數據存儲

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數據存儲(Data Store)

目錄

什麼是數據存儲

  數據存儲是指數據流在加工過程中產生的臨時文件或加工過程中需要查找的信息

數據存儲的內容

  數據存儲是數據流加工過程中產生的臨時文件或加工過程中需要查找的信息。數據以某種格式記錄在電腦內部或外部存儲介質上。常用的存儲介質為磁碟和磁帶。數據存儲組織方式因存儲介質而異。在磁帶上數據僅按順序文件方式存取;在磁碟上則可按使用要求採用順序存取或直接存取方式。數據存儲方式與數據文件組織密切相關,其關鍵在於建立記錄的邏輯與物理順序間對應關係,確定存儲地址,以提高數據存取速度。數據存儲要命名,這種命名要反映信息特征的組成含義。數據流反映了系統中流動的數據,表現出動態數據的特征;數據存儲反映系統中靜止的數據,表現出靜態數據的特征。

  廣泛應用的硬碟驅動器可以存儲大量的數據,但只能在室溫下使用大約10年的時間。這是因為硬碟的磁能勢壘較低,因此在一段時間後,其上面儲存信息就會逐漸丟失。CD和DVD光碟、紙張、磁帶、陶瓷、泥版和石頭等介質的壽命也是有限的。

數據存儲的方式

  DAS這種存儲方式與我們普通的PC存儲架構一樣,外部存儲設備都是直接掛接在伺服器內部匯流排上,數據存儲設備是整個伺服器結構的一部分。DAS存儲方式主要適用以下環境:

  (1)小型網路:因為網路規模較小,數據存儲量小,且也不是很複雜,採用這種存儲方式對伺服器的影響不會很大。並且這種存儲方式也十分經濟,適合擁有小型網路的企業用戶。

  (2)地理位置分散的網路:雖然企業總體網路規模較大,但在地理分佈上很分散,通過SANNAS在它們之間進行互聯非常困難,此時各分支機構伺服器也可採用DAS存儲方式,這樣可以降低成本

  (3)特殊應用伺服器:在一些特殊應用伺服器上,如微軟的集群伺服器或某些資料庫使用的原始分區,均要求存儲設備直接連接到應用伺服器。

  (4)提高DAS存儲性能:在伺服器與存儲的各種連接方式中,DAS曾被認為是一種低效率結構,而且也不方便進行數據保護。直連存儲無法共用,因此經常出現的情況是某台伺服器的存儲空間不足,而其他一些伺服器卻有大量的存儲空間處於閑置狀態卻無法利用。如果存儲不能共用,也就談不上容量分配與使用需求之間的平衡。

  DAS結構下的數據保護流程相對複雜,如果做網路備份,那麼每台伺服器都必須單獨進行備份,而且所有的數據流都要通過網路傳輸。如果不做網路備份,那麼就要為每台伺服器都配一套備份軟體和磁帶設備,所以說備份流程的複雜度會大大增加。想要擁有高可用性的DAS存儲,就要首先能夠降低解決方案的成本,例如:LSI的12Gb/s SAS,在它有DAS直聯存儲,通過DAS能夠很好的為大型數據中心提供支持。對於大型的數據中心、雲計算、存儲和大數據,所有這一切都對DAS存儲性能提出了更高的要求,雲和企業數據中心數據的爆炸性增長也推動了市場對於可支持更高速數據訪問的高性能存儲介面的需求,因而LSI 12Gb/s SAS正好是能夠滿足這種性能增長的要求,它可以提供更高的IOPS和更高的吞吐能力,12Gb/s SAS提高了更高的寫入的性能,並且提高了RAID的整個綜合性能。

  與直連存儲架構相比,共用式的存儲架構,比如SAN(storage-area network)或者 NAS(network-attached storage)都可以較好的解決以上問題。於是乎我們看到DAS被淘汰的進程越來越快了。到目前為止,DAS仍然是伺服器與存儲連接的一種常用的模式。事實上,DAS不但沒有被淘汰。

  NAS(網路附加存儲)方式則全面改進了以前低效的DAS存儲方式。NAS是通過網線連接的磁碟陣列,具備磁碟陣列的所有主要特征:高容量、高效能、高可靠。NAS是部件級的存儲方法。NAS將存儲設備通過標準網路拓撲結構連接到一群電腦上,所以NAS可以無需伺服器直接上網,不依賴通用的操作系統,而是採用一個面向用戶設計的、專門用於數據存儲的簡化操作系統,內置了與網路連接所需的協議,因此使整個系統管理和設置較為簡單。是真正即插即用的產品,並且物理位置靈活,可放置在工作組內,也可放在其他地點與網路連接。它採用獨立於伺服器,單獨為網路數據存儲而開發的一種文件伺服器來連接所存儲設備,自形成一個網路。這樣數據存儲就不再是伺服器的附屬,而是作為獨立網路節點而存在於網路之中,可由所有的網路用戶共用。NAS數據存儲方式是基於現有的企業Ethernet而設計的,按照TCP/IP協議進行通信,以文件的I/O方式進行數據傳輸。NAS的優點:

  (1)真正的即插即用。NAS是獨立的存儲節點存在於網路之中,與用戶的操作系統平臺無關,真正的即插即用。

  (2)存儲部署簡單。NAS不依賴通用的操作系統,而是採用一個面向用戶設計的,專門用於數據存儲的簡化操作系統,內置了與網路連接所需要的協議,因此使整個系統的管理和設置較為簡單。

  (3)存儲設備位置非常靈活。

  (4)管理容易且成本低。

  NAS的缺點:(1)存儲性能較低。(2)可靠度不高。

  1991年,IBM公司在S/390伺服器中推出了ESCON(Enterprise System Connection)技術。它是基於光纖介質,最大傳輸速率達17MB/s的伺服器訪問存儲器的一種連接方式。在此基礎上,進一步推出了功能更強的ESCON Director(FC SWitch),構建了一套最原始的SAN系統。 SAN存儲方式創造了存儲的網路化。存儲網路化順應了電腦伺服器體系結構網路化的趨勢。SAN的支撐技術是光纖通道(FC Fiber Channel)技術。它是ANSI為網路和通道I/O介面建立的一個標準集成。FC技術支持HIPPI、IPISCSIIPATM等多種高級協議,其最大特性是將網路和設備的通信協議與傳輸物理介質隔離開,這樣多種協議可在同一個物理連接上同時傳送。SAN的硬體基礎設施是光纖通道,用光纖通道構建的SAN由以下三個部分組成:

  (1)存儲和備份設備:包括磁帶、磁碟和光碟庫等。

  (2)光纖通道網路連接部件:包括主機匯流排適配卡、驅動程式、光纜集線器、交換機、光纖通道和SCSI間的橋接器

  (3)應用和管理軟體:包括備份軟體、存儲資源管理軟體和存儲設備管理軟體

  SAN的優勢:

  1. 網路部署容易;
  2. 高速存儲性能。因為SAN採用了光纖通道技術,所以它具有更高的存儲帶寬,存儲性能明顯提高。SAn的光纖通道使用全雙工串列通信原理傳輸數據,傳輸速率高達1062.5Mb/s。
  3. 良好的擴展能力。由於SAN採用了網路結構,擴展能力更強。光纖介面提供了10公裡的連接距離,這使得實現物理上分離,不在本地機房的存儲變得非常容易。

數據存儲的方式比較

  DAS、NAS和SAN三種存儲方式比較 存儲應用最大的特點是沒有標準的體繫結構,這三種存儲方式共存,互相補充,已經很好滿足企業信息化應用。

  從連接方式上對比,DAS採用了存儲設備直接連接應用伺服器,具有一定的靈活性和限制性;NAS通過網路(TCP/IP,ATM,FDDI)技術連接存儲設備和應用伺服器,存儲設備位置靈活,隨著萬兆網的出現,傳輸速率有了很大的提高;SAN則是通過光纖通道(Fibre Channel)技術連接存儲設備和應用伺服器,具有很好的傳輸速率和擴展性能。三種存儲方式各有優勢,相互共存,占到了磁碟存儲市場的70%以上。SAN和NAS產品的價格仍然遠遠高於DAS。

  SAN和NAS可共存於一個系統網路中的,但NAS通過一個公共的介面實現空間的管理和資源共用,SAN僅是為伺服器存儲數據提供一個專門的快速後方通道,在空間的利用上,SAN和NAS也有截然不同之處,SAN是只能獨享的數據存儲池,NAS是共用與獨享兼顧的數據存儲池。因此,NAS與SAN的關係也可以表述為:NAS是網路外掛式,而SAN是通道外掛式。區分SAN與NAS最簡單的方法是想想二者在技術上是如何實施的。NAS通常是一個伺服器群:應用伺服器、郵件伺服器等等,存儲設備易於附加在這個系統上。SAN多部署於電子商務應用中,大量的數據備份和其它業務需要在網上頻繁地存儲和傳輸;SAN可以從你的主網上卸掉大量的數據流量,可以使乙太網從數據擁塞中解脫出來。在技術上比較,SAN高效可擴,NAS簡單靈活。客觀的說,SAN和NAS系統已經可以利用類似自動精簡配置(thin provisioning)這樣的技術來彌補早期存儲分配不靈活的短板。然而,之前它們消耗了太多的時間來解決存儲分配的問題,以至於給DAS留有足夠的時間在數據中心領域站穩腳跟。此外,SAN和NAS依然問題多多,至今無法解決。

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