Storage

詳見: 儲存技術ABC

此外,Linux的檔案系統也該參考一下
http://linux.vbird.org/linux_basic/0230filesystem.php
(很多設計都是從這延伸出來的)



SAN

啥是SAN(Storage Area Network)? 就字面上來看,簡單的說就是由儲存設備所構成的區域網路。但是單就這麼了解的話,是有所不足的喔。

要知道SAN是甚麼,我們可以從SAN做甚麼來了解。SAN技術廣泛的運用在企業裡,用以提供高速的、可管理的、具容錯能力的、富彈性的儲存服務。譬如作為資料儲存、備份、系統備援等。SAN不是單一設備或是某種協定,它是一種服務架構,結合多種硬體(如:光纖、HBA卡、高速交換機、伺服器、磁碟陣列等)與軟體(管理軟體、initator與target軟體、驅動程式等)的技術。採用SAN的架構,可以將各個單一的儲存設備連結起來,提供整合性的管理與應用。SAN最大的用途不僅在於做為資料的儲存,而是在於其容錯與災難備援的能力。這也是企業採用SAN的主要原因,一方面可以將所有的儲存資源妥善的管理,另一方面可以提供不中斷的營運服務,在遇到天災(水火意外)、人禍(電腦病毒)時,可以在最短的時間內,最有效的復原,從而避免損失。

SAN的優點有:

  • 儲存設備的分享,具有經濟效益。透過網路架構,所有的用戶端不必直接連接到特定的儲存設備上就可以使用期資源。
  • 有效的管理。透過管理軟體,可以更有效的管理儲存的資料與制定備援計劃。
  • 容錯能力,降低風險。SAN提供多種容錯功能,從最簡單的mirror到進階的snapshot,在在可以減低資料遺失或是企業服務中斷的風險。

在SAN採取的是Client/Server架構,其中提供儲存能力的一端稱之為Target,而要求資源的一端稱為Initator。Target與Initator之間,透過高速的網路連結,這通常是光纖。而提供連接的介面我們稱之為HBA(Host Bus Adapter),建構網路的方式則是光纖交換機。這些林林種種的設備,講求的是高速與穩定,但是相對的代表的就是高貴。然而隨著技術的演進,SAN亦有支援IP的介面出現,可以運用現有的Ethernet來達成,譬如SAN/IP與iSCSI技術,所以SAN不再是高不可攀,這部分容我們下回分曉。

SAN倒過來讀是NAS,兩個有點關係卻又截然不同的角色,那明天我們就來談談NAS吧。

ps. 文中提到的許多關鍵字(initator, target, mirror, snapshot, 容錯, 災難復原)將在後續的文章中一一的說明。
 

NAS

窮人的儲存服務

昨天提到的SAN,從其架構中廣泛需要高速與容錯等特性可以了解到,高貴的SAN是比較適合企業使用的。可是一般用戶或是小型企業的辦公室當然也有儲存服務的需求,但是又負擔不起SAN的架構時,NAS (Network Attached Storage)就是很好的選擇了。

NAS的概念就是透過區域網路來分享檔案與儲存空間,所以從早期的Novell NetWare, SUN NFS, Linux SAMBA到現在的Windows網路芳鄰,都屬於NAS的範疇。NAS的磁碟分享是以"檔案"為單位,這也是他與SAN很大的不同處。以檔案為單位的服務協定優點是簡單,甚至你可以使用手邊的電腦架設一個獨立的NAS系統,如FreeNAS。雖然說是窮人的網路儲存服務,但是現今的NAS系統也提供了多樣化的應用,諸如FTP、多媒體分享的UPnP、備份、網路芳鄰、甚至是自動的BT下載等,絕對是物超所值。

市面上有許多生產NAS設備的公司,在硬體部分予以增強,甚至提供了RAID 0/1/5、高速網路等能力,這使得NAS與SAN的距離又拉近了。其實市面上也有混合NAS與SAN的產品,如飛康國際的IPStor。如此可以一方面提供以NAS為基礎的檔案分享服務;另一方面提供以SAN的基礎的高效能儲存服務。

其實不管是SAN或是NAS,儲存資料的設備都是硬碟,只是這兩者對資料的處理方式不同,所以先天上的效能也不同,跟著應用的環節也就不同。既然硬碟是最根本的單元,那我們明天就來談談硬碟,看看硬碟的不同對於儲存有多大的影響。

ps. RAID 0/1/5: 分別代表著三種不同常用的儲存陣列模式。

  • RAID 0 是將多個硬碟結合起來運用,加大儲存空間,並將空間予以等量切割(striping)、分散存取,因此可以加速存取效能,缺點是不具資料保護功能。
  • RAID 1 就是所謂的Mirror,將兩顆相同容量的硬碟做鏡射備份,可以在一顆硬碟損壞的情況下,繼續維持資料的完整性,缺點是浪費一半的儲存空間。
  • RAID 5 結合RAID 0/1的優點,是將資料分散到3顆以上的硬碟,並將同位元檢查交互的分散在不同硬碟上,可以在一顆硬碟毀損的情況下,藉由其他硬碟的同位員資料予以回復。所以RAID 5 是一方面加大儲存空間,另一方面提供保護。

ps. RAID還有多種架構,詳細情形將在以後為大家說分明。
 

DAS

DAS,Direct Attached Storage直接連接儲存,其實是最基本的儲存做法,簡單的說就像是裝再Server裡的硬碟。
 
DAS說來沒有大學問,跟NAS,Network Attached Storage只有一字之差,從她們之間的差異就可以立刻瞭解DAS到底是甚麼了。
NAS是透過網路連接的磁碟,而DAS就是直接裝在主機上的磁碟,而能提供的資料防護就只有自身的備份以及RAID。
在過去,DAS一直是主要的儲存方式。因為與直接主機相連,所以安全性較高。
但是如果資料需要進行交換時,就必須透過區域網路來進行,徒增Server與網路的負擔。也因此才有NAS與SAN等技術的發展。
 

Thin Provisioning

一直以來,儲存系統在完成了磁碟規劃之後,可以運用的空間就已經限定了,而Thin Provisioning技術的出現,為的就是讓儲存空間的運用更有彈性。
 
一直以來SAN的儲存空間設定完成後,被分配出去的空間,不管使用者用了多少,剩餘的部分都無法再重新分配給別人。如果一開始為了往後的可能需求而設計很大的空間,但是真正的使用率卻是很低,這樣的設定是很沒有效率的。給多了浪費,給少了卻怕未來有麻煩,所以缺乏彈性一直是個困擾。Thin Provisioning就是為了解決這樣的困境而來的。這樣的技術就是在一開始的時候,雖然給定一大塊空間,譬如說100G,但是用戶只用到20G,剩下的80G其實還可以挪給別人用。因為並沒有真正就一口氣給了100G,而是在用戶有需要時再provision出來。用戶看到自己有100G的空間,但是真正的運用仍是SAN系統在控制。

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