存储架构SAN与NAS区别


SAN特点:块级别存储、高速网络、数据完整性和可靠性、集中式管理、可扩展性。

存储区域网络(Storage Area Network,SAN)是一种专为数据存储而设计的高速网络架构。它通过专用的网络连接存储设备、服务器和用户设备,提供了高性能、可扩展性和数据完整性的存储解决方案。SAN的主要特点是其专注于块级别的数据访问,与文件级别访问的网络附加存储(NAS)有所不同。

块级别存储: SAN以块为单位提供存储,而不是文件级别。这意味着它通过提供对存储块(块存储单元)的直接访问来处理数据。这使得SAN适用于高性能应用和大型数据传输,如数据库、虚拟化和备份。
高速网络: SAN通常使用高速网络技术,如光纤通道(Fibre Channel,FC)协议,以提供高性能的数据传输。FCoE(以太网光纤通道)和iSCSI(互联网小型计算机系统接口)也是一些其他在SAN中使用的协议。
数据完整性和可靠性: SAN采用多种技术来确保数据的完整性和可靠性。例如,在FC协议中,有序传送和无损传输的机制确保数据在传输过程中保持顺序并且不发生损失。
集中式管理: SAN系统通常采用集中式管理,管理员可以通过专用的管理软件对存储资源进行配置、监控和管理。这使得对整个存储基础设施进行更精细和灵活的控制成为可能。
可扩展性: SAN提供了高度可扩展的存储解决方案。通过添加更多的存储设备或扩展网络基础设施,可以轻松地增加存储容量和性能。

三种最常用的 SAN 协议
1、光纤通道协议 (FCP):
光纤通道协议是一种在存储区域网络(SAN)中广泛使用的协议,专门用于块级别的数据传输。
FCP使用光纤通道传输协议,通过光纤通道连接存储设备、交换机和服务器,支持高性能的、可靠的块级别数据传输。
FCP通常用于大型企业和数据中心,适用于对性能和可靠性要求较高的存储环境。

2、互联网小型计算机系统接口 (iSCSI):
iSCSI是一种在IP以太网上运行的协议,将SCSI命令封装在IP数据报中,用于实现块级别的存储传输。
iSCSI通过标准以太网硬件进行数据传输,因此相对于光纤通道,它更易于部署和成本较低。
iSCSI通常用于小型和中型企业,以及需要灵活部署和较低成本的存储解决方案。

3、以太网光纤通道 (FCoE):
以太网光纤通道是一种将光纤通道(FC)帧嵌入在以太网数据报中的协议,实现块级别的数据传输。
FCoE结合了光纤通道和以太网的优势,通过以太网进行传输,同时支持光纤通道的特性,以提供高性能和低延迟。
FCoE适用于企业希望在以太网基础上保持光纤通道性能的情况,同时简化网络基础设施的情况

SAN 用例:Oracle 数据库、Microsoft SQL Server 数据库、虚拟化部署(KVM、Microsoft Hyper-V、VMware)、大型虚拟桌面基础设施(VDI)、SAP、大型 ERP 或 CRM 环境、混合阵列和全闪存SAN

SAN优点

高速和高性能: SAN采用专用的高速网络技术,如光纤通道(Fibre Channel,FC),确保数据传输速度非常快。通过块级访问,用户可以直接访问存储块,而不受网络拥塞的影响,从而提供更高的性能。
可靠性和数据完整性: SAN使用可靠的协议和机制,如FC协议的有序传送和无损传输,以确保数据在传输过程中保持完整性。这使得SAN非常适合对数据完整性和可靠性有严格要求的应用场景。
块级访问: SAN以块为单位提供存储,而不是文件级别。这种块级访问使得SAN更适合处理大型文件和复杂的应用程序,如数据库和虚拟化。
独立子网: SAN系统的运行方式类似于在大型网络中创建一个独立的子网,由用户设备和存储设备组成。这种独立性可以提高数据访问的效率,不受本地网络流量的影响。
可扩展性: SAN具有出色的可扩展性,允许随着时间的推移添加新的存储块。这种灵活性使得SAN成为大型组织的理想选择,因为它们可以根据需求轻松扩展存储容量和性能。
集中式管理: SAN系统通常具有集中式管理的功能,管理员可以通过专用的管理软件对存储资源进行配置、监控和管理。这简化了存储基础设施的管理。

SAN缺点
复杂性和昂贵的硬件: 部署和维护SAN系统需要经验丰富的管理员,并且相比于其他存储解决方案,SAN的硬件成本通常较高。这包括专用的网络设备、光纤通道交换机、存储控制器等。
专用网络要求: 为了确保SAN的性能和可靠性,通常需要设置专用的网络,如光纤通道(FC)网络。此外,为了处理元数据文件请求,可能需要单独的以太网网络。这使得部署和维护SAN系统更加复杂且昂贵。
对管理员的高要求: 与网络附加存储(NAS)相比,SAN对管理员的技能要求更高。管理员需要具备深厚的存储和网络知识,以有效地配置、监控和维护SAN系统。
不适合小型企业和家庭用户: 由于复杂性和成本的原因,SAN并不是对小型企业和家庭用户来说理想的存储选择。对于这些用户,更简单、易于管理和经济实惠的解决方案如网络附加存储(NAS)可能更为合适。
限制于大型组织: SAN在大型组织中表现出色,但对于中小型企业或不需要大规模存储和高性能的环境来说,可能显得过于强大和昂贵。
可能存在单点故障: 虽然SAN通常设计为高可用性系统,但仍可能存在单点故障的风险,例如存储控制器或光纤通道交换机故障可能导致整个系统的中断。

NAS特点:集中式存储管理、共享文件夹、易用性、跨平台兼容性、灵活的存储扩展、远程访问、数据备份和保护、多媒体服务器功能。
集中式存储管理: NAS提供了一个集中式的存储设备,使得数据的管理和维护变得更加简单。用户可以通过网络访问一个中央存储设备,而不需要将数据分散存储在各个计算机上。
共享文件夹: 从用户角度来看,NAS就像一个共享文件夹,方便用户上传、查看和下载文件。这种共享文件夹的模式使得团队协作和文件共享变得非常容易。
易用性: NAS设备通常设计为用户友好,设置过程相对简单,使得用户能够快速上手。一旦设备连接到网络,用户就能够轻松地与其他设备进行数据共享。
跨平台兼容性: NAS通常支持多种文件共享协议,如NFS、SMB和CIFS,这使得它在不同操作系统(如Windows、Mac和Linux)之间具有很好的兼容性。
灵活的存储扩展: NAS设备通常支持添加额外的硬盘驱动器,从而扩展存储容量。这使得用户可以根据需要逐步扩展存储,而无需一次性购买大容量设备。
远程访问: 由于NAS连接到网络,用户可以通过互联网远程访问其存储内容。这为用户提供了在任何地方都能够获取数据的便利性。
数据备份和保护: 一些NAS设备提供内置的备份和数据保护功能,例如自动备份、RAID(磁盘冗余阵列)等,以确保数据的安全性和可靠性。
多媒体服务器功能: 一些高级NAS设备还提供多媒体服务器功能,允许用户通过网络流式传输音频和视频文件到各种设备。

两种最常用的 NAS 协议
1、通用 Internet 文件服务/服务器消息块 (CIFS/SMB):
CIFS(Common Internet File System)是在Windows环境中使用的文件共享协议,而SMB(Server Message Block)是其基础协议。CIFS/SMB协议允许不同操作系统的计算机之间共享文件和打印机。
CIFS/SMB协议是一种通用的、跨平台的文件共享协议,被广泛用于Windows环境。它支持许多不同的功能,包括对访问控制、认证和文件传输的支持。
CIFS/SMB协议广泛应用于企业和家庭网络中,特别是在Windows环境中,用于实现文件和打印机共享。

2、网络文件系统 (NFS):
NFS(Network File System)是一种在UNIX和类UNIX系统中使用的文件共享协议。它最初由Sun Microsystems开发,并已成为Linux等许多操作系统的标准。
NFS协议允许客户端系统通过网络透明地访问服务器上的文件。它是一种简单、轻量级的协议,专注于文件共享和访问的高效性。
NFS广泛应用于UNIX和Linux环境,特别是在服务器和工作站之间实现文件共享。它也在一些混合操作系统环境中使用,允许不同平台的系统协同工作。

NAS用例:家庭文件共享、媒体服务器、备份和恢复、远程访问、小型办公室/家庭办公室(SOHO)解决方案、多媒体制作、监控存储、虚拟机存储

NAS优点
易于部署和维护: NAS系统通常设计为用户友好,设置和维护相对简单,不需要大量的技术经验。这使得个人用户和小型企业可以轻松地建立和管理自己的存储解决方案。
相对便宜: 相比于其他存储解决方案,NAS通常是一个相对经济的选择。尤其是对于小型团队或个人用户,它提供了一个成本效益高且功能齐全的选项。
易于使用的软件门户: NAS通常附带易于使用的软件门户,通过该门户用户可以轻松管理存储、设置权限、进行备份等操作,而无需深入了解复杂的技术细节。
可扩展性: 在有限的范围内,NAS具有可扩展性。用户可以逐步扩展存储容量,添加更多的硬盘驱动器或新的存储卷,以满足不断增长的数据需求。
适用于家庭和小团队: 对于家庭用户和小型企业,NAS提供了一个理想的平台,用于备份家庭文件、共享照片、视频和其他数据,以及在小团队内协作和共享工作文件。

NAS 的缺点
有限的扩展性: NAS的扩展性是有限的,尤其是在存储空间和处理能力方面。虽然可以通过添加新卷或升级硬件来增加存储容量,但在某个点上,可能需要整体升级NAS设备以满足更大的需求。
性能下降: 当多个用户同时访问NAS或需要处理大型文件(如原始视频片段)时,性能可能会下降。这是因为NAS是一个集中式存储设备,其性能受到以太网连接速度和处理能力的限制。
网络瓶颈: 由于NAS通常通过以太网连接到网络,当多个用户同时访问时,可能会导致网络瓶颈,影响数据访问速度。这在大型网络环境中可能成为一个问题。
文件传输效率: 通过以太网传输文件时,数据被分解为数据包并单独传输。对于大型文件,这种方法可能效率较低,容易导致传输速度变慢,并且可能会面临数据包丢失的风险。
不适合大规模使用: NAS更适用于家庭用户、小型企业或小型办公室等相对较小规模的环境。在大型企业中,存储区域网络(SAN)通常更适合处理大规模数据和高性能需求。
依赖于以太网: NAS通常依赖于以太网连接,这可能在需要更高带宽和更快传输速度的情况下成为限制。对于某些高性能应用程序,可能需要考虑其他连接选项。

五大网络模拟器eNSP、EVE-ng、HCL、GNS3、Cisco Packet Tracer

1.eNSP
ensp是一款由华为提供的免费的、可扩展的、图形化操作的网络仿真工具平台,主要对企业网络路由器、交换机进行软件仿真,完美呈现真实设备实景,支持大型网络模拟,该模拟器可以模拟华为AR路由器、x7系列交换机的大部分特性,可模拟PC终端、Hub、云、帧中继交换机等,可以通过真实网卡实现与真实网络设备的对接。

2.EVE-ng
EVE-NG(全称Emulated Virtual Environment – NextGeneration),继Unetlab 1.0后的Unetlab的2.0新版本,改了名字,原名是UnifiedNetworking Lab统一网络实验室。这款模拟器已经不仅可以模拟网络设备,也可以运行一切虚拟机。理论上,只要能将虚拟机的虚拟磁盘格式转换为qcow2都可以在EVE-NG上运行。所以,EVE-NG可以算得上是仿真虚拟环境。
EVE-NG是国外大神们开发的,融合了dynamips,IOL,KVM。它是深度定制的Ubuntu操作系统,可以直接把它安装在x86架构的物理主机上。它也有ova版本,可以导入到VMware等虚拟机软件中运行。
EVE-NG在交互模式上更加具有优势,EVE-NG像一个C/S模型,EVE-NG是服务端,用户端可以是支持http/https的任意OS。

3.HCL
HCL是新华三集团推出的功能更强大的界面图形化全真网络设备模拟软件。用户可以通过该软件实现H3C公司多种型号设备的虚拟组网、配置、调试。该软件具备友好的图形界面,可以模拟路由器、交换机、防火墙等网络设备及PC的全部功能,用户可以使用它在个人电脑上搭建虚拟化的网络环境,是大家学习、测试基于H3C公司ComwareV7平台的网络设备的必备工具。

4.GNS3
GNS3是一款具有图形化界面且可以运行在多个平台(包括Windows、Linux、和MacOS等)的网络虚拟软件。
GNS3可以模拟从CCNA到CCIE的实验,可以通过导入真实镜像运行真正的IOS系统,并且也可以通过抓包软件进行抓包,算是一款比较完美的模拟器。
简单说来它是dynamips的一个图形前端,相比直接使用dynamips这样的虚拟软件要更容易上手和更具有可操作性。

5.Cisco Packet Tracer
Cisco Packet Tracer是一款强大的网络模拟工具,可用于在虚拟实验环境中练习网络、物联网和网络安全技能。您不需要任何硬件,即可获得实操经验!

交换机的四种网络结构方式

1.级联方式:级联是将交换机通过各自的端口相互连接,形成一个逻辑上的星型或树型拓扑结构。级联方式的特点是结构简单,便于管理和维护。然而,随着交换机数量的增加,级联层数也会增多,导致网络性能下降和故障排除困难。
2.堆叠方式:堆叠是通过将多台交换机组合在一起,形成一个逻辑上的单一设备。这种方式的优点是可以实现多台交换机的冗余备份和扩展性,同时通过统一的管理界面,简化了网络管理。堆叠方式适用于大规模网络或高可用性要求的环境。
3.端口聚合方式:端口聚合是一种提高网络带宽和可靠性的技术,通过将多个物理端口捆绑在一起,形成一个逻辑上的单一高带宽端口。这种方式可以增加网络的带宽,同时提供容错和负载均衡的功能。端口聚合通常用于服务器接入和数据中心等需要高带宽和可靠性的场景。
4.分层方式:分层是将网络划分为不同的层次,每个层次承担不同的功能和职责。常见的分层方式包括核心层、汇聚层和接入层。

核心层:核心层交换机位于网络中心,负责高速数据传输和核心交换任务。它们通常具有高带宽、高可用性和高可靠性等特点,能够满足大规模数据交换和传输需求。
汇聚层:汇聚层交换机负责将接入层交换机连接到核心层交换机,起到数据汇聚和转发的关键作用。它们需要具备较高的数据交换能力和多端口连接能力,以支持多种网络协议和传输标准。
接入层:接入层交换机负责连接用户设备到网络中,实现用户接入和数据传输功能。它们通常具有低成本、易用性和可扩展性等特点,能够满足一般用户的接入需求。

在实际的网络规划和设计中,需要根据实际需求和场景选择合适的网络结构方式,并进行合理的配置和管理,以确保网络的稳定性和安全性。此外,还需要考虑到网络的可扩展性、可靠性、可用性和安全性等因素,以满足未来业务发展和维护的需求。