信息存储与管理 国家天文台 （科技处）信息与计算中心
上一讲：存储区域网络 网络连接存储 下一讲：IP SAN
简介 网络连接存储（Network-attached storage, NAS）是一种连接到局域网的基于IP的文件共享设备。
简介（续） NAS是一个优越的存储方案，使得客户可以快速和直接共享文件，而且只需要很小的存储管理开销。
NAS实务 怎么用NAS 给大家演示一下，让大家有一个感观上的认知 1.初始化NAS（分配IP、添加系统管理员）
NAS整体结构 FTP FTP
几个关键概念 远程文件共享 NAS设备 NAS分类 NAS I/O操作 NAS的优势 影响NAS性能和可用性的因素
远程文件共享 远程文件共享是指在网络上进行文件存储和访问 例子： 文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP） 分布式文件系统（Distributed File System，DFS） 由文件共享协议实现的传统的客户/服务器模型。在这种模型中，客户将专用文件服务器上的远程文件系统挂载到本地。标准的客户/服务器文件共享协议包括UNIX上的NFS和Windows上的CIFS。
远程文件共享 在所有这些实现中，用户其实并不知道文件系统的实际所在位置——也不知道知道。 比如FTP——知道它的IP或者域名就可以了
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NAS设备 硬件方面： NAS头（包括CPU和内存）； 一个或多个网络接口卡（NIC）提供网络连接，其中包括千兆以太网、快速以太网、ATM和光纤分布式数据接口（FDDI）等类型 工业标准存储协议，用于连接和管理物理磁盘资源，例如ATA、SCSI或FC等。
NAS设备 软件方面（以固件方式存在） 一个优化过的操作系统，用于管理NAS的功能； NFS和CIFS协议，用于文件共享； NAS环境还包括客户端，它们通过采用标准协议的IP网络对NAS设备进行访问。
通用服务器与NAS设备 NAS设备是专为文件服务功能进行优化的设备，例如存储、检索以及为应用程序和客户端提供文件存取功能等。 通用服务器可以运行任何应用程序，因为它使用的是通用操作系统。 与通用服务器不同，NAS设备是专用于文件服务的。它采用实时操作系统，使用开放标准的协议，专用于提供文件服务。一些NAS厂商的产品支持诸如高可用的本地集群等特性。
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NAS分类 集成式NAS 集成式NAS设备在一个单独的容器或机柜中集中了所有NAS组件，包括NAS头和存储器等。这使得集成式NAS成为一个自包含的环境。 网关式NAS 网关式NAS设备由独立的NAS头和一个或多个存储阵列组成。NAS头与集成式解决方案中的一样，发挥着同样的功能；同时存储器与其他应用程序共享，满足它们的块级I/O的需求。 网关式NAS设备的NAS头和存储阵列可以独立地根据需求进行扩展升级。可扩展性最高。
NAS分类 集成式NAS的连接方式 在一些方案中，存储器是嵌入到NAS设备中的，并且通过内部链路连接到NAS头上，例如ATA或SCSI控制器。 在其他一些方案中，存储器可能是外置的，并且通过SCSI控制器与NAS头连接。
NAS分类 网关式NAS的连接方式 一个集成式环境拥有固定数量的NAS头，使其可以相对容易地确定IP网络方面的需求。相反地，由于网关式环境存在可扩展性需求，网络需求的确定则相对比较复杂。增加更多NAS头可能需要更多的网络连接和网络带宽。 在网关式解决方案中，NAS网关和存储系统间通过传统的FC SAN进行通信。为了部署一个稳定的NAS解决方案，必须考虑多路径数据访问、冗余架构以及负载分配等因素。
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NAS I/O操作 NFS和CIFS协议对发送到由NAS设备管理的远程文件系统上的文件I/O请求进行处理。NAS的I/O过程如下。 1．请求者将一个I/O请求封装成TCP/IP报文，通过网络协议栈进行转发。NAS设备从网络上接收请求。 2．NAS设备将I/O请求转换为一种对应的物理存储请求，即块级I/O请求，然后对物理存储池执行相应操作。 3．当数据从物理存储池返回时，NAS设备对其进行处理并封装为相应的文件协议响应。 4．NAS设备将这个响应封装成TCP/IP报文，通过网络转发给用户。
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NAS的优势 支持全面信息存取：使得文件共享更加高效，支持NAS设备和客户端的多对一和一对多的配置方案。多对一配置使得NAS设备可以同时服务多个客户。一对多配置使得一个客户可以同时连接多个NAS设备。 提高效率：消除了通用文件服务器在文件存取过程中的性能瓶颈。因为NAS使用的是为文件服务特制的操作系统，它将通用服务器从繁重的文件服务操作中解脱出来，提高了通用服务器的利用率。 增强灵活性：通过使用工业标准协议，NAS同时兼容UNIX和Windows平台的客户端。NAS的灵活性使其能够为不同的请求提供服务，这些请求可以是来自同一源端的不同类型的客户。
NAS的优势 集中式存储：集中式数据存储将客户工作站上的数据冗余降低到最小，简化了数据管理，确保了更强的数据保护能力。 管理简单化：提供一个集中化的控制台，使得文件系统的管理更加高效。 可扩展性：NAS的高性能和低延迟设计，使得它能够针对不同的使用特征和商业应用类型进行部署，具有良好的可扩展性。 高可用性：提供高效的备份和恢复选项，使得数据具有更高的可用性。NAS使用冗余网络组件，提供可选的最大连接能力。NAS设备可以使用集群技术来进行失效切换。
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影响NAS性能和可用性的因素 由于NAS使用了IP网络，IP带来的带宽和延迟等问题会影响NAS的性能。在NAS环境里，网络拥塞是其中最明显的延迟来源。 其他不同程度地影响NAS性能的因素有以下几点: 文件/目录查找和元数据请求 数据包跳转次数 数据包重传 设备过载。过载的路由器和交换机、过载的NAS设备、过载的客户端 还有很多……可以看到主要都是网络造成的。
小 结 在文件成本和易用性对应用在性能和容量方面的需求有着驱动作用。虽然NAS始终避免不了高昂的协议开销，但是NAS应用程序更趋向于在文件共享任务上呈现最高的效率，例如UNIX的NFS和微软Windows的CIFS。文件级的基于网络的锁机制提供了高级别的并发访问保护。NAS也可以被优化。 在文件级级保护方式下，将文件信息传送到多个客户。利用NAS的高效率的两种常用的应用包括托管本地目录和提供给各种Web服务器访问的静态网页的数据存储。在某些情况下，机构可以通过有限的方式为数据库应用部署NAS解决方案。但它们通常适用于某些特定应用，在这些应用中，大部分的数据访问是只读的，数据库很小，访问量很低，而且它们不需要可以预测的处理性能。在这种情况下，NAS解决方案可以降低存储的总成本。
小结 当选择一个合适的技术时，认真评估网络和存储行业的发展趋势是极其重要的。伴随着对高性能的需求，管理的简便性和数据的共享性需求也在不断增加。对技术的选择应该平衡各方面的需求，并且考虑所部署技术的复杂性和成熟度。 将在下一章进行详述的IP-SAN，是一种正处于发展中的技术，但它已经足够成熟以满足企业的需求。
谢谢大家！