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淺析NAS、iSCSI、NAS SAN在視頻行業(yè)的應(yīng)用

時(shí)間：2009-02-21 20:18:00 來源：UltraLAB圖形工作站方案網(wǎng)站 人氣：3508 作者：admin

NAS、iSCSI、NAS+SAN簡介

　　NAS是特制的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)服務(wù)器，其優(yōu)點(diǎn)包括系統(tǒng)的易用性和可管理性，數(shù)據(jù)共享顆粒度細(xì)，共享用戶之間可以共享文件級數(shù)據(jù)，NAS所支持的網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議包括NFS和CIFS。
　　NAS與SAN各有優(yōu)缺點(diǎn)。特別值得一提的是，這兩種技術(shù)是互補(bǔ)的，因此二者的融合就顯得非常必要了。在二者直接結(jié)合中，NAS Head被視為最明顯和簡單的技術(shù)融合。
　　在NAS+SAN系統(tǒng)中，前端是一些NAS Head服務(wù)器和使用SAN存儲(chǔ)設(shè)備的服務(wù)器，NAS Head對外提供NFS和CIFS協(xié)議接口和管理服務(wù)。但與傳統(tǒng)的NAS系統(tǒng)不同，該系統(tǒng)中NAS Head不使用本地存儲(chǔ)設(shè)備而使用SAN存儲(chǔ)設(shè)備對外提供文件服務(wù)。這種融合方式在一定程度上解決了NAS與SAN系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備級的共享問題，但在文件級的共享上與傳統(tǒng)NAS系統(tǒng)一樣具有可擴(kuò)展性問題。因?yàn)楫?dāng)一個(gè)文件系統(tǒng)負(fù)載很大時(shí)，NAS Head很可能成為系統(tǒng)瓶頸。在核心存儲(chǔ)帶寬允許下，可以通過增加多個(gè)NAS Head來提升性能。
　　所謂iSCSI，即通過IP網(wǎng)絡(luò)，將SCSI塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)封包的一種傳輸協(xié)議，該協(xié)議被用于服務(wù)器(Initiator)、存儲(chǔ)設(shè)備(Target)和協(xié)議傳輸網(wǎng)關(guān)設(shè)備。它和NAS一樣通過IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)存取方式上則采用與傳統(tǒng)NAS不同、卻與FC-SAN相同的塊協(xié)議(Block Protocal)。與Fiber Channel一樣，iSCSI也屬于SAN大家庭中的一員。
　　iSCSI Initiator可分為三種，即軟件Initiator驅(qū)動(dòng)程序、硬件的TOE HBA卡及iSCSI HBA卡。就效能而言，Initiator驅(qū)動(dòng)程序最差、TOE居中、iSCSI HBA卡最佳。但是，iSCSI HBA只能接受iSCSI協(xié)議，而無法通過NFS或CIFS等檔案系統(tǒng)協(xié)議與應(yīng)用服務(wù)器溝通。Initiator驅(qū)動(dòng)程序及TOE則同時(shí)支持iSCSI、NFS及CIFS三種協(xié)議。

NAS+SAN與iSCSI比較

　　針對目前視頻行業(yè)的應(yīng)用，怎樣對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇是一個(gè)課題。目前電視臺(tái)節(jié)目生產(chǎn)主要是對視音頻流的采、編、播，核心應(yīng)用要求帶寬高、傳輸速度快；而各電視臺(tái)對視音頻的處理都較為集中，基本不需要遠(yuǎn)程處理數(shù)據(jù)。核心存儲(chǔ)一般都采用FC-SAN的構(gòu)架，而邊緣存儲(chǔ)可以利用iSCSI或NAS Head技術(shù)實(shí)現(xiàn)二級存儲(chǔ)的構(gòu)架。
　　從圖1及附表可以看出，NAS Head沒有單點(diǎn)故障，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，而iSCSI有單點(diǎn)故障；對于客戶端設(shè)備方面來講，后者對配置要求高，另外需要iSCSI卡或者使用軟件驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)加速卡，因而成本高；在使用中，iSCSI環(huán)境需要客戶端共享軟件，NAS環(huán)境則不需要，因而擴(kuò)展NAS客戶端時(shí)費(fèi)用低；從目前應(yīng)用情況看，NAS Head在各行各業(yè)已獲得廣泛應(yīng)用，而iSCSI還處在測試應(yīng)用階段。
　　在標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中，這兩種方式都可以采用SCSI陣列作為首選的配置，如圖2所示。
　　這種結(jié)構(gòu)在性能上，區(qū)別僅在于TCP/IP和iSCSI協(xié)議及服務(wù)器配置上的性能差異。
　　在擴(kuò)展性方面，有兩種情況：
　　1. 在多主機(jī)的情況下，NAS結(jié)構(gòu)除了具有標(biāo)準(zhǔn)配置時(shí)的優(yōu)勢外，還可以根據(jù)用戶需求，增加NAS Head提供更高的帶寬。而iSCSI也可以做擴(kuò)展，但是投資大，表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是iSCSI的結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)服務(wù)器和iSCSI適配卡成本高，而且要增加存儲(chǔ)共享軟件；二是客戶端同樣需要增加iSCSI適配卡，而且性能要求比NAS要高。
　　2. 在存儲(chǔ)擴(kuò)展方面，iSCSI存儲(chǔ)服務(wù)器雖然一般提供單口的FC接口連接陣列，但由于內(nèi)部總線帶寬限制而成為整個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，使得其容量增大但性能并沒隨之提高。為了提高性能，必須增加iSCSI存儲(chǔ)服務(wù)器的數(shù)量。而在NAS Head架構(gòu)中，擴(kuò)展陣列簡單，只需要在SAN中增加陣列，便可增加存儲(chǔ)容量，通過增加NAS Head的數(shù)量，便解決了總線瓶頸問題，提高了客戶端的訪問性能。采用NAS Head架構(gòu)，其性價(jià)比明顯高于采用iSCSI的。如圖3所示。
　　現(xiàn)在我們來分析當(dāng)客戶端數(shù)量不斷增加時(shí)，兩者的費(fèi)用如何發(fā)生變化。假設(shè)服務(wù)端費(fèi)用相同(實(shí)際上iSCSI服務(wù)端的費(fèi)用比NAS Head的費(fèi)用高很多)。在iSCSI結(jié)構(gòu)下，客戶端費(fèi)用由三部分組成：主機(jī)、iSCSI適配卡和客戶端軟件，其中主機(jī)所占比例較小，對每客戶端，假設(shè)為1萬元，而后兩者之和為1.5萬。在NAS結(jié)構(gòu)下，客戶端費(fèi)用由主機(jī)組成，同樣假設(shè)每臺(tái)價(jià)格也為1萬元。從圖4可以看出，當(dāng)客戶端數(shù)量不斷增加時(shí)，iSCSI結(jié)構(gòu)下客戶端的費(fèi)用與NAS結(jié)構(gòu)下相比成倍增加。 #p#page_title#e#

NAS+SAN的融合解決方案

　　綜上所述，采用(NAS Head作為NAS服務(wù)器的控制端，它可以直接或通過SAN光纖通道連接到后端的存儲(chǔ)系統(tǒng)上，而無需依賴該服務(wù)器的內(nèi)部存儲(chǔ)，為其提供高性能、大容量、高可用性的存儲(chǔ)后端。這樣的解決方案充分利用了用戶在企業(yè)級存儲(chǔ)系統(tǒng)或SAN設(shè)備上的原有投資，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的以太網(wǎng)接入方式來提供可擴(kuò)展的高性能文件訪問服務(wù)。應(yīng)用NAS Head的解決方案，為規(guī)劃存儲(chǔ)增長帶來了極大的靈活性，大幅提升了存儲(chǔ)系統(tǒng)利用率，充分發(fā)揮了存儲(chǔ)系統(tǒng)和存儲(chǔ)管理軟件的作用。該解決方案能大幅簡化數(shù)據(jù)管理，顯著提升數(shù)據(jù)保護(hù)性能與災(zāi)難預(yù)防能力，從而大大降低運(yùn)營成本。
　　NAS+SAN方案應(yīng)用于非編網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以保持既有的FC-SAN的存儲(chǔ)環(huán)境，既可以支持當(dāng)前高性能有卡工作站、合成工作站等，也可以支撐未來包括HDV在內(nèi)的高清應(yīng)用。隨著CPU+GPU技術(shù)在非編系統(tǒng)中應(yīng)用的成熟，非編軟件對硬件板卡的依賴性已經(jīng)越來越低，由于可利用本地緩存，非編軟件的運(yùn)行對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求明顯降低(只需在單位時(shí)間內(nèi)確保平均帶寬)，這使得網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中較為昂貴的FC設(shè)備有可能被IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所取代，用來支持無卡非編應(yīng)用。這樣可兼容已有系統(tǒng)，保護(hù)投資。
　　在NAS+SAN方案里，利用FC-SAN的存儲(chǔ)作為NAS矩陣的后臺(tái)存儲(chǔ)，通過存儲(chǔ)訪問共享軟件使多個(gè)NAS Head形成一個(gè)NAS存儲(chǔ)池，提供IP基存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，從而滿足無卡非編等應(yīng)用要求，讓有限的存儲(chǔ)帶寬為更多的客戶機(jī)所使用。
　　NAS+SAN的架構(gòu)是對SAN存儲(chǔ)在一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)上的擴(kuò)展，我們需要諸如CXFS、SNFS、Polyserve Matrix等共享文件系統(tǒng)，因而將多個(gè)NAS Head組成一個(gè)矩陣來提供存儲(chǔ)鏈路帶寬。目前每個(gè)NAS Head(單端口)能夠支持8臺(tái)以上雙碼流編輯站點(diǎn)，通過增加NAS Head數(shù)量便可增加站點(diǎn)數(shù)量。在SAN存儲(chǔ)帶寬的許可下，NAS Head數(shù)量可無限擴(kuò)展。所以說，在NAS+SAN的環(huán)境下存儲(chǔ)擴(kuò)展是極方便的，無須更改原來SAN的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。

小結(jié)

　　從目前情況看，選擇NAS+NAS方式來構(gòu)架CPU+GPU網(wǎng)絡(luò)，成本更低，網(wǎng)絡(luò)資源分配更合理，與原有的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)融合更緊密；同時(shí)，也是全臺(tái)網(wǎng)絡(luò)解決方案中不可或缺的部分。NAS與SAN融合，使網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，是主流的發(fā)展方向。當(dāng)然，iSCSI作為存儲(chǔ)發(fā)展的一種趨勢，技術(shù)也會(huì)越來越成熟，各大廠商對其軟硬件及協(xié)議的支持將更加廣泛，一旦10Gb/s以太網(wǎng)絡(luò)普及，iSCSI就可能以10Gb/s的高速狂飆，甚至比FC SAN的新版本——4Gb/s還要快，完全能夠滿足視頻行業(yè)的需求。由于iSCSI是通過無處不在的IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，所以理論上傳輸距離是無限的，這對于異地?cái)?shù)據(jù)的傳輸及災(zāi)難備份等應(yīng)用相當(dāng)有利，但目前基于1000Mb/s的iSCSI還難以滿足視頻應(yīng)用的需求。