操作系统基础53-磁盘连接

2021-02-04 02:24·重学IT的老猫

计算机访问磁盘存储有3种方式：

通过 I/O 端口（或直接连接存储(又称“直连式存储”，DAS))，小系统常采用这种方式；
通过分布式文件系统的远程主机，这称为网络连接存储(NAS)；
存储区域网络(SAN)适用于大型客户机-服务器环境；

直接连接存储(DAS)

直接连接存储是通过本地 I/O 端口来访问的存储。这些端口使用多种技术。典型的台式PC采用I/O 总线架构，如IDE或 ATA。这类架构允许每条I/O总线最多支持两个驱动器。SATA 为更新的、类似的、布线更加简化的一个协议。高端工作站和服务器通常采用更复杂的I/O架构，例如光纤通道(FC)。FC是一个高速的串行架构，运行在光纤或四芯铜线上。它有两个变体。一个是大的交换结构，具有24位地址空间。这个变体预计未来将占主导地位，是存储域网(SAN)的基础。由于通信的较大地址空间和交换性质，多个主机和存储设备可以连到架构，使得 I/O 通信具有极大的灵活性。另一个FC变体是FC仲裁环路(FC-AL)，可以寻址126个设备（驱动器和控制器）。多种存储设备适合用作主机连接存储；包括硬盘驱动器、RAID阵列、CD、DVD 和磁带驱动器。对主机连接存储设备进行数据传输的I/O命令是，针对特定存储单元（例如总线 ID 和目标逻辑单元）的逻辑数据块的读和写。

网络连接存储(NAS)

网络连接存储(NAS)设备是一种专用存储系统，可以通过数据网络来远程访问(如下图)。客户通过远程过程调用(RPC)访问网络连接存储，如UNIX系统的NFS或 Windows 机器的CIFS。远程过程调用通过 IP 网络(通常为向客户传输数据的局域网 LAN)的 TCP 或UDP来进行。因此，将NAS作另一个存储访问协议可能是最简单的。网络连接存储单元通常采用RPC接口软件来实现。

网络连接存储

网络连接存储提供了一种方便方法，以便所有LAN上的计算机通过与本地主机连接存储一样方便的命名和访问，来共享存储池。然而，与主机本地的连接存储相比，这种方法似乎效率更低，并且性能更差。 Internet 小型计算机系统接口(Interface，iSCSI)是最新的网络连接存储协议。在本质上，它采用IP 网络协议来执行SCSI协议。从而，主机与存储之间的互连可能是网络，而不是 SCSI 电缆。因此，主机可以将存储当作好似直接连接的，即使存储远离主机。

存储区域网络(SAN)

网络连接存储系统的缺点是存储 I/O 操作消耗数据网络的带宽，从而增加网络通信的延迟。这个问题对于大型客户机-服务器环境可能特别严重；服务器与客户机之间的通信和服务器与存储设备之间的通信，竞争通信带宽。

存储区域网络

存储区域网络(SAN)为专用网络，釆用存储协议而不是网络协议连接服务器和存储单元，如上图所示。SAN的优势在于灵活性，多个主机和多个存储阵列可以连接到同一个SAN上，存储可以动态分配到主机。 SAN交换机允许或禁止主机访问存储。例如，当主机的磁盘空间变低时，可以通过配置SAN来为主机提供更多存储。SAN可以让服务器集群共享同样的存储，让存储阵列包括多个直接主机连接。与存储阵列相比，SAN通常具有更多端口以及更多昂贵端口。虽然FC是最常见的SAN互连，但是iSCSI使用正在增加。另一个SAN互连是Infmi-Band，这种专用总线架构提供硬件和软件，以支持服务器和存储单元的髙速互连网络。