存储技术和灾备解决方案要点
20220605
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深信服企业云aCloud超融合灾备解决方案.pdf
深信服超融合aCloud存储高性能技术白皮书.pdf
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/
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
- 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。
- 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。
- 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
- 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。
- 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 |
- 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。
- 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。
- 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。
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