NAS the future of cloud storage

NAS：云存储的未来之路

　　刚开始兴起的服务器虚拟化浪潮其主要亮点在于技术完善和工作高效上。在VMs虚拟机上首先获得应用的当属开发环境或者服务器轻量级负载，并且他们大多是静态的，而不是I/O集中化比如DHCP、DNS和动态目录等，服务器针对网络磁盘存储也主要使用基于块的存储区域网络(SAN)。

　　随着服务器虚拟化应用的普及，对SAN基础设施的支持也变得更加紧迫。每一个虚拟机需要一个专门的逻辑单元号(LUN)供应。一个早期的存储虚拟化例子，VMware公司开发的文件系统(VMFS)可以专门处理虚拟机的SAN存储问题，它可以通过创建更大的(但仍然有限)LUN存储来自多个虚拟主机的数据。这意味着服务器端的存储虚拟化会一直面临着巨大的挑战。

　　另一方面，随着服务器虚拟化技术的成熟，运行在虚拟主机中的企业应用已经达到了一个前所未有的高度，而随之而来的复杂管理，让I/O瓶颈、存储和虚拟化服务器成本问题的解决上升为重要议题。网络附加存储(NAS)和iSCSI存储已成为虚拟存储的解决方案。相比传统的FC光纤通道SAN存储，iSCSI具有成本低廉使用方便的优势但它却面临着其他同样的问题。NAS具有同样的成本优势和使用简便的特点，但固有的可扩展性和共享功能定位的NAS无疑会成为云存储平台的首选。当前，数据中心被大幅引入虚拟化并采纳能显著提高NAS效率实现云存储的云模型。 　　

一、SAN不足

　　SAN是计算机信息处理技术中的一种架构，它将服务器和远程的计算机存储设备(如磁盘阵列、磁带库)连接起来，使得这些存储设备看起来就像是本地一样。存储区域网络作为存储解决方案中的重要一员，SAN是最昂贵的存储选项，同时也是最复杂的选项。下面我们简要列出SAN的一些不足之处。

　　有限的扩展性——SAN属于块存储，然而管理SAN上的数据需要一个可扩展性的文件系统。通过使用VMware，VMFS可以把虚拟磁盘当作文件进行存储。虽然I/O会在达到极限值之前出现瓶颈问题，但是单个虚拟磁盘存储仍可以达到2TB、总量为64TB的存储容量。如果考虑到应用程序所生成多数据情况可能会更糟糕。对于SAN来说，如果没有一个全局命名空间，要管理数百TB容量的数据或者管理基于云应用程序创建的字节级数据可能都会比较麻烦。如果使用SAN存储但又缺乏可扩展的高性能存储云计算架构，将会给存储方案带来灾难。

　　管理上的挑战——在一个相对静态的环境，配置和管理LUN是一个常规任务。在云环境下数百个虚拟主机也可以通过供给LUN在数分钟内焕发新机。对于大量的LUN来说备份、还原和配置这些任务无疑会十分艰巨。SAN管理要求有专业的知识，比如需要使用多种方法来创建超过2TB容量的VMFS卷标，或者实施绩效原始设备映射。鉴于云的益处只能体现在大型自动化IT项目上，这种管理上的复杂性无疑会影响到SAN的具体实施。

　　数据共享——LUN要同时跨物理和虚拟机访问共享虚拟磁盘和应用程序数据。即使对VMware来说，VMFS也仅仅是满足共享虚拟磁盘存储要求。其他虚拟主机比如Hyper-V,Xen或者KVM都缺少VMFS。云应用程序需要共享对集群数据分区的访问，然而SAN本身却不能提供共享功能，从而并不能实现数据共享这一目的。 　　成本——长期以来FC SAN本身缺乏标准，特别在管理上;采购成本居高不下，甚至于远高于新兴的IB网络技术，属于大型企业使用的高端存储方案;在管理与维护上，需要专业性人才，其总拥有成本较高。 　　可扩展的NAS文件系统可以使用SAN或者DAS直接附加存储互补的形式来克服这些问题。SAN可以使用在某些关键任务上，同时也能通过建设磁盘的使用来降低电力成本，而基于DAS的云存储则需要数据至少被复制2次，它主要是基于软件的具有成本效益和灵活性的存储方案，缺点则是成本较高而且需要专业知识。

二、NAS优点

　　减轻服务器负担——NAS设备的目的就是为了分离网络设备中的服务器和存储，让这二者独立进行。这样做能够让服务器(特别是通用服务器)有更多的计算资源来处理用户的各种应用和业务(比如电子邮件处理、远程应用等)。NAS则是用来帮助服务器完成一些文件的任务和I/O的操作。

　　方便数据共享——我们都知道，当前的企业内部网络越来越庞大，形成了一个多操作系统、网络设备多样化的复杂网络环境。NAS设备正是为这种多样性环境而设计的，除了对多种操作系统(Unix、Linux、Windows等)的支持外，还支持多种网络协议(TCP/IP等)，这种设计使得NAS轻而易举的支持多个系统之间的数据共享(Unix和Windows之间、Unix和Linux之间、Linux和Windows之间的数据传输共享)。终端客户则根本不许知道数据原先是在Unix系统上，还是Linux系统上，异或是在Windows上。

　　对现有网络环境有很好的适应性——NAS设备对企业网络环境基本上没有什么特别的要求和限制，可以很很方便的在现有的网络环境中添加NAS设备。这是因为NAS所支持的那些操作系统和网络协议都是已有网络中得到很好的支持，NAS设备的添加不会引发新的网络支持的问题。

　　高可扩展性——NAS设备的高扩展性很好的满足了企业日益增长的存储需求。NAS的扩展只需通过添加一个节点及网络设备即可(做到真正的即插即用，并且部署位置非常灵活)，基本上启动NAS设备，运行相应的网络文件系统，并将这个NAS设备接入网络环境就完成添加了。高级NAS更能做到支持网络接口的热安装、硬盘的的随时增加等。

　　易管理性——NAS本身就是为了企业内部网络而设计，实现了异构平台下的数据共享，因此NAS的使用和维护成本就相对很低，管理和维护工作也相对简单。用户只需一些简单的初期设置和管理，NAS设备就可以很好的运行起来。

　　当前NAS的扩展趋势已经演变成为NAS集群技术了。NAS集群技术通过一组NAS设备集合来形成如同一个NAS设备，NAS集群技术提供了一定的存储分流，使得不同的NAS设备可以同事工作来存储网络存储的存储需求，从而提高了整个NAS系统的整体性能，并解决了多个NAS系统的扩展性和管理趋于复杂性的问题。

三、新型NAS协议

　　NAS 结构和SAN最大的区别就在于NAS有文件操作和管理系统，而SAN却没有这样的系统功能，其功能仅仅停留在文件管理的下一层，即数据管理。从这些意义上看,SAN和NAS的功能互为补充，同时SAN的服务器访问数据的时候不会占LAN的资源，但是NAS结构的服务器都需要和文件服务器进行交互，以取得自己请求的数据，因此，NAS结构在速度慢的LAN(如10/100M网络)上几乎不具有任何优势和意义。

　　由于G位和10G位以太网的出现，使得NAS结构的这一缺陷自然消失，NAS方案一下子就获得了巨大的生命力和发展空间。同时SAN和NAS相比不具有资源共享的特征，因此SAN最近越来越感觉到了NAS的巨大冲击力。

　　SAN和NAS并不是相互冲突的，是可以共存于一个系统网络中的，但NAS通过一个公共的接口实现空间的管理和资源共享，SAN仅仅是为服务器存储数据提供一个专门的快速后方通道，在空间的利用上，SAN和NAS也有截然不同之处，SAN是只能独享的数据存储池，NAS是共享与独享兼顾的数据存储池。

　　NAS在云存储中注定要发挥主导作用的原因是多方面的：海量的非结构化数据只能通过NAS技术进行处理，NAS在无限带宽和10GbE方面也走在SAN前头，计算和存储网络也于DCB标准进行衔接。而SAN必须采用新的以太网iSCSI/FCoE协议，NAS则享有TCP/IP和RDMA的得天独厚优势。SAN则可以作为NAS的后端存储方案，也可以应用在一些特殊任务上的存储需求，而商业化后的云存储浪潮无疑将会涌向NAS。