NAS 网络附属存储

本文内容

• NAS
• NAS 功能
• SAN 与 NAS 区别
• NAS 底层协议
• NAS 全球主要厂商
• 参考资料

 

NAS

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NAS（Network Attached Storage，网络附属存储）一种特殊的数据存储服务器，包括一些必要的器件（如 RAID、CD/DVD 驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质）和内嵌的操作系统，将分布、独立的数据整合并集中管理，可跨平台进行文件共享。

按字面理解，NAS 就是一个“网络存储器”。以数据为中心，将存储设备与服务器彻底分离，从而释放带宽、提高性能、降低成本。其成本远远低于使用服务器存储，效率远高于后者。通常，在一个局域网中，NAS 有自己的IP地址，无需应用服务器的干预，允许用户在网络上存取数据，此时，NAS 集中管理所有数据，减轻应用或企业服务器的负载。

图 1 NAS 网络图标

NAS 支持多种协议（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），而且能够支持各种操作系统。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。

图 2 威联通（QNAP）TS-412升级版

这是京东的威联通 NAS 设备。左图是正面，右图是背面。从正面可以看到，它有四个硬盘位；从后面看，有 USB 接口和 RJ45 网口。你可以想象得到，你既可以连接到电脑，也可以让它加入网络，成为一个网络设备，从IE访问。

NAS 是功能单一的精简型电脑，因此在架构上不像个人电脑那么复杂，像键盘、鼠标、荧幕、音效卡、喇叭、扩充漕、各式连接口等都不需要；在外观上就像家电产品，只需电源与简单的控制钮。NAS 在架构上与个人电脑相似，但因功能单纯，可移除许多不必要的连接器、控制晶片、电子回路，如键盘、鼠标、USB、VGA 等。

 

NAS 功能

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数据共享

图 3

数据备份/容灾

图 4

媒体服务

图 5

 

SAN 与 NAS 区别

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• SAN（存储区域网络，Storage Area Network）是一种在服务器和存储器之间用作I/O路径的专用网络，而 NAS 只是一个专有的文件服务器或是文件访问设备。NAS 是网络外挂式，而 SAN 是通道外挂式。NAS 可以通过 SAN 连接到存储设备。
• NAS 是面向文件的，有文件操作和管理系统，而 SAN 却不是，它是面向数据块的。因为，
• SAN 主要是高速信息存储，NAS偏重文件共享。SAN 与 NAS 相比，不具有资源共享的特征。
• SAN 高效可扩展，NAS简单灵活。

这也是早先为什么淘宝说，NAS 的协议传输延迟很重要的原因。

 

NAS 底层协议

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SAN（Storage Area Network，存储区域网络）是一种连接外接存储设备和服务器的架构。人们采用包括光纤通道（Fibre Channel，FC）技术、磁盘阵列、磁带柜、光盘柜（en）的各种技术进行实现。该架构的特点是，连接到服务器的存储设备，将被操作系统视为直接连接的存储设备。

与 SAN 相比较，NAS（Network Attached Storage，网络储存设备）使用的是基于文件的通信协议，例如NFS或SMB/CIFS通信协议就被明确的定义为远程存储设备，计算机请求访问的是抽象文件的一段内容，而非对磁盘进行的块设备操作。

光纤通道（Fibre Channel，FC）最初不是为硬盘设计开发的接口技术，而是网络，后随着存储系统对速度的需求，才逐渐应用到硬盘系统中。它跟SCSI、IDE有很大不同，但很像以太网的转换开头。FC提高了多硬盘存储系统的速度和灵活性，大大提高多硬盘系统的通信速度。FC通常用于连接一个SCSI RAID（或其它一些比较常用的RAID类型），以满足服务器对高数据传输率的要求。其主要特性：热插拔性、高速带宽、远程连接、连接设备数量大等。

iSCSI（Internet Small Computer System Interface，Internet 小型计算机系统接口）又称 IP-SAN，被看作影响 SAN 命运的一件大事。这些本质区别是从网络架构来说的，对于关注 NAS 与 SAN 性能的用户来说，两者的本质差别还存在于文件读写实现上。

iSCSI 可以在已有的交换和 IP 基础架构上运行，因此，iSCSI 常常被认为是 FC 的一个低成本替代方法，而光纤通道是需要专用的基础架构的。但是，基于以太网的光纤通道（FCoE）则不需要专用的基础架构。

本质上，iSCSI 让两个主机通过 IP 网络相互协商然后交换 SCSI 命令。这样一来，iSCSI 就是用广域网仿真了一个常用的高性能本地存储总线，从而创建了一个存储局域网（SAN）。

NAS 是基于操作系统的“文件级”读写操作，访问请求是根据“文件句柄+偏移量”得出。句柄是比进程还小的单元，通常用作进程之间通信、资源定位等。SAN 中计算机和存储间的接口是底层的块协议，它按照协议头的“块地址+偏移地址”来定位。从这点说，SAN 天生具有存储异构整合的存储虚拟化功能。

下面介绍一下 NAS 文件共享的灵魂——NFS 和 CIFS。

• NFS（Network File System，网络文件系统）是一种 FreeBSD 支持的文件系统，是在文件系统之上的一个网络抽象，允许一个系统在网络上与他人共享目录和文件。通过使用NFS，用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。

虽然 NFS 是在 Unix/Linux 系统中最流行的网络文件系统，但它不是唯一。Windows 系统中的Server Message Block（Server Message Block，SMB，服务器消息区块，也称为 CIFS）。如同 Linux 支持 SMB一样，Windows 也支持 NFS。

最新的分布式文件系统之一Ceph，Linux也支持。Ceph是为容错的分布式文件系统，它具有 UNIX兼容的 Portable Operating System Interface(POSⅨ）。其他例子包括 OpenAFS，是 Andrew 分布式文件系统的开源版（来自 Carnegie Mellon 和 IBM），GlusterFS，关注于可扩展存储的通用分布式文件系统，以及 Lustre，关注于集群计算的大规模并行分布式文件系统。所有都是用于分布式存储的开源软件解决方案。

• CIFS（Common Internet File System，通用Internet文件系统）是由微软开发，一种应用层网络传输协议，由微软开发，主要用来使一个网络上的机器共享计算机文件、打印机、串行端口和通讯等资源。它也提供认证的进程间通信机能。经过Unix服务器厂商的重新开发后，它可以用于连接Windows客户机和Unix服务器，执行文件共享和打印等任务。

 

NAS 全球主要厂商

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• 群晖（Synology）
• 威联通（QNAP）
• 华云（Chinac）
• 铁威马（TERRA MASTER）
• 色卡司（Thecus）
• 艾美加EMC2(iomega)

 

参考资料

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• WIKI - SAN
• WIKI - ISCSI
• Baidu - NFS
• Baidu - Ceph
• WIKI - CIFS