DAS、SAN和NAS三足鼎立

DAS (Direct Attached Storage)

 常用的接口主要有：

• IDE
• SATA
• SCSI
• SAS
• USB

SAN

FC网络

​ Fibre Channel（网状通道），称为FC协议、FC网络、FC互联，同样具备TCP/IP协议集以及以太网中的很多概念，比如FC交换、FC交换机、FC路由、FC路由器、SPF路由算法等。

物理层

 使用同步串行传输方式，传输编码采用NMb编码方式保证传输过程中的电直流平衡、时钟恢复和纠错等特性。

链路层

• 专用字符集“有序集”，每个控制字均由K28.5开头，后接3个其他字符，代表一种意义如Start Of Frame、End Of Frame等。
• 使用24B的帧头不但包含了寻址功能，而且包含保障传输的功能。
• 流控策略分为端到端、缓存到缓存
• MTU可以到2112B，以太网为1500B

网络层

• 两种网络拓扑模式：FC-AL（仲裁环）和Fabric（网状）
• 每个设备有一个WWNN（World Wide Node Name），被影射到Fabric ID（交换机、端口组、端口）

传输层

• 对上层的数据流进行Segment并区分上层程序
• 适配上层协议，传输IP、SCSI指令等
• 发送相比TCP更小的ACK帧确认信息

FC协议的端口类型

N和F端口

​ 用N（Node）端口模式连入F（Fabric）端口，网络中的N节点之间就可以互相进行点对点通信。

L端口

​ 仲裁环上的各个节点的端口LOOP，通过一个FCAL集线器相连。

NL端口和FL端口

​ NL端口是开放环中的一类端口，具有N端口和L端口的双重能力，支持交换式光纤网登陆和环仲裁，是FC交换机上用于连接开放仲裁环结构的中介端口。FL端口是FC交换机上用于连接开放仲裁环结构的中介端口。

E端口

​ 专门用于交换机之间连接的端口，级联的交换机需要在线路上承载一些控制信息，如选举协议、路由协议等。

G端口

​ “万能”端口，可以转变为任何一种端口类型，按照所连接的端口类型自动协商变成所需的端口。

FC磁盘

前端

​ 由FC协议的底层模块担当传输通道和手段，将SCSI协议集的上层内容传送到对方，定义了在FC4层上的针对SCSI指令集的特定接口FCP（SCSI over FC），将连接主机和磁盘阵列的通路从并行SCSI总线替换为串行传输的FC通路。

后端

​ 使用性能稍差，但是成本低的FC-AL仲裁环结构连接磁盘阵列的控制器和磁盘，而且在每块磁盘上都实现FC拓扑中的L端口。

SAS网络

物理层

​ SAS（Serial Attached SCSI）磁盘接口与SATA盘相同，多了一个数据接口用于连接两路控制器，并且只使用全交换式架构，控制器和所有磁盘之间都是全双工限速无阻塞交换。

链路层

• 每个物理接口（PHY，Physical ）都需要有一套底层编解码器负责对数据进行编解码
• 使用面向连接的交换技术，Initiator向Target发起通信之前必须建立好连接，一个SAS网络内的两个PHY的通信路径中的所有Expander内部，都为这条通信保持相应的资源

网络层

​ 每个节点也使用WNN地址，与FC不同，SAS直接使用这个地址路由数据包。每个Expander上运行SMP协议，用于执行整个系统中的Expander发现以及路由条目学习。

传输层和应用层

• SSP（Serial SCSI Protocol），是一套用于Initiator和Target之间传输SCSI指令的传输保障协议，与FC中的FCP层充当相同的角色。
• STP（SATA Tunneling Protocol），是一套用于Initiator和Target之间传输SATA指令的传输保障协议。
• SMP（Serial Management Protocol），是一种对SAS网络内所有Expander进行管理的协议，包括Expander拓扑发现和路由协议。

DAS、SAN和NAS

NAS

​ 带有集中式文件系统功能的盘阵叫做网络附加存储（Network Attached Storage），本质就是出于以太网上的一台利用CIFS（Common Internet File System）、 NFS（Network File System）等网络文件系统的文件共享服务器。

相比SAN

• 一般情况下速度比SAN慢
• 成本低很多，可以解放主机上的CPU和内存资源
• 可扩展性强，经过优化可以同时并发处理大量客户端的请求

存储系统架构演化过程

• 全整合阶段
• 磁盘外置阶段
• 外部独立磁盘阵列阶段
• 网络化独立磁盘阵列阶段
• 瘦服务器主机、独立NAS阶段
• 全分离式阶段
• 统一整合阶段
• 迅速膨胀阶段
• 收缩阶段
• 强烈坍缩阶段