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1、网络存储系统的必要性,任何单个的存储设备都无法满足当今网络时代数字化信息爆炸性增长的需求 通过网络（广义）将存储设备连接起来，并通过软件来管理，才能满足容量、性能、价格、安全性等方面的综合需求。,NAS, SAN, OBS, Cluster, Grid, Cloud Storage,Network Attached Storage,附网存储- NAS,Why NAS?,NAS 是通过网络共享存储.,Clients,Application Server,Print Server,NAS Device,NAS Head,Storage,存储架构的形式,附网存储系统,NAS实际上是一种应用服务器,
2、其内部集成了处理器和磁盘设备, 它可以直接连入TCP/IP的网络, 透过TCP/IP协议向其他的计算机提供文件共享服务,其一是，物理连接上将存储器直接接到网络上，不再挂在服务器后端，避免了给服务器增加I/O负载； 其二是，技术上通过专用软件提供高性能的文件服务。 因此，NAS是一个专用的文件服务器，因其“专”而I/O性能高，但从NAS的构成看，其I/O路径在本质上仍然是传统的服务器存储设备I/O方式文件服务器,NAS构成,NAS系统结构与技术特点,传统服务器vs. NAS设备,Network,Operating System,I/O,File System,Print Drivers,Appl
3、ications,General Purpose Server (NT or Unix Server),Network,Operating System,File System,Single Function Device (NAS Server),NAS 文件服务协议: NFS 和CIFS,NAS Device,Network Interface,Storage Interface,NAS Device OS,SCSI, FC, or ATA,CIFS,NFS,IP Network,Windows,Unix,NFS,CIFS,NAS文件服务系统,基于UNIX的网络文件系统NFS(Networ
4、k File System)； 基于Windows NT的公用互联网文件系统CIFS(Common Internet File System)； 以OEM形式出售给NAS服务器厂商的CrosStor之StackFS； 用于UNIX和Windows NT的第三方文件系统Veritas文件系统； 明尼苏达大学的全球文件系统GFS(Gobal File System)等。,网络文件系统组成,NFS NFS服务器通过输出自己的目录和文件，可以使网络上的其它系统利用它的文件系统。输出的目录位置被称为装配点，如果采用NFS的术语，即客户装配NFS服务器上的远程文件系统 。,通过NFS访问远程文件,NFS特
5、点： 在NFS中，用户在客户端被授权，且一经授权，便认为是可信的。 UNIX文件级安全机制定义了三个级别的ID：用户、组和其他。用户通常是文件的创建者；组是共享一个ID的多个用户；其他是指其他用户。 每一个NFS请求都包含有用户ID和该用户的组ID，这些ID需要与UNIX文件系统中相应索引上的安全信息进行校对。 对于多个用户的共享访问，NFS不提供强制的锁定管理。任何UNIX应用在任何时候都可以对任何文件进行需要的操作，没有任何一定要遵守的规则。基于NFS的NAS系统可以采用一种附加的锁定管理器，即网络锁定管理器NLM，在NFS环境中提供一致的锁定行为。,CIFS CIFS只对已授权用户访问的
6、文件创建共享服务，它在服务器端，而不是在客户端验证用户。安全性要高于NFS的安全性。 用户在NFS客户端进行安全登录，客户对服务器端是安全的，则用户可对服务器端被输出的安装点进行系统级访问。图(b)中，用户在CIFS客户端通过Windows网络域控制器进行登录，对于CIFS服务器上共享文件实现用户级访问。 已经建立了相当健壮的锁定体制。文件系统中第一个访问文件的应用，决定了其它后来应用想访问同一个文件的访问权限。,(a) NFS系统级安全示意,（b）CIFS用户级访问验证,NFS与CIFS并存的实现方法 一种方法是添加用于Windows系统上的NFS客户软件，但此种方法要在客户端即Window
7、s系统上进行安装和管理，增加了额外的成本。 另一种方法是在NFS系统上仿真CIFS服务器，即通过非Windows文件系统提供一个仿真的Windows服务器存储访问服务。,带有NFS和虚拟CIFS的网络文件协议栈,存储架构的形式,网络连接存储扩展,NAS Gate Way NAS网关提供了NAS应用扩充的方法，其本身不含有存储磁盘，但是可以通过连接磁盘阵列整体作为NAS功能，并可以提供将NAS连入SAN的特性,NAS网关实例,NAS Gateway,IP Network,Multipurpose Servers,NT,UNIX,FC Switch,NAS系统的优点 可扩展性强 ：即插即用，进行网
8、络数据在线扩容时无需停顿网络 使用和管理简单 ：实质上相当于一台高性能的文件服务器 ，可只购买功能单一的应用服务器与之配套使用 。 跨平台文件共享 ：Solaris、HP-UX、LINUX、FREE BSD等通过支持网络文件系统（NFS）协议实现文件共享 ；微软平台下的网络文件共享则采用通用互连文件系统（CIFS）。 性能优化 ：集中式存储管理结构 ；有效地优化了通过网络共享数据的性能 ；NAS设备的效率较DAS设备要高，一般可高出60%以上。可集成本地备份软件 ，提供高可靠存储。,NAS 选择 数据保护能力 ：有校验能力的数据分布方式、热备份磁盘驱动器、双电源等技术 ，数据完整性的保护，如对
9、写缓存的保护、对主机连接的保护以及对埋藏于坚固掩蔽处的存储设备的远程容灾的支持等多方面。 性能：磁盘阵列性能指标主要有两个：通道带宽和IOPs（每秒I/O次数）。NAS设备主要性能指数是两个：每秒可响应的并发请求数和每个请求的平均响应时间。 管理性：提供支持集中化管理和远程管理功能；配置改变或系统扩容时，不需关机或尽可能缩短关机时间；网络存储设备的故障自动通知机制。 附加功能 ：数据快照功能、LUN Masking功能、异地数据复制功能等。,NAS与DAS的比较,其它附网存储技术,NASD 美国CMU(Carnegie Mellon University)大学。 基本思想：利用处理器强大的处理能力将文件系统的某些功能直接集成在存储设备中，以便于存储设备管理自己的安全、文件系统和网络通信。 NASD需要密钥来控制客户授权、访问控制、数据的私有性和完整性，同时也提供安全密钥管理。采用基于私钥/公钥验证技术，由一个叫做文件管理器的中心系统向磁盘驱动器提供私钥，而向用户的客户系统提供公钥，即采用公开密钥密码体制。,NASD的数据通路,
