存儲區域網絡(SAN)是以一種結構連接的存儲，通常通過交換機連接，使許多不同的服務器能夠輕松訪問存儲設備。從服務器應用程序和操作系統的角度來看，訪問SAN中的數據存儲或直接連接的存儲之間沒有明顯區別。存儲區域網絡(SAN)與直接連接存儲(DAS)一樣，可以對數據進行塊訪問。

通過對SAN和NAS的比較，人們可以了解采用這兩種存儲系統架構時要考慮的事項。對象存儲和云計算也會影響可用的存儲選項。

存儲區域網絡(SAN)是以一種結構連接的存儲，通常通過交換機連接，使許多不同的服務器能夠輕松訪問存儲設備。從服務器應用程序和操作系統的角度來看，訪問SAN中的數據存儲或直接連接的存儲之間沒有明顯區別。存儲區域網絡(SAN)與直接連接存儲(DAS)一樣，可以對數據進行塊訪問。

網絡附加存儲(NAS)是一種遠程文件服務方法。它不是在文件系統上使用軟件，而是使用遠程協議(如SMB或NFS)將文件訪問重定向到另一設備。該設備作為具有自己的文件系統的服務器運行，處理文件I/O，并啟用文件共享和集中數據管理。

SAN與NAS的決策通常歸結為用戶存儲的數據類型。在比較SAN與NAS時，請記住NAS最終會將文件I/O請求轉換為附加到其上的存儲設備的塊訪問。SAN也是結構化數據的首選，結構化數據是駐留在關系數據庫中的數據。雖然NAS可以處理結構化數據，但它通常用于非結構化數據，非結構化數據主要由文件、電子郵件、社交媒體、圖像、視頻、通信以及關系數據庫之外的幾乎任何類型的數據組成。

用于存儲的對象I/O變得更加普遍，這主要歸功于其在云存儲中的巨大用途。因此，與塊存儲一起使用的SAN與具有文件存儲的NAS之間的明顯區別變得模糊。

當供應商從塊或文件轉移到對象I/O以滿足其存儲需求時，用戶仍然希望以他們習慣的方式訪問數據：塊存儲用于SAN或文件存儲用于NAS。供應商提供的系統具有前端系統，可呈現NAS或SAN體驗，而后端則基于對象存儲。

文件vs.塊vs對象

文件I/O以與用戶在計算機上的驅動器上相同的方式讀取和寫入數據，使用分層結構，文件夾內的文件可以位于更多文件夾中。NAS系統通常使用這種方法，它有許多好處：

?當使用NFS和SMB(最常見的NAS協議)時，用戶可以像本地和外部驅動器一樣復制和粘貼文件或整個文件夾。

?IT部門可以輕松管理這些系統。

塊I/O將每個文件或文件夾視為更小數據位的各種塊，并將每個塊的多個副本分布在SAN系統中的各種驅動器和設備上。這種方法的好處包括：

?更高的數據可靠性。如果一個驅動器或多個驅動器發生故障，仍可訪問數據。

?更快的訪問。文件可以從最靠近用戶的塊重新組裝，不需要通過文件夾層次結構。

對象I/O存儲將每個文件視為單個對象，類似于文件I/O，并且沒有嵌套文件夾的層次結構，如塊I/O。使用對象存儲，所有文件或對象都放入一個巨大的數據池或平面數據庫中?；谝呀浥c文件相關聯或由對象存儲操作系統(OS)添加的元數據來找到文件。

對象存儲是三種方法中最慢的，主要用于云文件存儲。但是，訪問元數據的方式的最新進展以及對快速閃存驅動器的使用的增加縮小了對象、文件和塊之間的速度差距。

NAS vs.SAN的使用

SAN與NAS的主要區別在于每種類型的存儲方式對用戶的影響。

NAS系統或設備通過標準以太網連接到網絡，因此在用戶看來就像任何其他網絡連接設備一樣。用戶連接到NAS訪問它上面的文件。NAS設備具有管理用戶計算機請求的任何數據的寫入和讀取的操作系統。

一旦將其安裝在用戶的計算機上，SAN將顯示為本地驅動器。這意味著它將作為本地驅動器運行，用戶計算機上的操作系統將處理讀取或寫入數據的命令。這使用戶可以像對待任何其他本地驅動器一樣對待它，包括在其上面安裝軟件的能力。

SAN vs.NAS的連接

NAS系統可以是單個設備中的一個服務器或一組驅動器或服務器。這可以讓NAS系統直接連接到網絡，通常使用連接到以太網交換機的以太網電纜。

相反，SAN是由網絡結構(如iSCSI或光纖通道)連接在一起的驅動器、設備或服務器池。

以太網和光纖網絡多年來一直以速度為基礎進行競爭。然而，這種優勢一直體現在結構上，因為它具有更直接的連接，而不必通過以太網連接的TCP/IP處理。鑒于此，當數據速度相等時，結構最終具有I/O速度優勢，因為當數據在存儲和用戶之間傳輸時，數據的接觸次數較少。

NAS的優勢

易用性是NAS的一個關鍵優勢。NAS系統中的元數據具有層次性和可讀性。用戶可以使用簡單的文件系統瀏覽器來查看文件名，并將它們組織成易于命名的文件夾。

使用NAS，用戶可以協作和共享數據，無論他們身在何處。NAS可以輕松地從任何聯網設備訪問文件和文件夾。

NAS還以低于SAN的成本提供高容量。NAS設備將存儲合并到一個地方，并支持數據管理和保護任務，如歸檔、備份和云存儲。NAS可以處理非結構化數據，例如音頻、視頻、網站、文本文件和微軟Office文檔。

NAS設備可以配備更多或更大的磁盤以擴展存儲容量。這種方法稱為放大NAS。它們也可以聚集在一起以進行橫向擴展存儲。高端NAS設備可以容納足夠的磁盤來支持RAID。

NAS支持兼容便攜式操作系統接口的文件訪問，便于集中管理安全性和文件訪問，并確保多個應用程序可以共享橫向擴展NAS設備，而無需一個應用程序覆蓋另一個應用程序正在使用的文件。

NAS的缺點

NAS速度不夠快，無法滿足高性能應用的需求。如果有太多的用戶在同時請求系統的情況下可能讓系統崩潰，它可能會進一步減速。然而，在更新的NAS系統中，無論是與HDD結合使用還是作為全閃存系統，都可以緩解速度問題。

NAS可能會出現可擴展性問題。添加太多NAS設備可能導致NAS蔓延，尤其是在必須單獨管理所有設備的情況下。集群或橫向擴展NAS被設計用于緩解該問題。

數據完整性可能會成為一個問題，因為文件系統會在邏輯或物理磁盤卷中存儲元數據和文件內容。如果文件服務器斷電，系統必須執行文件系統檢查(也稱為fsck)以驗證數據的狀態。根據NAS系統，執行文件系統檢查(也稱為fsck)所涉及的延遲可能很大。

NAS使用RAID也可能存在問題，因為RAID達到了可擴展性限制。重建時間可能需要數天的時間，這種情況只會隨著多TB容量驅動器變得更加普遍而變得更糟。

SAN的優點

SAN將原始存儲視為IT可以在需要時集中管理和分配的資源池。由于SAN通過網絡結構連接，因此使用SAN的數據傳輸和訪問速度比NAS快，所有一切都如此。

SAN系統具有高度可擴展性。可以根據需要添加容量。部署SAN的其他原因包括持續可用性和彈性。高可用性SAN設計為沒有單點故障，從高可用性SAN磁盤陣列和帶有冗余關鍵組件和SAN冗余連接的交換機開始。

SAN的缺點

成本和復雜性是SAN的主要缺點。這些系統的硬件很昂貴，而構建和管理它們需要專業知識和技能。

SAN遠比NAS復雜，有專用線纜，通常是光纖通道，但可以使用以太網，以及專用交換機和存儲硬件。光纖是專門為存儲而開發的，因為在過去十年中，在協議取得進展之前，以太網不夠可靠，無法傳輸數據塊。但光纖通道SAN需要專業知識以及專用連接。

雖然SAN具有高度可擴展性，但垂直擴展SAN陣列的能力有限。一旦達到向上擴展限制，就必須移動到更高性能的存儲陣列或添加多個存儲陣列。越來越多的SAN磁盤陣列通過支持橫向擴展來避免這個問題，其中添加了可同時擴展容量和性能的存儲節點。

DAS如何適應

DAS(直連式存儲)是未連接到網絡的專用服務器或存儲設備。DAS最簡單的例子是計算機的硬盤。要訪問DAS上的文件，用戶必須能夠訪問物理存儲設備。

DAS可以勝過NAS，特別是對于計算密集型軟件程序。但是在使用DAS時，必須單獨管理每個設備上的存儲，從而增加了系統管理的復雜性。DAS系統通常不提供SAN和NAS中常見的高級存儲管理特性，如復制、快照和瘦配置。

DAS也不能實現多個用戶之間的共享存儲。并且因為只有一個主機訪問DAS設備，所以只有一部分可用存儲最終被使用。

統一存儲的興起

統一存儲的出現使存儲管理員可以靈活地在同一陣列上運行塊或文件。這些多協議系統在一個存儲平臺上整合基于SAN塊的數據和基于NAS文件的數據。客戶可以從SAN或NAS開始，稍后再添加支持和適當的連接?；蛘咚麄兛梢再徺I支持SAN和NAS的存儲陣列。

統一存儲的優缺點

《計算機周刊》編輯Antony Adshead與GlassHouse公司前技術顧問(現為戴爾EMC的顧問工程師)Andrew White談論統一存儲的挑戰和好處。

統一存儲使用文件和塊協議。它可以使用文件協議(如SMB和NFS)以及塊協議(如FC和iSCSI)。

這些系統的一個優點是它們比傳統存儲系統需要更少的硬件。更新的統一存儲產品正在整合云存儲和存儲虛擬化。

主板可能孕育未來

如今最大的動作和興奮來自于通過結構擴展非易失性存儲器(NVMe)協議。

NVMe協議是將閃存設備直接連接到計算機主板的最快方式，通過外圍組件互連高速總線進行通信。它的性能遠遠超過通過SATA連接的SSD硬盤。想象一下，如果可以在整個SAN系統上整合這種快速的NVMe連接將會有什么樣的體驗。

公平地說，NVMe不能用于在遠程最終用戶和存儲陣列之間傳輸數據，因此必須使用消息傳遞層。這使得NVMe看起來更像是一個以太網連接的NAS系統，它使用以太網的TCP / IP協議來處理數據移動。但NVMe over Fabrics開發人員正致力于使用遠程直接內存訪問(RDMA)來使該消息傳遞層對速度的影響最小。在提出的各種類型的RDMA中，有融合以太網上的RDMA，全球互聯網廣域RDMA協議和InfiniBand，它們被用于高性能計算系統。