4网络存储虚拟化中山大学信息科学与技术学院本科教育网站.doc
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1、本本 科科 生生 毕毕 业业 论论 文文 题 目: 网络存储技术分析和性能评价 院 系: 信息科学与技术学院 专 业: 计算机科学与技术专业 学生姓名: 卢志东 学 号: 04370018 指导教师: 李国桢 (副教授) 二八 年 四 月 摘要摘要 网络存储的技术和性能是当前及今后一段时间内计算机技术关注的焦点问题。 在网络信息时代,数据的重要性日益提高,数据本身就是宝贵的财富;但数据的爆 炸性增长和通过网络传输的信息量不断膨胀,管理和维护是一项极难和繁琐的工作, 也要消耗过多的资源。传统的存储系统和管理模式已经不能满足网络时代的新需求, 存储进入网络时代也就成为了必然。 网络存储提供网络信息
2、系统的信息存取和共享服务,是一个经济高效的方法, 其特征主要体现在超大的存储容量,高的传输速率和高的系统可靠性。 目前存储领域较为成熟的三大存储技术是 DAS,NAS 和 SAN。他们都各自有 各自的技术特点,优点缺点和适用场合。其实三种存储体系结构并不是相互矛盾的, 例如可以把 SAN 和 NAS 技术进行融合,取两种技术之长,避开两种技术之短,可 以达到很好的性能。 网络存储虚拟化是指把多个存储介质通过一定的方式集中起来,在存储池中得 到统一的管理,该方法对用户透明,实现网络存储设备资源的优化利用,是非常好 的网络存储技术。但目前面临着标准不统一,厂商间各自为政的问题,该技术的发 展关键是
3、依赖于标准的统一。 但无论如何,网络存储技术有很多传统存储技术没有的优点,而且发展的速度 越来越快,技术越来越高端,价格也越来越便宜。我坚信网络存储技术必定会带动 存储技术的和网络技术的高速发展。 本论文的主要工作是对各种网络存储系统作详细的技术分析和性能评价,由于 各种网络存储技术使用的拓扑结构,软件硬件各不相同,由此产生各方面的差异, 包括各个网络存储系统的优点缺点,存在问题,使用场合等。本文重点分析这些差 异,为企业根据自身实际的情况对网络存储产品的选择提供参考。同时也从各种网 络存储技术的不足中认识到网络存储虚拟化的重要性,从而把握网络存储技术的发 展趋势和面临的问题。 关键词:关键词
4、:DAS, NAS, SAN, NAS 和 SAN 融合, 网络存储虚拟化 Abstract Network storages technology and its performance are important focus in IT field. In network information time, data becomes important, data is money. But data quantity grows fast at the same time. A lot of data transfers though the internet, which makes
5、data management and maintenance difficult. It also wastes much resource such as software and hardware. Traditional storage system is out of date. Network storage becomes necessary. Network storage provides data storage and data sharing. It is surely an economy and effective technology. Large capacit
6、y, high speed and high security are its main characters. Nowadays DAS, NAS and SAN are mature network storage technologies. They have their own characteristics and using occasions. But these three technologies have no contradictions, for example, NAS and SAN can combine together, using their advanta
7、ges and avoiding their disadvantages in order to make good performance. In virtual network storage system, storage equipments are collected together in a certain way. Equipments are managed together. Users do not need to know how it work, but just need to know how to use this convenient system. Its
8、main advantage is it can make full use of the storage equipment and make management easy. But this technology has its own difficulty. Standards are not the same. It make this technology develops slowly. I am sure that network storage will become an important part of storage system. Its performance b
9、ecomes more excellence and its price becomes cheaper. In the future Network storage will become the first choice and will bring along the development of network technology and other industry. In this thesis, I will give an introduction to network storage technology include its framework model, its s
10、oftware and hardware, its advantages and disadvantages. When factories choose network storage equipments, this thesis can be a reference. Also from all kinds of network storage technologys disadvantages, we can see that virtual network storage is network storages direction. Keywords: DAS, NAS, SAN,
11、amalgamation of NAS and SAN, virtual technology in network storage. 目录目录 1.前言前言.1 2.基本的网络存储系统介绍基本的网络存储系统介绍.2 .以服务器为中心的 DAS.2 DAS 存储系统拓扑结构.2 DAS 的优点和适用范围.2 DAS 存储系统的缺点.3 .以数据为中心的 NAS.3 NAS 网络存储系统的拓扑结构.3 NAS 的主要特点.4 NAS 的主要优点.4 NAS 的主要缺点.5 .以网络为中心的 SAN.5 SAN 网络存储系统的拓扑结构.5 SAN 的主要优点.6 SAN 的主要缺点.7 3.三种网
12、络存储比较和融合三种网络存储比较和融合.7 .NAS 和 DAS 的比较.7 .SAN 和 NAS 的比较.8 .SAN 和 NAS 的融合.9 SAN 和 NAS 融合的原因.9 SAN 和 NAS 融合的拓扑结构.10 和 NAS 融合后的 SAN 和一般的 SAN 的比较.11 4.4.网络存储虚拟化网络存储虚拟化.12 .当前网络存储技术现状和问题的分析.12 .网络存储虚拟化的定义.13 .存储虚拟化的主要优点.13 .存储虚拟化的实现方法.14 基于主机的虚拟化.14 基于存储设备的虚拟化.14 基于网络的虚拟化.14 影响存储虚拟化发展的因素.17 5.5.总结总结.17 6.6
13、.致谢致谢.19 7.7.参考文献参考文献.20 1. 前言前言 在网络信息时代,数据的爆炸性增长和通过网络传输的信息量不断膨胀, 管理和维护是一项极难和繁琐的工作,也要消耗过多的资源。另一方面,数据 的重要性日益提高,数据本身就是宝贵的财富,数据的安全性和可用性越来越 受到重视。此外,网络时代的到来也对数据的共享提出更严格的要求,对用户 来说,数据是不应该受平台,地理位置等因素的制约,是面向全世界的,数据 的存取只有安全机制的管理,存储资源是虚拟的整体,在给定的权限上可以不 受限制的存取。这些要求对数据存储技术的发展提出了全面的挑战,对存储体 系结构提出了进一步的要求。传统的存储系统和管理模
14、式已经不能满足网络时 代的新需求,存储进入网络时代也就成为了必然。 网络存储提供网络信息系统的信息存取和共享服务,是一个经济高效的方 法,其特征主要体现在超大的存储容量,高的传输速率和高的系统可靠性。 网络存储技术和性能差异很大,适用场合也有很大的不同。本文通过对各 种网络存储系统技术的分析,力求做到使人们通过阅读这篇论文可以轻松地对 网络存储的技术和性能有一个比较清晰的理解,同时也可以为企业对网络存储 产品的选择提供参考。 针对本论文的写作目的,全文共分为四个部分: 第一部分对 DAS,NAS 和 SAN 存储系统技术分析和性能的评价。 第二部分比较 DAS 和 NAS,NAS 和 SAN
15、的不同,重点放在 SAN 和 NAS 的融合上,对融合后的系统技术分析和性能评价。 第三部分是对网络存储虚拟化的技术分析和性能评价,和当前网络存储虚 拟化技术面临的问题。 第四部分是小结和讨论部分,针对前三个部分对网络存储技术和性能问题 总结自己的看法。 2. 基本的网络存储系统介绍基本的网络存储系统介绍 2.1.2.1.以服务器为中心的以服务器为中心的 DAS 2.1.1.2.1.1.DAS 存储系统拓扑结构存储系统拓扑结构 DAS(Direct Attached Storage)中文名称为直接附加存储,也称为 SAS(Server Attached Storage) ,即服务器附加存储,在
16、这种方式中,存储设备 是通过电缆(通常是 SCSI 接口电缆)直接接到服务器中,输入/输出请求直接 发送到存储设备,它依赖于服务器,其本身就是硬件的叠加,不带有任何存储 操作系统。DAS 存储系统的拓扑结构如图 21 所示。 客户端客户端客户端 网 络 服务器服务器 DAS 设备 DAS 设备 DASDASDAS 图 21 DAS 存储系统的拓扑结构 2.1.2.2.1.2.DAS 的优点和适用范围的优点和适用范围 DAS 由于初始费用成本比较低,而且简单易用,在以下的环境下适合使 用: (1)服务器在地理分布上很分散,通过 SAN(存储区域网络)或 NAS(网络 直接存储)在他们之间进行互联
17、相当困难时。典型的例子就是商店或银行的分 支就是用 DAS。 (2)存储系统必须被直接连接到应用服务器的情况, 典型的例子是 Microsoft Cluster Server 或某些数据库使用原始分区。 (3)包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用,它们需要直接连接到存储 器群和一些邮件服务也包括在内。 2.1.3.2.1.3.DAS 存储系统的缺点存储系统的缺点 无可否认,在多台 PC 或多个服务器的环境下,使用 DAS 方式的设备初始 的费用的确比较低,但是,每台 PC 或服务器都是单独拥有自己的存储磁盘, 容量的再分配困难,对于整个环境下的存储系统管理,工作重复和繁琐,没有 集中管理解
18、决方案,所以拥有的成本较高,目前的 DAS 基本上都被 NAS 所代 替。 2.2.2.2.以数据为中心的以数据为中心的 NAS 2.2.1.2.2.1.NAS 网络存储系统的拓扑结构网络存储系统的拓扑结构 NAS(Network Attached Storage)中文名称为网络附属存储,在 NAS 存储 结构中,存储系统不再通过 I/O 总线附属于某个服务器或客户机,而直接通过 网络接口与网络直接相连,由用户通过网络访问。 NAS 实际上是一个带有瘦 服务器的存储设备,其作用类似于一个专用的文件服务器。这种专用存储服务 器去掉了通用服务器原有的不适用的大多数计算功能,而仅仅提供文件系统功 能
19、。与传统以服务器为中心的存储系统相比,数据不再通过服务器内存转发, 直接在客户机和存储设备间传送,服务器仅起控制管理的作用。主服务器和客 户端可以非常方便地在 NAS 上存取任意格式的文件,NAS 可以根据服务器或 客户端计算机发出的指令完成对内在文件的管理。NAS 存储系统的拓扑结构如 图 22 所示。 NAS 本身能够支持多种协议,如 NFS,CIFS,FTP,HTTP 等,而且能够 支持各种操作系统,如 Windows 和 Unix,所以通过任何一台工作站,采用浏览 器就可以对 NAS 进行直观方便的管理。 客户端客户端客户端客户端 TCP/IP 网络 服务器服务器服务器 带有“瘦” 服
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