各种数据存储设备的对比与分析

各种存储设备的比较

大家普遍认为，IT存储需求以一种跳跃式的速度增长。实际上，有报告显示it存储能

力现在正以每年57%的速度提高。要使存储能力跟上存储需求的步伐，意味着不仅要不断

增加新的物理硬件，还要创建新的架构来管理这些硬件设施。在当前的it预算已经被大幅

削减的情况下，这种双重需求通常是很要命的。幸运的是，我们已经开始脱离直接连结存储

(das)模式。这种昂贵的存储模式需要给每个单独的服务器增加硬盘，但却不能提供真正

意义上的网络存储负载分摊模式，它只是提高了基础设施成本。而磁带光盘的安全性与可靠

性并不能满足现在数据保存的要求

数据量的迅速增长为企业的发展提出了新的问题和要求，如何确保数据的一致性、安全

性和可靠性，如何实现不同数据的集中管理，如何实现网络上的数据集中访问，如何实现不

同主机类型的数据访问和保护等等。所有这些都呼唤着新的网络存储技术及其产品的出现。

以下为现有存储分类

(内置存储磁带，光盘

存储

DAS

［外挂存储直连存储NAS经常变更

网络接入存储

文件共享存储

SAN大块数据存

FAS存储区域网络储

网络存储

CAS非结构化、

内容寻址存储固定内容

数据

目录

DAS直接附属存储.................................3

FAS网络存储.....................................5

表一:FAS,DAS,磁带光盘等匕瞅..................................................6

SAN（存储区域网络）.............................7

NAS（网络连接存储）....................................................8

CAS（内容寻址存储）.............................10

表二：各类存储的比较............................................................13

表三企业CAS与EMCCENTERA比较...............................................16

DAS直接附属存储

通过服务器与存储直连的方式来扩大服务器存储空间。

数据的处理由服务器完成，服务器的负荷较重，服务能力受到影响。

在传统的存储结构DAS下。无论如何提高服务器的运算性能，在大量客户请求的情况

下，服务器都会成为数据访问的瓶颈。

FAS网络存储

由于现代信息技术发展的迅速与不平衡，传统的存储结构已经无法满足需求，存储系统

面临着巨大的压力。一方面，数据量每年翻番，不断挑战信息服务系统的性能，另一方面，

存储设备的可用性已成为威胁数据安全和信息服务连续性的重要原因之一。

通常，缓解高速网络下的存储性能瓶颈有2个途径，改善存储设备和网络接口的新能。

二，协调存储性能和网络性能的关系，前者主要致力于不断提高单个存储设备的存储密度和

数据传输速度，如采用垂直记录技术，不断提高主轴电机转速，采用性能更高的磁头，存储

介质和新的定位技术等。但是存储设备本身的性能改进总是远远落后于CPU和光通讯的该

井。无法从根本上解决性能问题。因此需要将设备按并发，可扩展，易管理，经济等原则组

成多级并行存储系统，从系统结构的角度对存储的性能加以改进满足存储性能需求。

因此采用高速网络把存储设备连接起来,通过系统软件进行存储资源合理的调度和分配。

与DAS相比网络存储有以下的技术优势

1,扩展性

2,数据共享

3,更好的管理

4,更高的性能

5,更强的纠错能力

6,更具开放性

7,更高的智能和并行性

8,更多更新的功能

表一：FAS,DAS,磁带光盘等比较

性能网络存储直连存储磁盘，磁带库

通过TCP/IP网络或光

部署模式直接与服务器直连

纤通道

由于服务器分散而分散

管理集中管理集中管理

管理

需要定期对磁带，光

维护集中维护分散维护

盘进行维护。

由于物理层影响，只支

更具网络存储类型而定

持3次的堆叠，以后不

扩容能力(NAS,SAN,CAS).实现

能扩容。无在线扩容能

在线扩容

力

由于存取速度原因，

备份能实现备份容灾功能无

很难做到热备与容灾

根据配置(使用何种硬

价格盘)架构，RAID方式主要根据硬盘价格低

等要素来决定价格

由于RAID,纠错，备主要依靠RAID。只能依安全级别最低，5年

安全性份。等等技术。是安全靠存储设备本身为主机后信息调取率只有

性最高的存储利提供高可靠性的数据30%

容灾恢复

有无无

机制

共享能力NASCAS有无无

降低服务器cpu的损文件存储占用到设备

对于主机

耗，文件处理通过网络CPU。降低了服务器利

的影响

存储来完成用率

依赖于硬盘数度和主机

存储速度依赖于网络低

CPU,内存的配置。

SAN（存储区域网络）

高性能的光纤通道交换机和光纤通道网络协议可以确保设备连接既可靠且有效。这些连

接以本地光纤或SCSI（通过SCSI-to-FibreChannel转换器或网关）为基础。一个或多个

光纤通道交换机以网络拓扑（SAN架构）形式为主机服务器和存储设备提供互联。

由于SAN是为在服务器和存储设备之间传输大块数据而进行优化的，因此SAN对于

以下应用来说是理想的选择：

关键任务数据库应用，其中可预计的响应时间、可用性和可扩展性是基本要素。

集中的存储备份，其中性能、数据一致性和可靠性可以确保企业关键数据的安全。

高可用性和故障切换环境可以确保更低的成本、更高的应用水平。

可扩展的存储虚拟化，可使存储与直接主机连接相分离，并确保动态存储分区。

但是价格昂贵，维护繁琐，扩容有瓶颈.

采用的是多个存储连接至FCswith.通过光纤交换来实现数据的传递。每台服务需要

安装光纤卡(HBA卡I备份或容灾时候受到光缆距离等的限制，投入比较大。

SANSAN

以太网

NAS(网络连接存储)

通过文件共享协议Linux(NFS)Windows(CIFS1来实现设备存储或文件的共享。

NAS使文件访问操作更为快捷，并且易于向基础设施增加文件存储容量。因为NAS关注的

是文件服务而不是实际文件系统的执行情况，所以NAS设备经常是自包含的，而且相当易

于部署。

NAS为那些访问和共享大量文件系统数据的企业环境提供了一个高效、性能价格比优

异的解决方案。数据的整合减少了管理需求和开销，而集中化的网络文件服务器和存储环境

一包括硬件和软件一确保了可靠的数据访问和数据的高可用性。可以说，NAS提供了一个

强有力的综合机制。

当企业选择NAS作为高容量存储的主要方式,就会遇到麻烦。通常，这些企业对于已

有的NAS很满意，并不断增加新的连接。这一策略表面上看是合乎逻辑的，但在实践中不

会达到企业的预期效果。

问题就出在虽然NAS具有一定的可扩展性，但是它的可扩展性不是线性的。在某一临

界点曲线变为水平后,NAS就无力应付此时的负载。根据组织大小和网络拓扑结构的不同，

让各个NAS服务器为不同工作组服务违反了它应用于简单场合的本性。此时管理组织的存

储需求，会需要更多资源而不是更少。

每个NAS都有一个机头或备份的双机头,用来处理数据。当存储增加时，NAS系统的

总的运算能力没有任何的提高。随这容量的提升，单位容量所拥有的处理能力越来越少。整

个存储系统越来越慢。所以说NAS无法在不降低性能的情况下扩展设备的规模。

CAS（内容寻址存储）

CAS是应对现在非结构化数据和固定数据飞速发展的存储要求而设计的存储架构。其

存储特性决定了是一个适合于非结构化数据的存储，特别是一次检入多次读出的数据。

区别于普通的类似NAS、SAN等通过路径的方式的存储，CAS通过基于数据内容指纹

的高效索引来存储调阅数据。通过网格运算和提供专用的数据访问接口（API）以及对存储

内容加密保护和数字指纹管理来保证用户访问数据的高效性和安全性。

由于每个节点都有其独立的运算能力。可以实现不影响速度的无限扩容。根据内容指纹

的管理方式，实现了存储的自我维护，能自动修复磁盘位错或其他原因对于文件的破坏。

安装简单。通过简单的Web界面就能实现对于整个存储系统的管理。

但是由于不是基于数据块的存储。对于数据库的存储并没有SAN效率高。

CASCASCASCAS

基于TCP/IP

IIIIIIIIIIIIIHIIIIIIIIIIIII容灾or备份I川川I川川川川I川1皿

\____________________J

基于TCP/IP的传输方式，使扩容与备份更便捷。三脚架构使用户调阅数据更快，并减

少了服务器的压力。

Xu

SAN/数据库1&Q

X।\Y

Ik

MM1\2

\吧

I\服务应用

服务应用

八

索引信息和图像信息一►；图像信息——\T--索引信息

内容管理相关内容管理相关

应用/客户应用/客户

采用传统的存储调阅模式采用CAS架构的存储调阅模式

CAS(ContentAddressingStorage)是目前最佳的非结构化数据归档存储方案，CAS

主要适合于存储固定内容数据，但CAS不会代替SAN、NAS,CAS和SAN、NAS是存储

架构上的三驾马车，并驾齐驱。在设计一个企业级数据中心的时候，一定要考虑SAN、NAS

和CAS三方面，才能从长远的角度来给客户提供一个整体的存储架构。如果只是考虑SAN

肯定是有缺陷的，只是考虑NAS也是有缺陷的，只有三方面都考虑，才能从长远的角度把

用户的数据在信息生命周期管理的架构下进行分类存放，SAN、NAS在存储文件的时候是

按照地址存放文件，用户找文件的时候一定要知道它放在哪个磁盘分区的哪个目录里，否则

就要搜索。而CAS没有分区、没有目录用户不需要记住文件路径只需要把数据交给CAS,

CAS给用户一个数字指纹，相当于公民身份证，靠一串数字和字母组合的数字指纹来识别

用户存储的数据。当用户需要找这个数据的时候，要提交数字指纹来获取数据，所以它的技

术和传统的SAN、NAS是完全不同的。

更重要的是，由于CAS存储数据方式的不同，导致跟NAS、SAN最大的不同点就是

CAS的免维护性。这种免维护性，一方面减少了维护系统的人工成本用肖，在NAS和SAN

的情况下，一个管理员最多只能管理十几个TB的数据，而在CAS的情况下,一个管理员

则能够轻松管理500TB的数据。另一方面，免维护性也增加了数据的安全性和可靠性，例

如，在NAS和SAN中,管理员可能在维护过程中意外甚至有意地删除、修改数据,在CAS

中，数据的修改是无法实现的，系统会根据最初数据存储的情况自动修复。

此外，当用户的数据量越来越大的时候，其数据就一定要放在CAS，因为当用户的数据

从1TB扩展到50TB的时候，SAN的性能会急剧下降，所以必须把固定内容数据、长期的

具有历史保存价值的数据剥离出来，使SAN"瘦身"，让SAN的性能重新回到高效，使现

有的存储达到更好的优化，NAS也是一样。

表二：各类存储的比较

CASNASSAN

适合影像、文档，

html文件等非结构

适合大量经常要被

化数据，和固定内容

应用修改的网络文件存数据库存储

的数据存储。能有效

放

达到高效和安全的存

储

基于IP的网络的访主机需要通过

基于网络共享访

问，提供应用系统调HBA卡访问，光

模式问，通过文件路径

用接口。数字指纹索纤通道，通过文

索引

引来存取数据件路径索引

以节点为单腿行扩

扩容方扩容受机头负载限

容同NAS

式制

不影响整体性能

有web管理界面，

内部系统基于

但是内部系统基于

RAID组、逻辑卷

维护零维护RAID组、逻辑卷和

和文件系统的管

文件系统的管理模

理模式

式

网格运算，性能无瓶

颈，从1TB扩充至性能会随着容量提

性能同NAS

100TB性能不会有下升有比较明显下降

降

共享同一块数据

接入网络，技术上无

区域需要额外安

共享共享障碍，根据具体同CAS

装软件，对性能

应用部署

有影响

光纤通道，受到

光纤通道4G/S限

满足应用要求，网络满足应用要求，网

速度制。但是在现有

速度影响络速度影响

水平是最高的速

度

需要HBA卡，服

拥有成只需要存储节点的费特定功能需要一些

务器，光纤交换

本用牛支持

机等等配套设备

由于使用web界面

需要对人员进行

培训1操作，不需要复杂培需要进行基础培训

专业培训

训

对于重使用数字指纹技术实

复数据现相同内容只保存一无无

的处理份

第一次投入小，用户

总体拥

可以按需投资，并兼

有成本

顾将来的数据增长，

不需要一次投入太

大，保证投资回报

定期对于文件内容指

系统安纹的比对。当文件损

无无

全性坏时，自动对文件进

行恢复

在硬盘损坏时，对于

自定义

整个系统区分停止读

安全级无无

写、只读不写，提供

别

读写服务

备份与基于TCP/IP很容易基于TCP/IP很容易需要通过光纤容

容灾实在备份与容灾实在备份与容灾灾，容灾成本高

表三企业CAS与EMCCentera比较

企业CASEMCCentera

存储架构都是基于CAS(CententAddressingStorage)的固定内容

地址存储，具有非结构化存储设备的特点，每个内容存储

均有唯一的内容指纹与之对应

开发接口都在各个平台平台下提供软件系统开发集成接口，提供专

用API接口

与应用系统接口都是与原有网络连接即可，可以有多个设备对外连接，可

以提供外部访问的节点叫访问节点(AccessNode)

数据安全性节点内部冗余，一个节点上节点之间冗余，一个节点上

任何硬盘损坏不影像该节点的任意硬盘损坏该存储节点

对外访问，在普通安全级别不可用，需要做节点间重

下下有硬盘损坏停止对外与构，重构时间很长

入服务，读服务不停止，内

部重构完成后恢复写服务，

重构时间很短，一个节点最

多可允许同时损坏多达4块

硬盘，安全系数高达

99.9999%

产品线有单台2TB,4TB,8TB,只有单台2TB产品

16TB产品

系统建立可单台使用首次建立需要购买4台以上

做集群

RAID