存储技术和灾备解决方案要点

20220605

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1. 深信服企业云aCloud超融合灾备解决方案.pdf

2. 深信服超融合aCloud存储高性能技术白皮书.pdf

3. NAS vs. SAN: Differences and Use Cases，By Jenna Phipps, April 8, 2022，https://www.enterprisestorageforum.com/networking/nas-vs-san-differences-and-use-cases/

4. Comparing 7 storage network protocols, Compare characteristics of common storage network protocols, such as iSCSI, Fibre Channel, FCoE, NFS, SMB/CIFS, HTTP and NVMe-oF, to decide which one is best suited to your needs. By Robert Sheldon, publish: 28 Sep 2020。 https://www.techtarget.com/searchstorage/tip/Choosing-your-storage-networking-protocol

要点

1. 灾备=容灾+备份。备份是在数据中心内，将全部或部分数据，从应用主机的存储介质复制到其他存储介质的过程。容灾是在异地建立功能相同的业务系统，生产与容灾系统之间进行健康状态监视，生产系统意外停止工作时，整个应用系统切换到容灾系统，保持业务系统正常工作。备份是同一机房的数据或应用备份，容灾是不同机房的数据或应用备份，容灾与备份结合称为灾备。
2. 灾备国家标准GB/T20988-2007：1-2级本地备份，3级异地备份，4-5级主备容灾，6级双活容灾。
3. 灾备关键指标：RPO数据恢复时间点，是指能够容忍的数据丢失量，以数据为出发点，RTO应用恢复时间，是指能够容忍的应用系统恢复时长，以应用为出发点。单位都是时间。1级，2天+1-7天；2级24小时+1-7天；3级12小时+1天；4级数小时+1天；5级数分钟+30分钟；6级数分钟+0
4. CPU与内存的配合：CPU核心数量增加，传统的UMA（Uniform Memory Access)使得CPU和内存传输之间的北桥芯片出现瓶颈 - 将北桥芯片融入CPU，出现对称多处理器SMP（Symmetric Multi-Processing）架构 - 进一步增加CPU数量，导致内存与存储成为瓶颈，于是产生大规模并行处理MPP（Massively Parallel Processor）- 处理器各自为政，分配协调成为瓶颈， 于是推出NUMA（Non-Uniform Memory Access）,CPU既有独占内存也有共享内存。
5. NAS vs SAN: Network-Attached Storage (NAS)是文件级数据存储设备，连接到TCP/IP网络，通常使用NFS、SMB/CIFS或者HTTP协议。NAS对于OS来说就是一个共享文件夹。NAS依赖LAN。NAS通常比基于块存储的SAN慢，但是高速LAN能克服大多数性能和延时问题。Storage Area Network (SAN)是一个专用于块存储的高性能网络，连接存储设备、交换机和主机。服务器使用host bus adapter(HBA)连接到SAN网络，把SAN看作本地连接的存储，所以多个服务器可以共享一个SAN存储池。SAN不依赖LAN，通过从连接的服务器卸载数据，减少本地网络压力。两者比较如下：

–	NAS	SAN
Fabric	Uses TCP/IP networks, most commonly Ethernet	Runs on high speed Fibre Channel networks
Data processing	Processes file-based data	Processes block data
Protocols	NFS, SMB/CIFS, and HTTP	SCSI protocol
Performance	lower throughput and higher latency	A higher performer
Scalability	Entry level NAS devices are not highly scalable,	Scalability is a major driver
Ease of management	Easier to manage	Requires more administration time than NAS
Price	Less expensive to purchase and maintain	More complex to manage with FC SANs on top of the complexity heap

6. 磁盘的选择：两种主要类型的磁盘（hard drives）Hard disk drive (HDD) and Solid-state drive (SSD)。HDD驱动臂利用电磁定位写数据到旋转的盘片。SSD没有移动的部件，而是利用小芯片存储数据。HDD通常存储空间更大，而SSD读写更快。SSD不管是SAS接口还是SATA接口都比同类的HDD更快。
7. SATA vs SAS：SATA(serial advanced technology attachment) 是ATA的串行升级版本并取代ATA。SAS（serial attached SCSI) 是SCSI（small computer systems interface)的串行升级版并取代SCSI。SATA更适合存储。SATA在数据写存储时工作最好，读存储较慢。SATA一般存储容量大，硬件不复杂，价格较便宜。SAS更适合服务器和工作站。SAS读写都很快，容量不如SATA大，SAS硬件更贵，但是更耐用。
8. 五种主要网络存储协议比较（前三种用于NAS、后两种用于SAN）：
   • Network File System (NFS)：NFS既是一个分布式文件系统，也是一个局域网文件访问和共享的网络协议，一般用于NAS。NFS使用Remote Procedure Call (RPC)协议，但RPC不太安全，所以NFS只能用于防火墙后的信任网络。
   • Server Message Block/Common Internet File System (SMB/CIFS)：SMB是一个C/S通信协议，允许用户和应用去访问远端服务器的存储和其他网络资源。SMB工作在应用层，可以跑在TCP/IP网络上。一般用于NAS。自从SMS发布以来，有无数SMB具体实现，其中最早的一个是CIFS。它由微软引入，虽然chatty and buggy，但还是有很多OS使用，如Windows，Linux和Unix。后续很多SMB的实现超过CIFS，CIFS已经过时，但即使这样，SMB和CIFS还是经常被混用。
   • Hypertext Transfer Protocol (HTTP)：Http不是存储协议，但是因为通过RESTful API和标准Http/Https的请求，支持对云存储服务（如Amazon S3，Google Cloud Storage等）的访问。Amazon S3已成为云对象存储的事实标准，而且本地(on-premises)存储系统包括NAS也都在用，所以http不能不说是一种存储协议。
   • Internet Small Computer System Interface (iSCSI)：ISCSI是传输层协议，提供TCP/IP网络上的块存储访问。很多组织转向iSCSI是因为它是由标准以太网技术，比FC更便宜、更容易使用。一般用于SAN，可以支持高达25Gbps网络，50GbE and 100 GbE也将很快实现。
   • Fibre Channel：高速组网技术，提供无损块存储。FC技术定义多个通信协议层，使用Fibre Channel Protocol (FCP)传输SCSI命令和数据，数据速率高达128Gbps。FC就是支持SAN网络的协议，克服SCSI 和 High-Performance Parallel Interface (HIPPI)的缺陷。提供可靠和可扩展的协议，以及高吞吐、低延时特性，适用于共享网络存储。通过光纤传输，FC可以支持10公里远连接的设备。但是，FC网络很复杂，需要特殊设备，如交换机、适配器和端口。