箱仅发送和接收两种请求:数据存储和文件共享。

协议

NAS 箱会根据数据传输协议进行格式化,以便按照相应的标准方式在设备间发送数据。客户端可以通过交换机来访问这些协议。交换机则是一个中央服务器,可用于连接所有设备并路由请求。数据传输协议基本上都能让您访问其他电脑上的文件,就像这些文件在您自己的电脑上一样。

一个网络可以运行多种数据传输协议,但是大多数网络基本上都会运行这 2 种:互联网协议 (IP) 和传输控制协议 (TCP)。TCP 会先将数据并入数据包,然后再通过 IP 进行发送。请将 TCP 数据包想象成经过压缩的 zip 文件,并将 IP 想象成电子邮件地址。如果您的祖父母不会使用社交媒体,也无权访问您个人的云环境,那么您必须通过电子邮件向他们发送度假照片。发送前,您可以将这些照片打包到 zip 文件中,无需一张张地发送。TCP 也会采用类似方式:先将文件并入数据包,再通过 IP 在网上发送。

跨协议发送的文件可以采用以下格式:

  • 网络文件系统 (NFS):该协议是 Linux 和 UNIX 系统的常用协议。作为一个供应商中立型协议,NFS 适用于所有硬件、操作系统或网络架构。
  • 服务器消息块 (SMB):大多数使用 SMB 的系统运行的都是 Microsoft Windows,该协议在 Windows 中被称为“Microsoft Windows 网络”。SMB 是基于通用互联网文件共享 (CIFS) 协议开发的,所以它也被称为 CIFS/SMB 协议。
  • Apple 文件传输协议 (AFP):运行 macOS 的 Apple 设备的专有协议。

NAS 的优点

  • 横向扩展功能:为 NAS 增加存储容量就和增加硬盘一样简单。您不必升级或更换现有的服务器,即可在不中断网络的情况下启用新的存储。
  • 高性能:由于 NAS 专门用于提供文件服务,所以其他联网设备无需再提供文件服务。由于 NAS 会针对具体用例(如大数据或多媒体存储)进行精调,所以客户可以获得更好的性能。
  • 易于设置:NAS 架构往往会通过经简化的脚本来交付,或以简化版操作系统的预安装设备的形式来交付,因而可以大幅缩短存储的设置时间和系统的管理时间。
  • 可访问性:所有联网设备都可以访问 NAS。
  • 容错性:可以对 NAS 进行格式化,以支持复制磁盘、独立磁盘冗余阵列纠删码,进而确保数据的完整性。

NAS 与云

NAS 本身并不是一种。云是一种 IT 环境,可以抽象、汇集和共享整个网络中的可扩展资源。NAS 可以是云环境中的一个重要组成部分,尤其是当云提供商将存储作为基础架构即服务 (IaaS) 协议的一部分交付给客户时。


存储类型比较

存储区域网络

存储区域网络 (SAN) 可以提供块存储。块存储会将单个存储宗卷(如硬盘、虚拟存储节点或云存储池)拆分成被称为“块”的多个小宗卷,各个块可以采用不同的协议格式。例如,一个块可以采用 NFS 格式,另一个块可以采用 AFP 格式,第三个块则可采用 SMB 格式。这可以提高用户的选择灵活性,但也会增加块导航的难度,因为它们会使用任意分类来打包数据。

直接附加存储

直接附加存储 (DAS) 是指直接附加到单个计算机的存储。它不联网,所以其他设备可以轻松地对其进行访问。DAS 是 NAS 的前身。每个 DAS 设备单独进行管理,而 NAS 箱会负责管理所有设备。DAS 最常见的示例就是一台计算机上的硬盘驱动器。要使得其他计算机能够访问该驱动器上的文件,则必须通过物理方式将该驱动器从原始计算机中移除,然后再将该驱动器附加到新的计算机,否则用户必须在 2 台设备之间建立某种连接(在这一点上,DAS 和 NAS 之间的界线变得有点模糊)。

软件定义存储

软件定义存储 (SDS) 是一种独立于底层硬件来运行的存储管理软件。这意味着,SDS 可以安装在 NAS 箱上,以便为特定工作负载定制硬件。安装 SDS 之后,存储硬件可以组建成集群,以使多个服务器能以单个系统的形式来执行特定的操作。例如,可以对一个服务器集群进行配置,用来托管用户目录和 NFS/CIFS 文件夹;同时针对块存储对另一个服务器集群进行配置,使之能够托管照片和多媒体。有些 NAS/SDS 解决方案甚至还能在 30 分钟或更短时间内整合并交付超过一千万亿字节的数据。


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部署存储网络 — 技术清单

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