存储技术的发展趋势探析

张雨拜生

摘 要 伴随着信息化建设的蓬勃发展，我国的存储市场容量不断增加，对存储设备的需求不断提高，庞大的激增的数据量导致存储设备在IT环境里的比例越来越大。面对日益复杂的存储网络架构和应用环境，单纯的存储产品已经不能满足客户需求。“统一存储”就成为了各大存储厂商角逐的热点。分析机构ESG（Enterprise Strategy Group）最近对统一存储的部署进行的一项调查证明，在受访的388家企业中，有近70%的企业钟情统一存储。统一存储支持在同一系统内基于文件和数据块的传输协议，同时支持NAS和SAN功能。通常情况下，拥有超大容量的IT企业或数据中心，相应的会拥有相当数量和种类的外部存储系统。统一存储理念可以有效摆脱“信息孤岛”，一方面即可以降低设备投资，另一方面又可以缩减运营管理成本，已达到降低TCO（整体拥有成本）的目的，克服企业发展信息存储面临的高昂采购成本和管理成本问题。

关键词 存储；网络；结构

中图分类号：TP333 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0187-02

1 现行存储技术的分类

现行的存储分类如果根据服务器类型分为以下两种：封闭式系统和开放式系统。其中封闭系统存储市场需求量相对比较少，主要是类似IBM Z系列大型机，AS400等服务器，有硬件厂商自带的系统，如AIX；而针对开放式系统，则包括了UNIX、Linux以及Windows等著名操作系统的服务器。更进一步按照传输协议，开放系统的网络化存储可分为NAS（网络接入存储，Network-Attached Storage）和SAN（存储区域网络，Storage Area Network）。在目前的市场中，开放系统占据主流，其中网络化存储更是占据了70%以上的市场份额。基于此点，笔者将重点阐述开放式系统存储问题。

DAS（Direct Attached Storage，直连方式存储）：存储设备主要是通过SCSI接口电缆链接到服务器。也就是说，其对硬件的要求仅仅需要简单的存储设备和服务器。这里的JBOD（Just a Bunch Of Disks，磁盘簇）是在一个底板上安装的带有多个磁盘驱动器的存储设备，又称为Span。

SAN（Storage Area Network and SAN Protocols，存储的区域网）：独立于服务器网络系统之外的高速光纤存储网络，需要增加一台价格高昂的光纤交换机，增加设备投资。这种网络以FC协议为存储间访问协议，以光纤高速通道为传输体，通过存储系统的网络化，从而达到高速高效的共享式存储。SAN进行了专门优化，实现了对庞大原始数据的传输功能。所以，SAN可以被视为针对SCSI协议应用于长距离传输的扩展。

NAS（Network Attached Storage，网络附属存储）：是一种专用数据存储服务器，彻底分离服务器和存储设备的传统连接，以数据为中心，通过网络交换机连接到网络上。因而该存储系统可降低拥有成本，减少投资，同时借助强大的网络资源，可显著提高效率。

2 存储技术之间的对比

从存储设备的技术上，JBOD的优势在于通过将多磁盘合并到风扇和共享电源的盒子里，显著降低成本。目前市场上较为普遍的节省空间配置的存储模式是将JBOD安装在19英寸大的机柜里。而随时市场的发展，具有几个TB的磁盘建立JBOD配置也崭露头角。JBOD特别适合对存储需求高的中小企业用户。因为在数据的存储过程中，即使出现系统故障（这种概率本身就非常小），只需要花费一定的时间及时处理即可，对业务层面不会造成太大影响。但与此同时，用户获得的确实诱人的成本回报，避免了在低端的存储应用中做不必要的投资。不过，笔者发现在使用过程中，通常面临JBOD在单独的磁盘出现故障的恢复能力问题。如果单独的磁盘不具有恢复能力，可能导致整个JBOD功能的丧失，中断业务系统。这对于某些特殊行业，例如银行、电信、手机等行业的重要业务，是无法接受的。DAS还有一个扩展性的问题，当业务需求增加，需要增加存储的时候，只能由原设备厂商提供，这就导致企业选择面太窄。

表1 JBOD与RAID的各项指标对比

智能功能 控制器 可靠性 成本

JBOD 无 无 较低 低

RAID 有 有 较高 高

从访问协议和端口上，NAS的使用者通过TCP/IP协议可以访问共享的数据，所使用也是标准行业文件的共享协议，例如NFS、HTTP、CIFS协议。而SAN使用专用光纤通道交换机去访问数据，所以其使用的通常是SCSI、FC-AL等接口。

从网络上，SAN的FC网络性能高于NAS以太网络。在FC网络中，没有竞争，不需要确认，数据传输效率高，是一个智能网络，自动重新路由，trunking（多端口绑定，带宽可达8Gb），FC网络中数据传输为块操作，因此对要求直接对磁盘能够读写的数据库有很好的支持能力。而NAS一般不支持数据库。

此外，NAS和SAN的文件管理系统的存储位置也不相同。SAN系统，文件管理系统与服务器一一对应，存储于相对应的服务器之上；NAS则是每一个相应的应用服务器去调取应用相同的文件管理系统。简而言之，NAS有着自己的文件系统管理，SAN有统一的文件系统。

3 未来存储的发展方向

这些传统存储技术都自身的局限性。

TCP/IP协议的固有特点给NAS带来了一些固有的缺点和不足。虽然在存储性能上，相比DAS设备，NAS具有很大的优势，但该设备只适合使用在局域网或者比较小的网络中。其性能的发挥与企业网络的带宽息息相关，当多台客户端访问NAS文件系统时，NAS的性能会显著下降，难以满足终端用户需求，因而对于NAS来说，其可靠性尚需进一步的提升。如果，企业的内网达到比较大的规模，其数据的管理和服务又会形成对网络的双重负担，NAS不仅要完成常规的终端数据I/O请求，同时要同步进行备份和恢复等相关操作。在成本方面，NAS后期的进一步的扩容需要更高的成本。endprint

传统的SAN环境不能创建多个存储区域，同时需要大量的人工分析和干预在不同的存区域中实现数据的迁移。这种方案不仅高成本，而且产生导致一些误差。虽然现在有一些方案可单独创建存储区域，却无法将数据有效地反映在适合的存储

档内。

针对传统存储的弊端，近十年很多的存储创新技术被创建、并逐渐走向了主流，它们同时具有一些共同的特性，如、自动分层、精简配置、精简复制、重复数据删除和压缩等。这些称之为流动数据架构，往往以客户需求为导向，其设计理念也反映出面向未来的存储观：故而从缺少灵活性的传统存储转向新一代的动态数据中心。

1）闪存是一种高效的可重写内存，将服务器和存储系统的响应速度上提升了数个量级，从毫秒级缩短到微秒级。由于其不包含机械活动部件，所以相比传统的机械性的旋转式硬盘驱动器，具有更耐用、更节能以及更可靠的优势，因而闪存近几年在电子消费品领域得到迅速发展和普及，已经广泛使用于目前流行的各种设备中，如智能手机和平板电脑等。在企业级用户层面上，随着数据的爆炸式增长、数据中心能源成本日益苛刻的要求以及对分析洞察能力越来越快的要求，闪存逐步成为企业提升存储效能的关键性技术要求。

2）如今进入云时代，虚拟化逐渐成为潮流。经调查，现在用户都希望能够随时随地在任何设备上获取信息，这就涉及到跨平台的技术。不论从电信到医疗服务机构，还是从厂商到政府机关，在控制成本的同时，同时也要达到预期的目标，这样企业将面临很大压力。数据在这样的环境下中变得越来越重要，另外数据量的爆炸式增长也让数据管理变得更加复杂。如何把原始数据保存好，传输好、并且用好呢？这需要通过面向未来的IT基础架构和数据处理应用系统更好的结合、形成一个类似智能化的数据管理系统、更加灵活地处理业务层的动态需求。智能数据存储在未来可以预见其扮演的角色越来越突出。

3）新技术的进入，例如存储网络产业联盟最新推出的HBA接口标准可以克服很多SAN存在的互操作性问题。FibreAlliance提出了另一个全新的标准MIB（Management Information Base，管理信息库）。

4）在NAS方面，DAFS 系统协议受广泛关注，并获得希捷、英特尔等一些厂商的公开支持。该协议由NetApp公司提出，声称通过该协议，可建立具有更高性能，更快反应速度的附属网络存储设备。

企业逐步摆脱购买单一产品的模式，向融合解决方案进行转型，在这一点上，存储恰恰构成了融合解决方案的核心要素。例如银行，针对内部用户数据，采用是的NAS存储的管理方式；而对客户重要数据，一般采用高可用的SAN存储。

融合基础架构可以整合系统、降低部署时间、显著提高资源的利用率，进而降低系统拥有及运行成本。Gartner的研究调查表明，已经部署或正在部署融合基础架构的企业约占到50%以上，这其中包括了打包在一个端到端解决方案中整合的计算、存储、网络和系统管理资源。

总之，对存储而言，在可预见的未来几年内，存储虚拟化和NAS的发展空间仍将是巨大的。也许业务现实和市场现实仍然会一如既往地决定技术的未来趋势，这和技术本身的优劣

无关。

综上所述，很多厂商都在致力于创新新的网络存储方式，绝大多数都在理论阶段。未来遇到最大的挑战与机遇是融合SAN和现有的局域网，架构统一的基于IP系统的存储网络。基于此点，通过千兆甚至万兆级的以太网，服务器、外部设备与存储设备三者之间可以达到高速高效以及自由的相互共享访问，这是一个给人无限遐想的存储空间。

参考文献

[1]郭平.虚拟化：存储的趋势所在[N].计算机世界，2003-

07-14.

[2]尚吉刚.政府采购信息报[N].2014-03-17.

[3]谢长生，金伟.SAN网络级存储虚拟化实现方式的研究与设计[J].计算机应用研究，2004，21（4）：191-193，214.endprint

传统的SAN环境不能创建多个存储区域，同时需要大量的人工分析和干预在不同的存区域中实现数据的迁移。这种方案不仅高成本，而且产生导致一些误差。虽然现在有一些方案可单独创建存储区域，却无法将数据有效地反映在适合的存储

档内。

针对传统存储的弊端，近十年很多的存储创新技术被创建、并逐渐走向了主流，它们同时具有一些共同的特性，如、自动分层、精简配置、精简复制、重复数据删除和压缩等。这些称之为流动数据架构，往往以客户需求为导向，其设计理念也反映出面向未来的存储观：故而从缺少灵活性的传统存储转向新一代的动态数据中心。

1）闪存是一种高效的可重写内存，将服务器和存储系统的响应速度上提升了数个量级，从毫秒级缩短到微秒级。由于其不包含机械活动部件，所以相比传统的机械性的旋转式硬盘驱动器，具有更耐用、更节能以及更可靠的优势，因而闪存近几年在电子消费品领域得到迅速发展和普及，已经广泛使用于目前流行的各种设备中，如智能手机和平板电脑等。在企业级用户层面上，随着数据的爆炸式增长、数据中心能源成本日益苛刻的要求以及对分析洞察能力越来越快的要求，闪存逐步成为企业提升存储效能的关键性技术要求。

2）如今进入云时代，虚拟化逐渐成为潮流。经调查，现在用户都希望能够随时随地在任何设备上获取信息，这就涉及到跨平台的技术。不论从电信到医疗服务机构，还是从厂商到政府机关，在控制成本的同时，同时也要达到预期的目标，这样企业将面临很大压力。数据在这样的环境下中变得越来越重要，另外数据量的爆炸式增长也让数据管理变得更加复杂。如何把原始数据保存好，传输好、并且用好呢？这需要通过面向未来的IT基础架构和数据处理应用系统更好的结合、形成一个类似智能化的数据管理系统、更加灵活地处理业务层的动态需求。智能数据存储在未来可以预见其扮演的角色越来越突出。

3）新技术的进入，例如存储网络产业联盟最新推出的HBA接口标准可以克服很多SAN存在的互操作性问题。FibreAlliance提出了另一个全新的标准MIB（Management Information Base，管理信息库）。

4）在NAS方面，DAFS 系统协议受广泛关注，并获得希捷、英特尔等一些厂商的公开支持。该协议由NetApp公司提出，声称通过该协议，可建立具有更高性能，更快反应速度的附属网络存储设备。

企业逐步摆脱购买单一产品的模式，向融合解决方案进行转型，在这一点上，存储恰恰构成了融合解决方案的核心要素。例如银行，针对内部用户数据，采用是的NAS存储的管理方式；而对客户重要数据，一般采用高可用的SAN存储。

融合基础架构可以整合系统、降低部署时间、显著提高资源的利用率，进而降低系统拥有及运行成本。Gartner的研究调查表明，已经部署或正在部署融合基础架构的企业约占到50%以上，这其中包括了打包在一个端到端解决方案中整合的计算、存储、网络和系统管理资源。

总之，对存储而言，在可预见的未来几年内，存储虚拟化和NAS的发展空间仍将是巨大的。也许业务现实和市场现实仍然会一如既往地决定技术的未来趋势，这和技术本身的优劣

无关。

综上所述，很多厂商都在致力于创新新的网络存储方式，绝大多数都在理论阶段。未来遇到最大的挑战与机遇是融合SAN和现有的局域网，架构统一的基于IP系统的存储网络。基于此点，通过千兆甚至万兆级的以太网，服务器、外部设备与存储设备三者之间可以达到高速高效以及自由的相互共享访问，这是一个给人无限遐想的存储空间。

参考文献

[1]郭平.虚拟化：存储的趋势所在[N].计算机世界，2003-

07-14.

[2]尚吉刚.政府采购信息报[N].2014-03-17.

[3]谢长生，金伟.SAN网络级存储虚拟化实现方式的研究与设计[J].计算机应用研究，2004，21（4）：191-193，214.endprint

传统的SAN环境不能创建多个存储区域，同时需要大量的人工分析和干预在不同的存区域中实现数据的迁移。这种方案不仅高成本，而且产生导致一些误差。虽然现在有一些方案可单独创建存储区域，却无法将数据有效地反映在适合的存储

档内。

针对传统存储的弊端，近十年很多的存储创新技术被创建、并逐渐走向了主流，它们同时具有一些共同的特性，如、自动分层、精简配置、精简复制、重复数据删除和压缩等。这些称之为流动数据架构，往往以客户需求为导向，其设计理念也反映出面向未来的存储观：故而从缺少灵活性的传统存储转向新一代的动态数据中心。

1）闪存是一种高效的可重写内存，将服务器和存储系统的响应速度上提升了数个量级，从毫秒级缩短到微秒级。由于其不包含机械活动部件，所以相比传统的机械性的旋转式硬盘驱动器，具有更耐用、更节能以及更可靠的优势，因而闪存近几年在电子消费品领域得到迅速发展和普及，已经广泛使用于目前流行的各种设备中，如智能手机和平板电脑等。在企业级用户层面上，随着数据的爆炸式增长、数据中心能源成本日益苛刻的要求以及对分析洞察能力越来越快的要求，闪存逐步成为企业提升存储效能的关键性技术要求。

2）如今进入云时代，虚拟化逐渐成为潮流。经调查，现在用户都希望能够随时随地在任何设备上获取信息，这就涉及到跨平台的技术。不论从电信到医疗服务机构，还是从厂商到政府机关，在控制成本的同时，同时也要达到预期的目标，这样企业将面临很大压力。数据在这样的环境下中变得越来越重要，另外数据量的爆炸式增长也让数据管理变得更加复杂。如何把原始数据保存好，传输好、并且用好呢？这需要通过面向未来的IT基础架构和数据处理应用系统更好的结合、形成一个类似智能化的数据管理系统、更加灵活地处理业务层的动态需求。智能数据存储在未来可以预见其扮演的角色越来越突出。

3）新技术的进入，例如存储网络产业联盟最新推出的HBA接口标准可以克服很多SAN存在的互操作性问题。FibreAlliance提出了另一个全新的标准MIB（Management Information Base，管理信息库）。

4）在NAS方面，DAFS 系统协议受广泛关注，并获得希捷、英特尔等一些厂商的公开支持。该协议由NetApp公司提出，声称通过该协议，可建立具有更高性能，更快反应速度的附属网络存储设备。

企业逐步摆脱购买单一产品的模式，向融合解决方案进行转型，在这一点上，存储恰恰构成了融合解决方案的核心要素。例如银行，针对内部用户数据，采用是的NAS存储的管理方式；而对客户重要数据，一般采用高可用的SAN存储。

融合基础架构可以整合系统、降低部署时间、显著提高资源的利用率，进而降低系统拥有及运行成本。Gartner的研究调查表明，已经部署或正在部署融合基础架构的企业约占到50%以上，这其中包括了打包在一个端到端解决方案中整合的计算、存储、网络和系统管理资源。

总之，对存储而言，在可预见的未来几年内，存储虚拟化和NAS的发展空间仍将是巨大的。也许业务现实和市场现实仍然会一如既往地决定技术的未来趋势，这和技术本身的优劣

无关。

综上所述，很多厂商都在致力于创新新的网络存储方式，绝大多数都在理论阶段。未来遇到最大的挑战与机遇是融合SAN和现有的局域网，架构统一的基于IP系统的存储网络。基于此点，通过千兆甚至万兆级的以太网，服务器、外部设备与存储设备三者之间可以达到高速高效以及自由的相互共享访问，这是一个给人无限遐想的存储空间。

参考文献

[1]郭平.虚拟化：存储的趋势所在[N].计算机世界，2003-

07-14.

[2]尚吉刚.政府采购信息报[N].2014-03-17.

[3]谢长生，金伟.SAN网络级存储虚拟化实现方式的研究与设计[J].计算机应用研究，2004，21（4）：191-193，214.endprint