融合NAS和SAN的存储网络设计研究

张尧++姚永++徐驰

摘 要

NAS和SAN作為主流网络存储系统，二者均存在一定的不足，为了适应社会发展需要，本文提出了新型存储网络系统，其在IP协议下融入的NAS和SAN，充分发挥了二者优点，大幅度增强了系统的开放性、扩展性、经济性及兼容性。

【关键词】NAS SAN 存储网络 设计研究

随着IT技术的快速发展，计算机利用处理技术迅速普及，在其广泛应用情况下，通过传输技术，推动了网络的发展。在信息化与数字化环境下，关于存储技术的研究愈加深入，当前，网络存储系统形式有两种，分别为NAS与SAN，但二者均未能满足IT技术持续发展的需求，其缺点日渐凸显，在此情况下，急需开发新的存储网络，本文介绍了NAS与SAN的概况，重点阐述了USN系统，旨在促进其发展。

1 NAS和SAN的概况

根据SNIA可知，NAS即附网存储，SAN即存储区域网，前者是指直接利用网络，提供文件级服务；后者是指借助互联网协议，实现了服务器与存储系统间数据的直接传送。NAS属于存储设备，其通过实时操作系统，有效集成了软硬件，保证了文件服务的共享性、开放性与扩展性；SAN是凭借专用网络实现的，通常为光纤通道协议，其中的存储网和LAN相互独立，从而提高了其性能，更为便捷地迁移或备份数据，当前，其在企业存储方面的应用较为普遍。

但二者存在的不足不容忽视，特别是在数字化、海量式信息发展环境下，其难以满足实际发展的需要，以NAS为例，具体缺点如下：传输速度慢，其仅提供文件级服务，未能提供块级服务；性能较低，数据备份时需要占用一定的网络宽带，降低了I/O性能；管理不足，其管理对象过于单一，面对多个NAS时，未能实现集中管理；以SAN为例，其缺点为：互操作性差，源于不同厂家的设备难以融合，增加了操作难度；成本偏高，通过调查可知，仅有大型企业拥有SAN，其常因主要为其构建成本偏高，同时，对管理与维护人员的综合素质要求较高，需要聘请专门人员或者对相关人员进行系统培训，从而增加了企业发展压力；共享性低，SAN的共享仅为存储空间内，如果为异构环境，则难以实现共享。

为了充分发挥二者的优势，弥补其不足，通过研究与实践提出了多种新型的网络存储技术，常见的有基于IP的SAN技术与对象存储技术等，但各技术仍存在不足，制约着其普及与推广，在此情况下，本文融合了NAS与SAN，提出了USN，彰显了二者优势，规避了其不足。

2 USN的概况

2.1 总体结构

USN真正统一了NAS、SAN，存在两种设备、两种协议。它的硬件结构包括NAS、SAN与iSCSI设备及各类服务器，用户可利用文件I/O方式对NAS、SAN设备进行访问，也可借助块I/O方式对SAN与iSCSI设备进行访问。它为用户提供了双通道，分别为服务器通道与附网高速通道，前者可完成元数据与小数据，后者则满足了大数据的需求，在此基础上，保证了系统速度，减少了服务器瓶颈问题。它借助IP对既有存储系统实现了有效的兼容，也保证了添加、删除存储设备的便捷性，进一步提高了系统的扩展性及有效性。

USN的软件结构主要为全局多协议文件系统（GMPFS）与自主存储代理文件系统（ASA），前者支持不同协议用户的访问，扩展了系统的原数据，借助启发式方法，有效收集的用户的相关信息，在此基础上，为其提供了便捷、统一、合理的存储访问接口及方案；后者可自动发现存储系统中不同的存数设备及资源，并可对其展开统一管理与优化，再结合应用需求，选取适合的存储设备，此时的设备性能及等级等均具有较强的针对性，同时也实现了存储资源的优化配置，改进了系统性能。

2.2 系统设计

USN具有一定的复杂性，在实际设计过程中需要借助多种技术，其中较为核心与关键的为GMPFS、ASA与iSCSI系统的设计，三者设计具体内容如下：

2.2.1 GMPFS

它的优点为灵活与高效，可支持不同协议用户访问，其不仅提供了文件存取方法与文件目录结构，还提供了相应的存储模式，其包括元数据结构、操作接口、功能函数集、优化方法、数据结构等。以文件卷为例，其存储模式构成应有操作函数与文件目录结构；以分区卷为例，其存储模式应适应特定分区类型需求。GMPFS涉及的接口有协议转换、启发式数据管理、扩展操作、本地文件系统及ASA远程存储接口等，同时还包括逻辑界面、数据组织、设备驱动程序及通讯模块等。

2.2.2 ASA

它的一端为海量存储系统，其常见的存储系统由DAS、SAN与NAS等，它可对存储设备、资源等进行自主发现、管理、优化与运用，其结合不同应用需求，为其提供针对性的存储设备，从而提高了其可用性与可靠性，同时也保证了资源的最优配置；它的另一端为应用程序，其扩展了存储系统中的元数据，通过启发式方法，了解了用户应用信息，在此基础上，其提供的存储访问接口、存储方案等均具有了明显的统一性与便捷性。

2.2.3 iSCSI

它是SCSI到TCP/IP的映射，其通过IP网络传输封装后的IP数据包，待其达到目的地后，再恢复为SCSI命令，以此保证了该命令的直接与透明传输，它有效整合的既有的主流协议，保证了融合的无缝性与有效性。根据应用实践可知，用户可利用命令级交互，实现了对远程SCSI设备的访问，其速度相对较快，同时，通过对NAS、SAN技术的改进，促进了二者融合。当前，iSCSI的实现方法主要分为纯软件、智能网卡与HBA卡三种，本文设计时采用了第一种方式，日后研究中应以HBA卡应用为目标。

3 总结

综上所述，本文介绍了NAS、SAN的含义、优缺点等，为了适应发展需求，对二者进行了融合，提出了新型存储网络，即：USN，对其设计内容展开了探讨，它为社会发展提供适合的存储网络系统，易于推广与普及。

参考文献

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作者单位

天津航天长征火箭制造有限公司 天津市 300462