网络存储技术范文
时间：2022-06-12 15:02:09
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随着计算机网络技术的飞速发展，各种网络服务器对存储的需求随之发展，但由于商业企业规模不同，对网络存储的需求也应有所不同，选择不当的网络存储技术，往往会使得企业在网络建设中盲目投资不需要的设备，或者造成企业的网络性能低下，影响企业信息化发展，因此商业企业如何选择和使用适当的专业存储方式是非常重要的。
目前高端服务器所使用的专业存储方案有DAS、NAS、SAN、iscsl几种，通过这几种专业的存储方案使用RAID阵列提供的高效安全的存储空间。
一、直接附加存储（DAS）
直接附加存储是指将存储设备通过SCSI接口直接连接到一台服务器上使用。DAS购置成本低，配置简单，使用过程和使用本机硬盘并无太大差别，对于服务器的要求仅仅是一个外接的SCSI口，因此对于小型企业很有吸引力。但是DAS也存在诸多问题：(1)服务器本身容易成为系统瓶颈;(2)服务器发生故障，数据不可访问;(3)对于存在多个服务器的系统来说，设备分散，不便管理。同时多台服务器使用DAS时，存储空间不能在服务器之间动态分配，可能造成相当的资源浪费;(4)数据备份操作复杂。
二、网络附加存储（NAS）
NAS实际是一种带有瘦服务器的存储设备。这个瘦服务器实际是一台网络文件服务器。NAS设备直接连接到TCP/IP网络上，网络服务器通过TCP/IP网络存取管理数据。NAS作为一种瘦服务器系统，易于安装和部署，管理使用也很方便。同时由于可以允许客户机不通过服务器直接在NAS中存取数据，因此对服务器来说可以减少系统开销。NAS为异构平台使用统一存储系统提供了解决方案。由于NAS只需要在一个基本的磁盘阵列柜外增加一套瘦服务器系统，对硬件要求很低，软件成本也不高，甚至可以使用免费的LINUX解决方案，成本只比直接附加存储略高。NAS存在的主要问题是：(1)由于存储数据通过普通数据网络传输，因此易受网络上其它流量的影响。当网络上有其它大数据流量时会严重影响系统性能;(2)由于存储数据通过普通数据网络传输，因此容易产生数据泄漏等安全问题;（3）存储只能以文件方式访问，而不能像普通文件系统一样直接访问物理数据块，因此会在某些情况下严重影响系统效率，比如大型数据库就不能使用NAS。
三、存储区域网（SAN）
SAN实际是一种专门为存储建立的独立于TCP/IP网络之外的专用网络。目前一般的SAN提供2Gb/S到4Gb/S的传输数率，同时SAN网络独立于数据网络存在，因此存取速度很快，另外SAN一般采用高端的RAID阵列，使SAN的性能在几种专业存储方案中傲视群雄。SAN由于其基础是一个专用网络，因此扩展性很强，不管是在一个SAN系统中增加一定的存储空间还是增加几台使用存储空间的服务器都非常方便。通过SAN接口的磁带机，SAN系统可以方便高效的实现数据的集中备份。SAN作为一种新兴的存储方式，是未来存储技术的发展方向，但是，它也存在一些缺点：（1）价格昂贵。不论是SAN阵列柜还是SAN必须的光纤通道交换机价格都是十分昂贵的，就连服务器上使用的光通道卡的价格也是不容易被小型商业企业所接受的;（2）需要单独建立光纤网络，异地扩展比较困难；
四、iSCSI
使用专门的存储区域网成本很高，而利用普通的数据网来传输SCSI数据实现和SAN相似的功能可以大大的降低成本，同时提高系统的灵活性。iSCSI就是这样一种技术，它利用普通的TCP/IP网来传输本来用存储区域网来传输的SCSI数据块。iSCSI的成本相对SAN来说要低不少。随着千兆网的普及，万兆网也逐渐的进入主流，使iSCSI的速度相对SAN来说并没有太大的劣势。iSCSI目前存在的主要问题是:(1)新兴的技术，提供完整解决方案的厂商较少，对管理者技术要求高;(2)通过普通网卡存取iSCSI数据时，解码成SCSI需要CPU进行运算，增加了系统性能开销，如果采用专门的iSCSI网卡虽然可以减少系统性能开销，但会大大增加成本;(3)使用数据网络进行存取，存取速度冗余受网络运行状况的影响。
通过以上分析，下表总结了这四种方式的主要区别。
通过以上比较研究，四种方案各有优劣。对于小型且服务较为集中的商业企业，可采用简单的DAS方案。对于中小型商业企业，服务器数量比较少，有一定的数据集中管理要求，且没有大型数据库需求的可采用NAS方案。对于大中型商业企业，SAN和iSCSI是较好的选择。如果希望使用存储的服务器相对比较集中，且对系统性能要求极高，可考虑采用SAN方案；对于希望使用存储的服务器相对比较分散，又对性能要求不是很高的，可以考虑采用iSCSI方案。
参考文献：
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关键词：网络存储 直连式存储 存储网络
中图分类号：TP333 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0198-01
1、引言
由于计算机技术不断向更便宜，更有效的方向发展，早期的主机式计算机也从大型的中心式系统演化为便捷的，企业级的服务器。同时，网络技术也对计算机平台的演化产生了相应的影响。随着这两项技术的逐渐成熟，以及对计算机处理能力和相关数据需求的不断增长，更快，可达性更好的存储技术将得到更多的市场驱动，存储网络也因此而到来。
在过去的10至15年中，商业的模式发生了重大的改变。这其中，基于因特网的商业模式的爆炸性增长给信息的获取和存储技术带来了新的挑战。不断增长的对存储能力的需求使许多IT组织不堪重负，因此，发展一种具有成本效益的和可管理的先进存储方式就成为必然。
2、网络存储体系结构基础
2.1 直连式存储（Direct Attached Storage）
由于早期的网路十分简单，所以直连式存储得到发展。到了二十世纪八十年代，计算由大型的集中式系统发展到灵活的客户端服务器分布式模型。正是尚处在初级阶段的局域网推动了这一转变。连接服务器的存储（Server-Attached Storage）和直连存储类似，但使用的却是分布式的方法，并仰赖与局域网的连接得以实现。随着计算能力，内存，存储密度和网络带宽的进一步增长，越来越多的数据被存储在个人计算机和工作站中。分布式的计算和存储的增长对存储技术提出了更高的要求。
2.2 网络存储设备（Network Attached Storage）
局域网在技术上得以广泛实施，在多个文件服务器之间实现了互联，为实现文件共享而建立一个统一的框架。随着计算机的激增，大量的不兼容性导致数据的获取日趋复杂。因此采用广泛使用的局域网加工作站族的方法就对文件共享，互操作性和节约成本有很大的意义。NAS包括一个特殊的文件服务器和存储。
NAS服务器上采用优化的文件系统，并且安装有预配置的存储设备。由于NAS是连接在局域网上的，所以客户端可以通过NAS系统，与存储设备交互数据。
另外，NAS直接运行文件系统协议，诸如NFS，CIFS等。客户端系统可以通过磁盘映射和数据源建立虚拟连接。
2.3 存储网络（Storage Area Networks）
一个存储网络是一个用在服务器和存储资源之间的，专用的，高性能的网络体系。它为了实现大量原始数据的传输而进行了专门的优化。因此，可以把SAN看成是对SCSI协议在长距离应用上的扩展。
SAN使用的典型协议组是SCSI和Fibre Channel（SCSI-FCP）。Fibre Channel特别适合这项应用，原因在于一方面它可以传输大块数据（这点类似于SCSI），另一方面它能够实现远距离传输（这点又与SCSI不同）。
2.4 SAN与NAS区别和联系
当我们对SAN和NAS进行比较时，我们发现这两种相互竞争的技术实际上是互补的。SAN和NAS是在不同用户需求的驱动下的独立事件。SAN是以数据为中心的，而NAS是以网络为中心的。概括来说，SANs具有高带宽块状数据传输的优势，而 NAS则更加适合文件系统级别上的数据访问。用户可以部署 SAN 运行关键应用，比如数据库、备份等，以进行数据的集中存取与管理；而NAS 支持若干客户端之间或者服务器与客户端之间的文件共享，所以用户可使用NAS作为日常办公中需要经常交换小文件的地方，比如文件服务器、存储网页等。越来越多的设计是使用SAN 的存储系统作为所有数据的集中管理和备份，而需要文件级的共享即File system I/O则使用NAS的前端（所谓前端，即只有CPU及OS，OS可以是windows 或Unix的内核或简化版，不包含盘体装载数据），后端还是会集中到SAN 的磁盘阵列中采取数据，提供高性能、大容量的存储设备。
NAS和SAN在以下方面提供互补：
（1）NAS产品可以放置在特定的SAN网络中，为文件传输提供优化的性能
（2）SAN可以扩展为包括IP和其他非存储关联的网络协议
从总体拥有成本（TCO）方面来分析，DAS由于单独部署的原因造成了总体拥有成本居高不下，部署SAN可以显著地节省用户的投资成本，而Cisco的多层SAN更可帮助客户再降低30%的总体拥有成本，同时还提升了高可用性、存储虚拟化和复制能力等功能。
存储网络的演化就是基于DAS，NAS和SAN中最佳要素的融合，从而来满足以因特网为中心的商业对存储提出的越来越高的要求。
3、Cisco推动的新一代多层智能化存储网络
Cisco 多层智能化存储网络完全是为了实现高可用性而设计的。除了满足用户对于无中断软件升级和所有关键性硬件组件的冗余的基本需求以外，Cisco 多层智能化存储网络的软件架构还可以提供前所未有的高可用性。Cisco 多层智能化存储网络要求 Supervisor模块具有自动重启发生故障的进程的独特功能，这使得它变得非常强大。在某个Supervisor模块重启时（尽管这种情况很少发生），在主Supervisor模块和备份Supervisor模块之间的完全同步可以确保在不中断数据传输的情况下进行全状态故障恢复。 Cisco 多层智能化存储网络将高可用性提高到了一个新的水平，确保了可以超过目前要求最严格的99.999%正常运行时间的超高可用性环境。
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1IP技术介绍
IP存储涉及到了一系列的技术，它可以使块级存储的数据在基于IP的网路中传输，这里面有两个技术需要阐明：IP技术的利用和块级存储。网络中块级存储的数据传输不是新技术，今天的存储区域网络SAN即便采用是光纤通道FC技术业仍旧如此。然而，新的IP存储协议则可将多个SAN通过IP如以太网的结构建立起来，并且完全互联。通用互联网文件系统CIFS和网络文件系统NFS是将文件级的请求发送到拥有这些文件系统的服务器上，这些请求得到那些文件服务器或网络存储NAS设备的响应，并发送到网络上的主机。
2IP存储适应不断增长的网络需求
今天，IP已经成为稳固的且重要的通用网络协议，IP存储自然成为最能适应日益增长的网络存储需求的技术。
2.1日益增长的网络存储国际数据协会IDC预计在2008年以后，存储容量将每年增长85％，这一增长表明：重要数据在不断增长，而对存储资源的管理越来越难。因此，各个公司都在致力于开发基于SAN的网络存储系统，用于存储、访问、保护和管理关键业务的数据。实事上，IDC预测到2009年，全球92％的存储将实现网络化。
2.2IP是早已应用在网络的协议与其他网络协议相比，在全球范伟内关键业务应用中，IP得到了更为广泛的认可，在以太网环境中，IP技术也是较为经济实用的。得益于IP技术的广泛应用以及其低廉的价格，很多信息专家都致力于IP技术的应用，使得IP技术的开发拥有更广更扎实的基础。IP的这种质量服务体系、链接优先技术和安全机制推动了其技术的快速发展和开发的不断扩大。
2.3IP存储是IP技术的下一个阶段在早期的IP技术开发中，多是IP构架在所有事情上，像Ethernet、TokenRing、ATM等，而今天的视频、声音，以及块级存储技术则都是基于IP进行传输的，形成了一切构架在IP上的态势。
3IP存储的标准过程
目前IETF开发的三种IP存储压缩协议：iSCSI、基于TCP/IP的光纤通道FCIP和互联网光纤通道协议iFCP。
3.1iSCSI通过IP方式传输SCSI指令将来iSCSI可提供必要的映射，通过IP传输SCSI指令就像今天的光纤通道可以传输SCSI指令一样。iSCSI是为主机到存储设备的端到端连接而设计的，类似于光纤通道的SAN构架，iSCSI技术包括可使主机到兼容的存储设备之间通过IP交换机进行通讯。而驱动器仍可以使用真正的SCSI驱动器，因为iSCSI并不等同于今天的硬盘连接技术。
3.2FCIP光纤通道SAN环境的互联就像iSCSI协议将SCSI指令压缩为IP包一样，FCIP协议将光纤通道指令压缩为IP包，FCIP协议允许独立的SAN环境通过IP网络互联在一起。每个SAN采用标准FC寻址，在FCIP的端点之间建立IP隧道或网关，一旦隧道建立，扩展的FC设备将被视为标准的FC设备，并予以FC寻址。典型的应用是在一个FCIP端点上连接两个或更多架构在标准IP网络之上的FC交换机，通过内部交换链路与先前的SAN光纤环路相结合。
3.3IFCP具有不同的寻址模式在最新的IP存储协议中，iFCP介于前面介绍的两种协议之间，如同FCIP一样，iFCP将FC帧压缩，采用通用FC压缩格式，通过IP架构进行传输，与前两种协议的主要区别在寻址模式。FCIP协议是在两个SAN之间通过以太网建立点到点的隧道，构成一个统一的SAN环境。与之相对应的是iFCP在FC和IP之间建立网关到网关的连接是FC帧可以路由到正确的目的地址。与FCIP协议寻址方式不同的是目前的iFCP寻址模式是它可以允许每一个互联的SAN都拥有独立的命名空间。
4IP存储的寻址
IP存储是一个新兴的技术，尽管其标准早已建立且应用，但将其真正广泛应用到存储环境中还需要解决几个关键技术点。
4.1TCP负载空闲由于IP无法确保提交到对方，而将TCP作为底层传输的三种IP存储协议则需要再拥挤的、远距离的IP空间中确保传输的可靠性，由于IP包可以打乱次序传送，因此，TCP层需要重新修正次序，以提交到上一层的协议中，如SCSI。TCP完成这一任务的典型操作是使用重调顺序缓冲器，将数据包的顺序完全整理为正确方式，完成这一操作后，TCP层将数据发送到下一层。
4.2价格性能比尽管IP技术很有可能得以应用，但如果对性能较为看重的话，不推荐使用标准的以太网卡。如前所述，TOE可以减少服务器的处理负载，但由于TOE设备较新，其硬件成本及复杂程序都比标准网卡更高。其广泛应用可能会由于价格性能比过高而受阻。像那些增强的iHBA都需要进一步改进，已达到FC技术的水平。
4.3安全性当存储设备通过IP架构进行远距离连接时，安全性变得愈加重要。生产厂家必须明确产品的安全级别，并确保其安全性。在IP存储产品广泛应用之前，这一问题时IETF需要解决的。
4.4互联性基于IP的技术并没有被所有厂家共同使用，虽然这个协议的标准早已被公布，但并不能保证厂家和厂家使用相同的协议或技术。为了保证这些产品能够互相配合得更好，必须保证厂家之间采用相同的协议，使各厂家产品具有良好的互联性。
5IP存储的应用现状
IP存储解决方案会慢慢的被采用，其技术的应用可能会经历三个发展阶段。
5.1阶段一：SAN扩展器随着SAN技术在全球的开发，越来越需要长距离的SAN连接技术。IP存储技术定位于将多种设备紧密连接，就像一个大企业多个站点间的数据共享，以及远程数据镜像。这种技术是利用FC到IP的桥接或路由器，将两个远程的SAN通过IP架构互联，虽然iSCSI设备可以实现以上技术，但是FCIP和iFCP对于此类应用更为适合，因为他们采用的是光纤通道协议FCP。
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一、概述
数据的重要性已经得到用户的广泛重视，存储领域也能够逆整个IT的颓势而前行。因此，存储被认为是继PC、服务器之后，带动整个IT向前发展的又一潜力巨大的增长点。什么是网络存储?经历过电脑运算能力和网络联通能力两次快速发展，目前人们对网络的需求不再满足于连通能力，而是更为强大的信息管理能力。随着越来越多的关键信息转化为数字形式并存储在可管理的介质中，网络对于存储和管理信息的能力产生了新的需求。可以这样说：网络是否具有高的效率，取决于其数据存储和管理的能力。在网络存储决定网络架构的今天，IT行业已经从PC、网络步入了以存储为核心的时代。
二、网络存储技术的分类
早期的存储系统是计算机系统的一部分，大多以存储设备形式出现。计算机系统可以通过总线连接到磁盘，或者通过输入／输出系统与磁盘系统相连，或者是计算机基本上是以单机方式工作的。随着网络的发展，数据的存储也逐渐由单机向多机方式和专用机发展，数据的共享与传递也逐渐从依赖主机系统向依赖网络系统发展。当前，应用业务系统有向多服务器、多数据源演变的趋势。在大型企业应用和Intemet系统中，安装数十台服务器已经很常见。但过于分散的数据资源，会给访问和管理带来困难。因此，数据存储问题备受关注。存储系统大致可以分成三种类型：
（一）直接依附存储系统(Direct Attached Storage，DAS)。直接依附存储系统DAS又称为以服务器为中心的存储体系。其特征为存储设备是通用服务器的一部分，该服务器同时提供应用程序的运行，例如视频流、数据库等服务。数据的输入／输出由服务器负责，数据访问与操作系统、文件系统和服务程序紧密相关。
（二）网络依附存储系统(Network Attached－torage，NAS)。这种存储方式多采用专用数据服务器。该服务器不再承担应用服务，称之为瘦服务器”(Thin Server)。数据服务器通过局域网的接口与应用服务器连接。由于采用局域网上通用数据传输协议，如NFS，CIFS等，所以能够在异构的服务器间共享数据，这一点在Windows和Unix混合环境下是十分重要的。
（三）存储区域网络(Storage Area Network， SAN)。存储区域网络SAN采用高速数据连接通道光纤通道(Fiber Channel，FC)连接服务器和存储系统。从结构上看，服务器和数据存储系统相互独立。将设备连接到FC集线器或交换机上，便于扩展系统规模。FC的传输速率和可靠性极高，能够满足当前视／音频业务的需求。在SAN中，所有的存储设备和存储数据均可采用中心化管理，使得整个存储系统具有可伸缩性。
三、NAS、SAN与传统存储系统的比较
（一）独立性。存储系统的独立性反映了服务器与存储系统间的依赖程度。独立性越强，服务器与存储系统之间的相关性就越小。实际上，独立性强的存储系统可以自成体系，不必考虑与服务器物理连接的细节。
（二）带宽与瓶颈。在传统存储系统中，应用程序必须通过服务器访问存储设备。考虑到所有的访问都必须穿透服务器，容易形成瓶颈，因此要求服务器有很大的吞吐速率。LAN的速率和服务质量(QoS)取决于网络类型。
（三）共享性。在传统存储服务器体系中，存储设备并非直接面向网络用户或应用程序，而是以服务器作为访问的人口。作为存储设备，无论是硬盘、还是阵列，都是间接地提供数据共享服务，真正意义上的物理连接只有服务器的连接。NAS具有数据存储独立性，可以通过 LAN上运行的NFS、CIFS协议实现数据共享。 SAN直接支持服务器与存储系统之间的多对多连接，具有共享特性。
（四）可扩展性。DAS体系只能通过增加服务器和磁盘存储量来扩展容量，单一扩展容量几乎不可行；业务增长造成的访问流量增加会使服务器成为瓶颈，而扩展服务器价格过高且管理难度加大。NAS可以通过扩展I／0节点而增加容量，其带宽可以通过新增的网络接口而得以提高。SAN具有可扩展性，可增加存储设备而实现系统扩充。
（五）可管理性。传统的DAS造成企业中有大量的服务器和存储系统，其异构型和分布性使管理工作难以展开。NAS、SAN均采用中心化数据管理，便于控制网络上的每一个存储点。
（六）存储介质的多样性。虽然DAS可以采用多种存储介质，但是它与服务器之间紧密的物理连接，在使用上受到较多限制。基于SAN的存储系统内，存储设备和文件服务器被有效地分离，使得整个系统可以采用多种存储介质；并且利用不同存储介质和设备的特点，通过统一的中心数据管理，建立多层次的异构存储体系。
四、NAS与SAN的比较
NAS、SAN与传统网络存储技术相比而言，无论是从网络传输带宽、数据共享性还是从存储容量的可扩充性、数据的一体化和安全性等个方面来说，其优越性是不言而喻的。所以，现在众多的用户在对其存储方案进行选择时，实际上也就成为对NAS和SAN的选择了。
NAS和SAN有许多共同的特点。它们都提供集中化的数据存储和整合优化，都能有效的存取文件，都允许在众多的主机间共享并支持多种操作系统，都允许从应用服务器上分离存储。而且，它们都提供数据的高可用性，都能通过冗余部件和RAID保证数据的完整性。
NAS和SAN也有着一些不同点。首先，实施和维护的难易程度不同。上面曾提到，NAS的存储设备与众多访问客户的连接是通过标准的LAN进行的，也就是说，直接将NAS存储设备接入LAN中就可以使用了，管理者所要做的只是来定义网络存取权限或为每个用户定义磁盘限额。而且由于NAS采用了热插拔和即插即用技术，所以在新设备接人时无需关闭数据服务器或进行重新配置，新增的存储空间可以立即为众多的应用服务器和客户机所共享。而SAD的存储设备与客户之间的联系是通过专用FC集线器和交换机来进行的，如果客户端增加，就要对交换机进行级连，这就大大增大了安装与设置难度。其次，二者的设备管理难易程度不同。由于NAS中每一个I／O节点都有自己的存储设备，而这些设备又没有一个统一的管理的界面，所以管理人员就必须逐一管理每个NAS设备，从而使管理成本随网络上的NAS设备的增多而线性增加。而SAN对整个网络中的存储设备的管理，是采用SAN专用管理软件来进行集中式管理的，用户可以通过简单的图形界面来管理不同平台和介质上的数据，也就是说，在SAN中，其整个存储网络成为了一个集中化的存储池，这样，管理人员管理起来就非常简单了。再者，NAS和SAN是管理对象也不相同。SAN管理的是磁盘空间，而NAS管理的是文件，也就是说，SAN是个磁盘工厂，而NAS只是一个文件服务器。最后，也是最重要的一点，那就是二者在性能上有所不问。NAS是基于传统以太网络的存取设备，虽然减轻了服务器所承担的压力，但势必严重增加网络的负荷。
五、总结
通过对现有网络存储的比较，显而易见，在未来的网络应用中，SAN将成为网络存储的主流。首先，SAN结构简单，易于实现。其次，初期投资较少。除了NAS文件服务器本身，存储系统几乎不需购买其他任何设备。最后，SAN易于实现多个局域网子网段的存储共享。
篇5
中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 19-0000-01
Research on Network Storage Technology
Liu Bin
(Beijing Second Hospital of Armed Police,Beijing100037,China)
Abstract:In this paper,the background of network storage technology is introduced firstly.Then,different advanced technologies which are applied in network storage technology were analyzed.Finally,the application of net work storage technology in digital medical imaging diagnosis system presented.
Keywords:Network storage;Research;Application
在全球金融危机的影响下，怎样利用成本低廉的网络存储技术来架构一个具有高性价比的网络存储系统，进而大大推进相关用户的存储平台建设，成为人们广泛关注的一个问题，而网络存储系统恰恰是在这些需求的推动下发展出来的一种存储系统。
一、网络存储技术的背景
网络存储技术当前信息科学技术领域最前沿最热门的技术之一。计算机技术和互联网技术的发展，使得更多的信息数字化、数据化。但是一个值得注意的问题是，大量的数据信息要求能够存储较长的时间，同时也可以被快速简单地进行搜索。
近些年来，人们的思维方式和工作方式与以前相比有了很大程度的改变，与此同时，存储技术开始由传统的本地存储方式逐渐发展成为网络存储的方式。这是因为计算机技术和互联网技术开始向着更加低廉、更加高效的方向发展，传统意义的“面向计算机”的数据分析处理方法也演变为“面向网络数据库或是云存储”的方式。除此之外，互联网技术和网络服务器技术的进步也推动着数据处理平台快速发展。
二、网络存储系统中的技术
（一）网络附加存储技术
网络附加存储技术也称为NAS（Network Attached Storage）技术，某种程度上而言这种技术能够把分布独立数据整合成大型、集中化管理的数据中心，这样便可以允许不同计算机和应用服务器同时进行访问。网络附加存储技术中的存储设备通过标准的网络拓扑结构（如以太网）连接到很多不同的计算机上，并可以提供数据和文件服务。网络附加存储系统中的服务器一般由存储硬件、操作系统和操作系统中的文件系统等几个部分构成。总而言之，网络附加存储技术是通过与网络直接连接的磁盘阵列，这种系统具备了磁盘阵列的高容量、高效能、高可靠性特点。
总体上而言，网络附加存储技术具有下列一些优点：（1）完整的跨平台的文件共享功能，同时支持异构网络环境下的文件共享和UNIX、Linux等操作系统；（2）经过深度独立优化的存储操作系统，可以有效地释放网络带宽；（3）系统的配置相对比较容易，管理方便，操作简单，并支持不同的访问协议；（4）允许网络用户的计算机不通过应用服务器进行数据存储。
（二）存储区域网技术
存储区域网也称为SAN（Storage Area Network）技术，这种技术将存储设备相互连接并且利用网络把一台服务器或一个服务器群进行互联。该系统中的服务器用存储区域网作为接入点。当前许多的存储区域网应用方案是基于FC技术的，而且相关的成熟的产品也较多。基于FC的存储区域网主要由磁盘阵列、FC开关交换机和主机光纤接口卡等设备构成。这种系统采用可伸缩的FC开关网络结构，通过高速的光纤通信（单向速率可达到200MB／s），提供存储区域网里面任意的节点之间的数据交换，设备访问产生的网络拥塞问题的处理也通过高速交换机实现，这样连接设备的数目的增加很少不影响设备的访问速度。
一般而言，存储区域网技术具有以下一些优点：（1）在数据存储的可靠性和容灾方面，存储区域网技术提供不同服务器和存储设备环境中相互之间的任意逻辑连接，此外，还可以创建一个可以被多个服务器通过一定的路径任意访问的存储数据库；（2）在数据备份方面，通过使用存储区域网技术，数据的备份可以独立于原来的网络，这在很大程度上提高了操作的性能。集中式的存储备份，在高性能、数据一致性和可靠性这些方面能够保证核心数据的存储安全；（3）在存储区域网技术中，分布的服务器可以在共享数据应用方面安全地访问一个海量的统一的存储系统，同时多个服务器允许共享同一个存储单元。
三、网络存储技术在医用信息系统中的应用
随着现代医学的发展，医学与信息技术的结合越来越紧密，以医学影像数字化诊断系统为例，该系统集成了数字化的影像采集、数字化的诊断工作、网络影像存储管理、网络影像分发系统、网络影像显示计算机等功能设备，医院在每天的运营过程中，会产生大量的医院影像数据，而网络存储技术的应用，很好地解决了这些数据的存储问题。
网络存储技术可以实现影像数据的安全存储管理，并且实现不同平台之间的数据共享，同时为相关人员提供数据访问。具体而言利用了存储区域网技术和网络附加存储技术，这两种技术都是基于存储设备，方便实现存储设备的共享、统一存储和管理。可根据不同的应用环境选用不同的网络存储技术。
四、结束语
网络存储系统不仅能够解决存储空间不足的问题，还具有其他存储系统无可比拟的成本和性能优势，并有机地结合了信息存储技术和网络技术，成为当代存储技术中的主流技术。
参考文献：
篇6
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)30-7397-02
The Status of Network Storage Technology and Development
XU Ming
(Shenyang Institute of Engineering Ministry of Computer-Based Teaching, Shenyang 110136, China)
Abstract: Article describes the status of network storage technology research, Network-Attached Storage NAS and Storage Area Network SAN are discussed. Brief introduction to the FC SAN, IP SAN, storage of virtualization technology, and FC, iSCSI protocol.
Key words: network storage; NAS; SAN; storage virtaulization; iSCSI
伴随着计算机技术和互联网络的迅速发展，人们需要存储的数据信息和资源以呈现出高速增长的态势。传统的以服务器为中心的DAS(Direct Attached Storage 直接连接存储)存储技术已经不能适应人们日益增长的存储需求。因此，近年来以存储网络技术为中心的存储技术即网络存储技术(Network Storage Technologies)得到了快速的发展，并成为计算机网络技术和存储技术交叉融合的研究热点问题。
网络存储技术是一种基于计算机网络的存储技术。根据结构不同可分为三种：NAS(Network-Attached Storage 网络附加存储)、SAN(Storage Area Network 存储区域网络)、虚拟存储(Storage Virtualization)。
1 网络存储技术研究现状
1.1 网络附加存储NAS
NAS存储系统属于文件I/O级的存储方式，即在NAS网络上传递的是文件数据[1]，其作用类似于一个专用的文件服务器。它允许异构客户端直接访问存储资源，并支持多种网络协议和操作系统。NAS将通用服务器中不必要的应用程序删减掉，使存储设备与服务器进行分离，对数据进行集中管理。NAS还针对文件I/O的存取功能进行最优化处理，不仅降低了存储设备的成本，还提高了文件存取的效率。
NAS是必须依附在网络上运行的存储设备，所有数据信息都集中存放在NAS存储设备上，利用网络传输协议与服务器或工作站进行连接，并将存储空间分配给网络上的服务器或使用者。
相比通用服务器而言，NAS服务器能在不增加复杂度和管理开销、不降低可靠性的基础上，使网络存储容量增加，具有良好的可扩展性。NAS可以通过集线器或交换机方便地接入到用户网络上，是一种即插即用的网络设备［2］。在NAS存储系统中，客户端无需参与存储数据的组织与维护，它具有易用性和高性能等特点。
NAS与DAS相比的优点：
1) 支持多种应用系统平台。
2) NAS设备可以直接连接到网络上并无需配置，便于设备的扩充和管理。
3) 服务器把消耗大量CPU时间的I/O操作交由NAS设备完成，服务器的性能得到提升。
4) NAS设备不依赖于某个特定的服务器。如果某一个服务器出现了故障，NAS设备所管理的数据仍可以通过其他服务器存取，从而提高了数据的可靠性。
在NAS系统中，客户端必须通过NAS才能访问存储设备，无法直接访问存储设备；NAS必须处理来自各个客户端的I/O请求，所以NAS可能成为I/O的瓶颈。
1.2 存储区域网络SAN
1.2.1 SAN简介
SAN是一种独立于服务器网络的专门网络，是基于光纤通道的、面向数据块的存储。SAN是由专用的交换机和网关建立起的与服务器和磁盘阵列之间直接连接的子网，此子网中的存储空间可由主网 (如Ethernet、ATM、FDDI) 中的每一个系统所共享。这种网络在连接上可以使用光纤，通过光纤通道协议来传输数据。光纤通道协议具有极高的可靠性、很好的性能、超长距离支持能力以及良好的扩展性，因而SAN作为专用于存储的子网，独立于网络服务器，不占用网络服务器运算处理的网络带宽［3］。
高性能的光纤通道交换机和光纤通道网络协议是SAN技术的关键。以光纤通道交换机为骨干的网络拓扑结构称为“SAN Fabric”。光纤通道协议是SAN的另一个本质特征。SAN正是利用光纤通道协议上加载SCSI协议来达到可靠的块级数据传输的。
SAN的优点：
1) 支持远距离通信。通过城域网(MAN)，SAN可以实现远程灾难恢复。
2) 一些关键应用中，在传输块级数据时要求必须使用SAN――尤其是多个服务器共同向大型存储设备进行读取时。
3) SAN的管理集中、高效。用户可以在线添加、删除设备，动态调整存储网络以及将异构设备统一成存储池等。
4) 具有很好的容错能力、高可靠性和高可用性。
SAN的缺陷：
1) 一次性投入大，成本相对较高。
2) 不同方案提供商的产品之间难以通用。
3) 容易形成信息孤岛。
4) 只能提供存储空间共享而不能提供异构环境下的文件共享。
1.2.2 FC SAN和IP SAN
早期的SAN采用的是光纤通道(FC，Fiber Channel)技术，因此，以前的SAN多指采用光纤通道的存储区域网络，直到iSCSI协议出现后，把SAN分为FC SAN和IP SAN两种。
FC(Fiber Channel)和ISCSI(Internet SCSI)是目前搭建SAN的两个主流协议，二者本质上都是在网络报文中传输SCSI指令和业务数据来实现数据传输的功能，只是传输方式和介质不一样［4］。FC是在SCSI-II基础上发展起来的一个传输协议。ISCSI是IETF制订的一项标准，用于将SCSI数据块映射成以太网数据包。ISCSI协议是一种跨过IP网络来传输潜伏时间短的SCSI数据块的方法。对于局域网来说，FC是比ISCSI更好的网络互连协议。存储网络需要跨越远距离时，ISCSI比FC更合适。IP SAN采用的是ISCSI协议，更有利于在广域网中用较低成本来消除SAN的信息孤岛。
1.3 虚拟存储技术
虚拟存储(Storage Virtualization)就是将多个存储介质模块(如硬盘、RAID)通过一定的手段集中管理起来，所有的存储模块在一个存储池(Storage Pool)中得到统一管理，从主机和工作站的角度，看到就不是多个硬盘，而是一个分区或者卷，就好像是一个超大容量的硬盘。虚拟存储的实现方法有三种：基于主机的虚拟存储、基于存储设备的虚拟存储、基于网络的虚拟存储[5]。
虚拟存储相对于其他网络存储技术而言有其自身的特点：
1) 虚拟存储在存储资源管理上更加灵活，能把不同类型的存储设备集中管理使用，避免用户以前购买的存储设备的浪费。
2) 虚拟存储可以使用管理软件，为网络系统提供一系列功能(例如无需服务器的远程镜像、数据快照等)。
3) 虚拟存储为用户提供了一个对大容量存储系统进行集中管理的手段。利用网络中的一个节点(如服务器)进行统一管理，这样可以避免存储设备扩充带来的管理方面的麻烦。
4) 虚拟存储可以提高存储系统整体访问带宽。虚拟存储系统可以很好地平衡负载，通过将数据访问所需的带宽合理地分配给各存储模块来实现。
2 网络存储技术的发展方向
网络存储技术经过不断的发展，已经形成了几种成熟的应用结构，它们各有各的特点和应用范围。目前公认的最为成熟的网络存储技术是SAN、FC SAN、IP SAN。
对于未来网络技术和存储技术的发展来说，网络存储技术将沿着一个综合各项技术之长的方向发展，现在已经有了一些这方面的研究，例如将NAS和SAN结合，将FC SAN和IP SAN结合等。虚拟存储技术也将继续得到发展。当然也不排除有更多的、新的、更好的存储技术出现，这是我们所期望的。
参考文献：
[1] 田丰.网络存储系统的研究与比较[J].中国现代教育装备,2006(6).
[2] 徐国栋.网络存储安全研究与实现[D].上海:上海交通大学,2006.
篇7
随着计算机网络技术的飞速发展，各种网络服务器对存储的需求随之发展，但由于商业企业规模不同，对网络存储的需求也应有所不同，选择不当的网络存储技术，往往会使得企业在网络建设中盲目投资不需要的设备，或者造成企业的网络性能低下，影响企业信息化发展，因此商业企业如何选择和使用适当的专业存储方式是非常重要的。
目前高端服务器所使用的专业存储方案有DAS、NAS、SAN、iscsl几种，通过这几种专业的存储方案使用RAID阵列提供的高效安全的存储空间。
一、直接附加存储（DAS）
直接附加存储是指将存储设备通过SCSI接口直接连接到一台服务器上使用。DAS购置成本低，配置简单，使用过程和使用本机硬盘并无太大差别，对于服务器的要求仅仅是一个外接的SCSI口，因此对于小型企业很有吸引力。但是DAS也存在诸多问题：(1)服务器本身容易成为系统瓶颈;(2)服务器发生故障，数据不可访问;(3)对于存在多个服务器的系统来说，设备分散，不便管理。同时多台服务器使用DAS时，存储空间不能在服务器之间动态分配，可能造成相当的资源浪费;(4)数据备份操作复杂。
二、网络附加存储（NAS）
NAS实际是一种带有瘦服务器的存储设备。这个瘦服务器实际是一台网络文件服务器。NAS设备直接连接到TCP/IP网络上，网络服务器通过TCP/IP网络存取管理数据。NAS作为一种瘦服务器系统，易于安装和部署，管理使用也很方便。同时由于可以允许客户机不通过服务器直接在NAS中存取数据，因此对服务器来说可以减少系统开销。NAS为异构平台使用统一存储系统提供了解决方案。由于NAS只需要在一个基本的磁盘阵列柜外增加一套瘦服务器系统，对硬件要求很低，软件成本也不高，甚至可以使用免费的LINUX解决方案，成本只比直接附加存储略高。NAS存在的主要问题是：(1)由于存储数据通过普通数据网络传输，因此易受网络上其它流量的影响。当网络上有其它大数据流量时会严重影响系统性能;(2)由于存储数据通过普通数据网络传输，因此容易产生数据泄漏等安全问题;（3）存储只能以文件方式访问，而不能像普通文件系统一样直接访问物理数据块，因此会在某些情况下严重影响系统效率，比如大型数据库就不能使用NAS。
三、存储区域网（SAN）
SAN实际是一种专门为存储建立的独立于TCP/IP网络之外的专用网络。目前一般的SAN提供2Gb/S到4Gb/S的传输数率，同时SAN网络独立于数据网络存在，因此存取速度很快，另外SAN一般采用高端的RAID阵列，使SAN的性能在几种专业存储方案中傲视群雄。SAN由于其基础是一个专用网络，因此扩展性很强，不管是在一个SAN系统中增加一定的存储空间还是增加几台使用存储空间的服务器都非常方便。通过SAN接口的磁带机，SAN系统可以方便高效的实现数据的集中备份。SAN作为一种新兴的存储方式，是未来存储技术的发展方向，但是，它也存在一些缺点：（1）价格昂贵。不论是SAN阵列柜还是SAN必须的光纤通道交换机价格都是十分昂贵的，就连服务器上使用的光通道卡的价格也是不容易被小型商业企业所接受的;（2）需要单独建立光纤网络，异地扩展比较困难；
四、iSCSI
使用专门的存储区域网成本很高，而利用普通的数据网来传输SCSI数据实现和SAN相似的功能可以大大的降低成本，同时提高系统的灵活性。iSCSI就是这样一种技术，它利用普通的TCP/IP网来传输本来用存储区域网来传输的SCSI数据块。iSCSI的成本相对SAN来说要低不少。随着千兆网的普及，万兆网也逐渐的进入主流，使iSCSI的速度相对SAN来说并没有太大的劣势。iSCSI目前存在的主要问题是:(1)新兴的技术，提供完整解决方案的厂商较少，对管理者技术要求高;(2)通过普通网卡存取iSCSI数据时，解码成SCSI需要CPU进行运算，增加了系统性能开销，如果采用专门的iSCSI网卡虽然可以减少系统性能开销，但会大大增加成本;(3)使用数据网络进行存取，存取速度冗余受网络运行状况的影响。
通过以上分析，下表总结了这四种方式的主要区别。
通过以上比较研究，四种方案各有优劣。对于小型且服务较为集中的商业企业，可采用简单的DAS方案。对于中小型商业企业，服务器数量比较少，有一定的数据集中管理要求，且没有大型数据库需求的可采用NAS方案。对于大中型商业企业，SAN和iSCSI是较好的选择。如果希望使用存储的服务器相对比较集中，且对系统性能要求极高，可考虑采用SAN方案；对于希望使用存储的服务器相对比较分散，又对性能要求不是很高的，可以考虑采用iSCSI方案。
参考文献：
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1 直接附加存储(DAS)
直接附加存储是指将存储设备通过SCSI接口直接连接到一台服务器上使用。DAS购置成本低,配置简单,使用过程和使用本机硬盘并无太大差别。对于服务器的要求仅仅是一个外接的SCSI口,因此对于小型企业很有吸引力。但是DAS也存在诸多问题:(1)服务器本身容易成为系统瓶颈;(2)服务器发生故障,数据不可访问;(3)对于存在多个服务器的系统来说,设备分散,不便管理。同时多台服务器使用DAS时,存储空间不能在服务器之间动态分配,可能造成相当的资源浪费;(4)数据备份操作复杂。
2 网络附加存储(NAS)
NAS实际是一种带有瘦服务器的存储设备。这个瘦服务器实际是一台网络文件服务器。NAS设备直接连接到TCP/IP网络上,网络服务器通过TCP/IP网络存取管理数据。NAS作为一种瘦服务器系统。易于安装和部署,管理使用也很方便。同时由于可以允许客户机不通过服务器直接在NAS中存取数据,因此对服务器来说可以减少系统开销。NAS为异构平台使用统一存储系统提供了解决方案。由于NAS只需要在一个基本的磁盘阵列柜外增加一套瘦服务器系统。对硬件要求很低,软件成本也不高,甚至可以使用免费的LINUX解决方案,成本只比直接附加存储略高。NAS存在的主要问题是:(1)由于存储数据通过普通数据网络传输,因此易受网络上其它流量的影响。当网络上有其它大数据流量时会严重影响系统性能;(2)由于存储数据通过普通数据网络传输,因此容易产生数据泄漏等安全问题;(3)存储只能以文件方式访问,而不能像普通文件系统一样直接访问物理数据块,因此会在某些情况下严重影响系统效率,比如大型数据库就不能使用NAS。
3 存储区域网(SAN)
SAN实际是一种专门为存储建立的独立于TCD/IP网络之外的专用网络。目前一般的SAN提供2Gb/S到4Gb/S的传输数率。同时SAN网络独立于数据网络存在,因此存取速度很快,另外SAN一般采用高端的RAID阵列。使SAN的性能在几种专业存储方案中傲视群雄。SAN由于奠基础是一个专用网络,因此扩展性很强,不管是在一个SAN系统中增加一定的存储空间还是增加几台使用存储空间的服务器都非常方便。通过SAN接口的磁带机,SAN系统可以方便高效的实现数据的集中备份。SAN作为一种新兴的存储方式,是未来存储技术的发展方向。但是,它也存在一些缺点:(1)价格昂贵,不论是SAN阵列柜还是SAN必须的光纤通道交换机价格都是十分昂贵的,就连服务器上使用的光通道卡的价格也是不容易被小型商业企业所接受的;(2)需要单独建立光纤网络,异地扩展比较困难。
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随着不断加速的信息需求使得存储容量飞速增长，存储系统网络平台已经成为一个核心平台，同时各种应用对平台的要求也越来越高，不仅在存储容量上，还包括数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力、存储扩展能力等等多个方面。可以说，存储网络平台的综合性能的优劣，将直接影响到整个系统的正常运行。因此，发展一种具有成本效益的和可管理的先进存储方式就成为必然。下面就当前的存储技术及发展趋势进行分析和探讨。
1、网络存储技术概述
所谓网络存储技术（Network Storage Technologies），就是以互联网为载体实现数据的传输与存储，数据可以在远程的专用存储设备上，也可以是通过服务器来进行存储。网络存储技术是基于数据存储的一种通用网络术语。实际上，我们可以将存储技术分为三个阶段：（1）总线存储阶段；（2）存储网络阶段；（3）虚拟存储阶段。以存储网络为中心的存储是对数据存储新需求的回答。它采用面向网络的存储体系结构，使数据处理和数据存储分离；网络存储体系结构包括了网络和I/O的精华，将I/O能力扩展到网络上，特别是灵活的网络寻址能力，远距离数据传输能力，I/O高效的原性能；通过网络连接服务器和存储资源，消除了不同存储设备和服务器之间的连接障碍；提高了数据的共享性、可用性和可扩展性、管理性。
2、几种传统的网络存储架构
网络存储架构大致分为三种：直连附加存储、网络附加存储、存储区域网络。这几种网络存储方式特点各异，应用在不同的领域。下面我们来做简单的介绍并分析其中区别。
2.1 直连附加存储（DAS：Direct Attached Storage）
直接网络存储（DAS）是指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到服务器上的方式。这种连接方式主要应用于单机或两台主机的集群环境中，主要优点是存储容量扩展的实施简单，投入成本少，见效快。DAS主要应用于：
（1）服务器在地理分布上很分散，SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时；（2）存储系统必须被直接连接到应用服务器时；（3）包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用时。
缺点：
（1）不能提供跨平台的文件共享功能；（2）用户要备份数据和存储数据，都要占用服务器CPU的时间，降低了服务器的管理效能；（3）由于各个主机之间的数据独立，数据需要逐一备份，使数据备份工作较为困难；（4）随着服务器的增多，数据管理会越来越复杂；增加存储设备，扩展存储容量，需要对服务器进行重新配置，这样做容易中断单位的业务连接性，造成数据丢失。
2.2 网络附加存储（NAS：Network Attached Storage）
网络附加存储（NAS）是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心，以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。NAS中服务器与存储之间的通信使用TCP/IP协议，数据处理是“文件级”。NAS可附加大容量的存储内嵌操作系统，专门针对文件系统进行重新设计和优化以提供高效率的文件服务，降低了存储设备的成本，数据传输速率也很高。
NAS应用于电子出版、CAD、图像、教育、银行、政府、法律环境等那些对数据量有较大需求的应用中。多媒体、Internet下载以及在线数据的增长，特别是那些要求存储器能随着公司文件大小规模而增长的企业、小型公司、大型组织的部门网络，更需要这样一个简单的可扩展的方案。
缺点：
（1）NAS采用File I/O方式，因此当客户端数目或来自客户端的请求较多时，NAS服务器仍将成为系统的瓶颈；（2）进行数据备份时需要占用LAN的带宽，造成资源浪费；（3）NAS只能对单个存储（单个NAS内部）设备中的磁盘进行资源整合，目前还无法跨越不同的NAS设备，只能进行单独管理，不适合密集型大规模的数据传输。
2.3 存储区域网络（SAN：Storage Area Network）
SAN（Storage Area Network，存储区域网），通常SAN由RAID阵列连接光纤通道（Fibre Channel）组成，SAN和服务器以及客户机的数据通信通过SCSI命令而非TCP/IP，数据处理是“块级”。
应用：
（1）数据共享由于存储设备的中心化，大量的文件服务器可以低成本的存取和共享信息，同时也不会使系统性能有明显下降；（2）存储共享两个或多个服务器可以共享一个存储单元，这个存储单元在物理上可以被分成多个部分，而每个部分又连接在特定的服务器上；（3）数据备份通过使用SAN，这些操作可以独立于原来的网络，从而能够提高操作的性能；（4）灾难恢复传统方法，当灾难发生时，使用磁带实现数据恢复。通过使用SAN，可采用多种手段实现数据的自动备份，而且这种备份是热备份形式，也就是说，一旦数据出错，立即可以获得该数据的镜像内容。
3、新的网络存储技术IP—SAN
网络存储的发展产生了一种新技术IP—SANt。IP—SAN是以IP为基础的SAN存储方案，是IP存储技术应用的第三阶段，是完全的端到端的、基于IP的全球SAN存储。它充分利用了IP网络的技术成熟、性能稳定、传输距离远、安装实施简单、后期维护量少的特点，可为用户提供一个运行稳定、实施简单方便、价格低廉的大容量存储系统，是一种可共同使用SAN与NAS，并遵循各项标准的纯软件解决方案。IP—SAN可让用户同时使用GigabitEtherne SCSI与Fibre Channel，建立以IP为基础的网络存储基本架构，由于IP在局域网和广域网上的应用以及良好的技术支持，在IP网络中也可实现远距离的块级存储，以IP协议替代光纤通道协议，IP协议用于网络中实现用户和服务器连接，随着用于执行1P协议的计算机的速度的提高及G比特的以太网的出现，基于IP协议的存储网络实现方案成为SAN的更佳选择。
4、虚拟存储
所谓虚拟存储，就是把内存与外存有机的结合起来使用，从而得到一个容量很大的“内存”。以存储网络为中心的存储解决不了全部的数据存储问题，如存储资源共享、数据共享、数据融合等。不少先进存储系统的倡导者都提出，存储作为一种资源，应该像我们日常生活中的自来水和电力一样，随时可以方便的存取和使用，这就是存储公用设施模型，也是网络存储的发展目标。实现存储公用设施模型的关键就是在网络存储基础上实现统一虚拟存储系统。目前存储技术还处于存储网络阶段，虚拟存储才刚刚起步。
5、云存储
云存储是在云计算（Cloud computing）概念上延伸和发展出来的一个新的概念。云计算是是分布式处理（Distributed Computing）、并行处理（Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果回传给用户。
云存储的概念与云计算类似，它是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。云存储的核心是应用软件与存储设备相结合，通过应用软件来实现存储设备向存储服务的转变。
云存储对使用者来讲，不是指某一个具体的设备，而是指一个由许许多多个存储设备和服务器所构成的集合体。用户使用云存储，并不是使用某一个存储设备，而是使用整个云存储系统带来的一种数据访问服务。所以严格来讲，云存储不是存储，而是一种服务。
6、结语
数据的重要性越来越得到人们的广泛认同，未来网络的核心将是数据，网络化存储正是数据存储的一个发展方向。目前网络存储技术沿着三个主要的方向发展：NAS、SAN、IP—SAN。而SAN和NAS的融合将更有利于数据的存储和备份，因此，SAN和NAS的融合、统一虚拟存储技术是未来网络存储技术发展的两个趋势。
参考文献
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近些年，随着计算机技术的发展和应用领域的扩张，计算机技术已经由以计算为中心过渡到以数据为中心。怎样有效地存储和管理数据显得至关重要，对于一些企业来说，数据资料甚至是他们的命门。在市场需求的推动下，存储技术也在飞速的发展。尤其是近些年，存储和网络的相互融合使得存储方案在实施和维护上以及安全性和可管理性上都有了很大的提升。根据IDC的数据，数据的存储需求每年以60%的幅度增长。其他一些比较保守的机构做出的报告也称增长幅度在30%～60%。随着存储市场增长迅速，高质量的存储技术服务型人才已经全面告急，国内信息化建设中普遍缺乏相应的存储专业知识和专业人才，全国各大院校应根据市场动态，社会需求，开设网络存储课程和相应的实验课程，用于存储专业人才的培养，在满足社会需求的同时也为学生提供一个广阔的就业环境。因此，我们有必要深入探讨一些前沿的存储技术，整理一些实验的过程，应用到实验教学过程中去。
目前磁盘存储市场上，存储分类根据服务器类型分为：封闭系统的存储和开放系统的存储，封闭系统主要指大型机，AS400等服务器，开放系统指基于包括Windows、UNIX、Linux等操作系统的服务器；开放系统的存储分为：内置存储和外挂存储。开放系统的外挂存储根据连接的方式分为：直连式存储（Direct-Attached Storage，简称DAS）和网络化存储（Fabric-Attached Storage，简称FAS）；开放系统的网络化存储根据传输协议又分为：网络接入存储（Network-Attached Storage，简称NAS）和存储区域网络（Storage Area Network，简称SAN）。这些方式并没有严格的界限，而是相互融合的，在有些解决方案中可能同时会用到这三种连接方式。
主要的磁盘存储厂商有：EMC、HP、IBM、SUN、日立、DELL等公司。这些公司提供企业级的存储解决方案，能很好地满足企业级的存储需要，但是如果直接搬来用到实验教学上，在实验室的搭建上，资金的投入还是太大了。因此，我们需要利用现有的资源，在投入最小化的前提下，搭建存储实验的平台，同时能让学生很好地学习到存储技术。本人所在的实验室设计的存储实验综合平台，仅利用FREENAS软件就可以实现基本的存储实验环境。FreeNAS是开源软件，直接在互联网上搜索就能找到。一般是iso格式的文件，用nero等工具烧录成光盘后引导安装就可以了（和装xp一样，光驱启动）。它能将一部普通 PC变成网络存储服务器。该软件基于 FreeBSD，Samba及 PHP，支持 CIFS (samba), FTP, NFS protocols, Software RAID (0,1,5)及 web界面的设定工具。用户可通过Windows、Macs、FTP、SSH及网络文件系统 (NFS)来访问存储服务器；FreeNAS可被安装于硬盘或移动介质USB Flash Disk上，所占空间不足 16MB ，FreeNAS服务器可以提供磁盘管理、文件系统管理、常见RAID技术、NAS和SAN,iSCSI数据访问等基础实验课程，满足存储实验室需求。
实验设计：
实验分组进行，每组3个学生。
实验环境：
服务器1台（普通PC即可，配有显示器），客户机3台。交换机或者路由器一台。
客户机装XP的操作系统，服务器安装XP或者server2003，VMware虚拟机，并且在虚拟机上安装FreeNAS-i386-LiveCD-0.7.1。
步骤一：在服务器安装windows server2003
1.服务器上插入硬盘，硬盘数量根据需要而定。（2011年的实验课程中，每个服务器中仅有一块硬盘）。
2.把windows server 2003的安装盘放入光驱，开启电脑，根据提示按键进入RAID卡的操作管理界面。做必要的RAID控制。（实验中仅仅做了RAID0）。保存后退出RAID卡控制界面。
3.从光盘启动系统，安装windows server 2003。
4.操作系统安装完毕之后，把HP自带的系统盘放入光驱，安装网卡驱动。（光盘中有两个网卡驱动，安装第一个）。
步骤二：安装VMWARE虚拟机
实验中安装的是VMware-workstation-6版本，VMware-workstation-6.0.2-59824是安装包；New.keygen用于产生序列号；setup是汉化工具。安装过程比较简单，以下几点要注意：
在选择安装路径的时候不推荐安装在C盘。
序列号由New.keygen生成。选择对应版本的VMware（此处为ACE Edition for windows V6），点击generate生成，复制粘贴即可。
安装过程中会提示重启电脑一次。电脑重启完之后继续安装即可。
安装完成后，可以选择汉化。
步骤三：安装freenas软件
本次实验所使用的FreeNAS的版本是FreeNAS-i386-LiveCD-0.7.1。
填入虚拟机的名称和安装的路径，安装路径的空间不宜太小，不推荐安装在C盘。
因为要建3个虚拟机（带三个客户端），虚拟机名称推荐使用freenas1。（其他两个为freenas2和freenas3）。
（1）FreeNAS安装过程
打开虚拟机freenas1的电源，会进入欢迎界面。按住Ctrl+Alt可以把光标从虚拟机中移出来。按照提示步骤完成FreeNAS安装工作之后，系统重启后会还进入控制台界面，下一步工作是配置系统的IP地址。需要键入静态的IP地址。FreeNAS的安装完成后，由于后面要用FreeNAN软件做软raid的控制实验，下面还要在虚拟机下挂载几个硬盘（至少3个）由于仅仅是做实验，并不是实施应用，这里的磁盘大小选择1.0GB就可以。
（2）克隆freenas1，生成freenas2和freenas3.
（3）分别为freenas1，freenas2和freenas3创建快照。
（4）每次实验课结束之后，都利用快照功能，将服务器回滚到最初安装好的状态，不影响下一堂实验课的进行。
实验内容：
实验1:
完成软raid的控制实验。实验结束后为freenas虚拟机做快照，并做好标识。
实验2:
配置freenas，分别针对win和linux搭建NAS环境，分别实现访问。实验结束后为freenas虚拟机做快照，并做好标识。
实验3:
配置freenas，搭建SAN环境，并实现在实验结束后为freenas虚拟机做快照，并做好标识。
实验4:
分别实现在win环境下访问SAN，linux环境下访问SAN。
实验5：
分别在win下和linux下实现快照实验。
注释:
实验过程中按要求做好截图,每次做完实验请做好虚拟机快照，下次实验时从上次保存的快照中恢复（也可使用虚拟机的克隆功能，操作方法类似，各有优劣）。
本文一共描述了4个实验，分别是软RAID的控制，NAS的搭建以及客户端的访问，SAN的搭建以及客户端的访问和LVM层的快照实验。这4个实验都分别在windows和linux系统下实现，一共是8个实验过程。针对每个实验过程，有以下结论。
软RAID控制实验：
软RAID相对于硬件RAID控制卡资金的投入要小，但是软RAID要牺牲一定的CPU资源，速度不如RAID控制卡。windows和linux操作系统都内嵌了软RAID控制软件，而且操作过程简单。
NAS实验：
各大存储公司都有自己的NAS软件，这些公司把NAS软件和硬件设备捆绑在一起。不同的NAS软件的操作过程不同，没有统一的标准。FreeNAS是一款相对成熟的免费NAS软件，在存储领域有很广泛的应用。FreeNAS提供了CIFS/SMB服务（对应于windows操作系统）和NFS服务（对应于linux操作系统）。同时FreeNAS还提供了NAS访问控制的功能，这段可以作为后期的扩展实验。
SAN实验：
SAN和NAS有很多的相似之处，FreeNAS软件也提供了SAN的功能。FreeNAS可以当做iscsi Target端，对应的windows系统和linux系统都有iscsi initiators端的软件。同时FreeNAS也提供了SAN访问控制的功能，这段可以作为后期的扩展实验。
篇11
网络客户在伴随着互联网和计算机技术不断发展同时，文件服务就成为了网络服务中的主要力量，尤其在存储数据方面。随着数据存储容量指数的不断增长，使得在网络客户在很多方面都有更高的要求，例如在存储设备的主要的性能方面、存储设备的可管理性等许多方面。
现在，存储领域和网络技术在网络存储的联系下便顺理成章的结合在了一起，如果想要彻底地解决存储方案在传统方面的不足，主要就看是否有超大的存储容量、数据传输率能否曾打和是否能有很高的系统的可利用性。因此，在当今存储市场不断增加的需求的推动下，传统的存储技术也正向现在日益强大的网络存储系统飞快的发展着。
1 网络存储技术的概况
计算机的传统网络存储子系统是和主机一体的，并且是通过I/O通道方式和主机相连接，从而使数据由网络通过传输通道介质传送到主机的内存之中，最后再传送到存储子系统之中。因此，服务器是否可用和网络传输的数据流量是否足够的大就成为了判断存储数据能不能正常的主要条件。除此之外，网络还不能实现当错误发生时而置之不理的功能。如果是服务器出现一些错误或者是因为服务器需要及时的维护的话，用户就会受到对数据的存取和数据的访问的影响，正是由于这个原因，使得网络存储就逐渐代替了服务器即磁盘的存储方式。
在当今网络的时代中，应用在网络中的存储器主要有四种。磁盘阵列和集中式的磁盘阵列服务器是在很多年以前经常被使用的，但是这两种存在可用性比较差、资料备份不好和可扩展性不强以及资料迁移不便等等很多方面的缺陷，所以，是很难满足市场上所要求的存储器的需求的。而在近几年发展的非常快并且赢得了网络客户要求的NAS存储技术和SAN存储技术很快的成为了市场上的一大亮点，同时也成为并应用在很多网站和企业中的非常受欢迎存储方案。
2 网络存储技术存在的问题分析
目前的网路技术飞速的发展着，跟多的信息会存储在电脑中，因此在网络存储中存在的问题也越来越多了，比如：是否能更加安全和更有效率的存储信息和传输信息，一些网络上存在的黑客等等使得资料造成了泄密的问题屡见不鲜，这种问题所造成的后果甚至是不堪设想的，而且，存储的安全问题保护用户所采取的一种安全措施，所以，网络存储的安全问题就成为了网路存储技术中最重要的一个问题。
随着一些数据在网络中有着重要的价值，如果数据遭到的安全威胁的事件也逐渐的增多，如果不能保证存储的安全问题，不采取一定的措施的话，就会造成巨大的经济损失，所以应当在存储技术的安全问题上大下功夫，从而，保证存储技术能够安全的特性。
3 NAS附网存储技术
NAS全称：Network Attached Storage，它是一种部件级的存储技术，NAS表现出的最大的优势就是有很好的适应性。它的其它的优点主要是表现在一下几个方面：1）它可以不用服务器的连接便能够上网，而且也不用依靠以往的操作系统，取而代之的是采用一种全新的操作系统即：专门用在资料的存储简化和面向用户的设计的这种操作系统上，更大的亮点在于：它还内置了一种协议是网络连接时所需要的。所以，在整体的系统的管理和设置上是非常的简单并且是易操作的；2）NAS的物理位置十分的灵活，即插即用，它不仅可以放在你的工作范围内，同时还可以放在方便与其它与网络相连接的地方。再加上它的存储设备可以直接和网相挂，因此这样就可以实现一些文件资料的共享。其次就是它在不同厂家的设备相互之间的扩展性和连接性都非常的好。
在应用NAS作为存储器的时候，资料还会以文件的形式连接在存储设备和客户机之间，而且同时它还可以实现一些客户机对资料的共享，这也就是网络技术在存储领域中的发展及延伸。
虽然NAS拥有很好的资源共享性和可控制性以及开放性。但是它的缺点就是和LAN在一起享用一个物理网络。这样就会很容易形成由于网络的拥塞而影响计算机机器的性能。特别在做资料备份的时候，性能会非常的低，因而对于它在企业存储中的地位就会受到了相应的影响。
4 SAN存储局域网技术
SAN全称是：Storage Area Network，它是一种存储局域的网络，通常包括集成线路、服务器、交换机以及网络和存储管理工具等等，它与一些普通局域网中的高速存储网络比较类似。它存储设备是与专用的网络相连接，它能允许企业可以自己增加它们想要拥有的存储容量，而且它的网络性能并不会受到其他资料的访问等其他一些因素的影响。因此，SAN的很多大的优势就体现在了这种独立专有的网络存储方式上面。
虽然SAN在很多方面具有很明显的优势，然而，它也存在着很多不足的问题。例如设备的兼容性问题、互联性问题、资料的共享性和异构性的问题等等不足。例如：兼容性的问题，SAN中使用的磁盘都是专门认证的系统，其他品牌的产品几乎是不可能有它的阵列和交换机是一对一的关系。
5 现在几种实用并且有效的解决方案
作为在当今的网络存储技术中一种常用并且十分主要手段的SAN，通常情况下是使用光纤通道作为解决方案。因为光纤通道具有传输速度高、兼容性也比较好的特点，因此就把通道和网络连成了一体，并且广泛应用在了计算机与I/O连接的很多方面上。光纤通道这种比较广泛应用的技术已经越来的越普及，同时也越来越成熟。因此，它在数据、音频以及视频传输方面的市场也就越来越广。例如：2001年最新推出的基于IP协议的IP_SAN，它是用光纤通道经过对于IP的网络服务从而建立在各种局域网和广域网之间的SAN，它的特点就是解决了有关于远程方面的存储子系统的问题，不再需要对于存储子系统的进行修改了。
第二种解决方案是集群存储，它是建立在通用计算机的设备基础之上，并且它汲取了SAN和NAS的很多优点。并且，它克服了在集群技术中的单一性等等很多缺点。因而，它很容易并且也十分方便去实现远程克隆同时它还有很好的扩展性。但是，集成存储目前存在的缺点就是在一些构造和维护全局存储视图的方面还有很大的挑战性，还要构造整个的全局软件系统，比如：用户界面和任务的分配等等。
第三种能够解决存储技术的安全性问题的方案，即保护数据的安全性，可以采取备份的措施，你要先申请一个网络备份服务，这样在浏览器嗓下载文件就不怕受到不安全因素的影响了，如果在线的备份不能满足你需要的大通量的存储设备的话，你可以采用一些磁带机这种设备，尽管它在目前上来看不是非常顶尖的一种技术，但是，如果你想要存大量的信息和内容的话，这是一种非常好的选择。
第四种解决方案就是：你可以采取一种驱动程序叫做：SCSI驱动器，泽中驱动器可以满足你的需要大存储量的问题，而且价格还比较的低廉，当然你选择的时候可以根据自己的需要选择适合自己用的存储容量的大小，但是容量越大的话就会在一定程度上影响它的速度，目前最大容量的SCSI驱动器的容量达到了50GB，而且除了速度之外，还要考虑它的密度问题，因为密度越大的话，磁盘的盘片就会越小，小磁盘转动的速度会更快、速度会更高一些。
6 结束语
网络存储是解决存储问题中最核心的部分，并且本文介绍的NAS和SAN是当今网络存储的技术核心，他们各有各自的优点和各自的缺点，而且目前，网络设备的提供商们正在努力采取措施去推动网络存储结构的体系，希望能采取更好的方法去实现在网络存储环境下的，例如互相操作的特性，这样就可以更好的为广大的用户提供出更加值得信赖的解决存储的好方案。
我相信在目前日益发展并且不断飞跃的的网络技术下，多种网络技术中的存储设备的互连性方面的问题也一定会在一定的程度上得到巨大的改善及提高的。
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Abstract: In an increasingly complex network environment of today， the digital library in the adoption of new technologies and efficient use of large-scale storage of information has provided a model. Digital Library has a number of resources， network access， distributed management of the three basic elements. Digital storage infrastructure is an important part of the library， and storage technologies and storage infrastructure， storage structures are an important part. Digital Library storage system is characterized by: with a variety of networks and communications systems linking perfect， with data storage security， in response to the speed and scalability， and to meet the data needs of accessibility.
Key words: digital library; library system; IP networks; storage technology
高校数字图书馆系统中的存储技术
根据其出现时间的先后，大致可将数据存储技术的发展分为4个阶段:直接附属存储(DAS)，网络附属存储(NAS)，存储区域网(SAN)，IP存储(IPS)。
1.DAS
20世纪90年代以前，存储产品大多作为服务器的附属设备通过电缆直接连接到各种服务器，这种形式即是DAS。DAS完全以服务器为中心，不带有任何存储操作系统。DAS方式是长期以来大多数服务器采取的方式。主机通过专用接口与存储设备相连接，透过RAID技术将这些单个硬盘，按RAID LEVEL组合成更大的硬盘。当主机需要访问存储设备时，主机发出指令给存储设备，存储设备根据指令进行相应操作，将数据返回给主机，或者将主机传输过来的数据写入到磁盘。DAS中存储设备可以是磁盘驱动器，也可以是RAID子系统，或是其他存储设备。
DAS技术的数据安全性差，难以备份/恢复;性能一般，可扩充性差，容量有限;数据被存放在多台不同的服务器上，难于访问，不支持不同操作系统访问。DAS技术成本低廉，易于安装，但需停止用户现有系统，且难以维护，存储利用率低。
2.NAS
20世纪90年代出现了NAS技术。NAS包括存储部件和集成在一起的简易服务器管理软件。NAS是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心。NAS通常在一个LAN上占有自己的节点。在这种配置中，一台NAS服务器处理网络上的所有数据，将负载从应用或企业服务器上卸载下来。集成在NAS设备中的定制服务器系统可以将有关存储的功能与应用服务器执行的其他功能分隔开。NAS设备的物理位置灵活，通过物理链路与网络连接。NAS无需应用服务器的干预，允许用户在网络上存取数据。
其特点是，易于备份/恢复;性能高，可扩充性强，即插即用，容量无极限;数据被整合并存放在相同的存储器上，易于访问，支持不同操作系统访问。NAS技术成本低廉，易于安装和维护，存储利用率较高。
3.SAN
SAN是允许在存储设备和处理器(服务器)之间建立直接的高速网络连接，通过这种连接实现只受光纤线路长度限制的集中式存储。SAN可以被看作是存储总路线概念的一个扩展，它使用局域网和广域网中类似的单元，实现存储设备和服务器之间的互联。SAN具有高传输速度、远传输距离和支持数量众多的设备等优点。采用了专用的拓朴结构，不能直接使用通用的IP网络连接各个SAN存储网络。目前，多数供应商的SAN解决方案大多采用光纤通道技术，即FC—SAN。
SAN技术的特点是，易于备份/恢复;性能极高，可扩充性强，即插即用，容量无极限;数据被整合并存放在相同或不同的存储器上，提供统一的用户访问视图，易于访问，但不支持不同操作系统访问。SAN技术成本昂贵，需要长时间的设计和安装，且难以维护，存储利用率很高。
转贴于 4.IP存储
IP存储技术就是以高速以太网连接为基础，通过IP协议进行数据交换的存储技术，它将SCSI协议映射到TCP/IP协议上，使得SCSI的命令、数据和状态可以在传统的IP网上传输，其支持数据块形式的I/O访问和共享存储。它采用iFCP和iSCSI协议，由于光纤通道已经包含了SCSI协议，这种方法无需重大技术改造，就能满足SCSI协议的要求。
IP技术的特点是，易于备份/恢复;性能高，可扩充性强，即插即用，容量无极限;数据被整合并存放在相同或不同的存储器上，提供统一的用户访问视图，易于访问，支持不同操作系统访问。IP技术成本低廉，易于安装和维护，存储利用率最高。 基于IP的高校数字图书馆网络存储建设
在网络存储中，FC—SAN在某些方面具有无可比拟的优势，如性能极高，可扩充性强等，使其能够满足数字图书馆大规模数据存储的需要，但光纤通道存在着成本昂贵和互操作性问题，这是一般高校图书馆所不能承受的。而NAS技术虽然成本低廉，但却受到带宽消耗的限制，无法完成大容量存储的应用，而且系统难以满足开放性的要求。针对以上技术的缺陷和不足，根据国际上基于IP的存储设备已逐步上市和日渐成熟的情况，提出了一种既有ANS和SAN技术的优点，又能克服两者缺点的存储网方案，即基于IP的SAN。它由两部分构成，第一部分是利用IP互连设备构成存储区域网SAN，第二部分是通过SAN中的交换机多路接入LAN回路，形成一种广义的附网存储NAS，存储设备都是商用的NAS设备以及iSCSI设备，或通过转换桥将SCSI和FC设备转换为IP接口，接入基于IP协议SAN中。它采用最广泛的TCP/IP作为网络协议，既具有NAS易于访问的特点，又有专用的存储网络架构。因此，基于IP的存储网络可以利用以太网技术和设备来构建专用的存储网络，由于使用了以太网设备，其成本大大低于使用光纤交换机的SAN网络，而且保持了SAN的传输速率高且稳定的优点。用户在这一技术中，面对的是非常熟悉的技术内容，即IP协议和以太网，而且各种IP通用设备保证了用户可以具有非常广泛的选择空间。事实上，由于IP存储技术的设计目标，就是充分利用现有设备，使传统的SCSI存储设备和光纤存储设备都可以在IP—SAN中利用起来。随着带有IP标准接口的存储设备的出现，我们可以单纯使用本地IP存储技术，来扩展已有的存储网络，或构建新的存储网络。以千兆甚至万兆以太网为骨干的网络连接，保证了本地IP存储网络。由于采用的是IP协议，与LAN和Intemet的连接是无缝的，远程备份十分方便，效率工作很高。基于IP的SAN在性能及功能上都具有突出的优势，是目前高校数字图书馆建设中存储区域方案设计的首选方案。
参考文献
1 郭建峰.数字图书馆信息存储系统架构的探析.现代情报，2005(6)
2 李培.数字图书馆馆原理与应用.北京:高教出版社2004
3 李村合.谈网络环境下的信息存储技术.情报学报，2002(1)
