存儲網絡這個話題往往不太能引起人們的關注，因為大家的關注點大都被吸引到服務器或者與它相連的存儲上去了。然而隨著存儲網絡作為新技術在數據中心使用，存儲網絡相關話題也再次成為人們討論的焦點。當然，我們承認有關服務器技術、虛擬化技術、操作系統本身以及應用方面也有不少值得我們討論的話題，然而不論是這其中的哪種技術，都需要一個存儲數據的地方，那么存儲網絡技術的發展就很好的解決了這個問題。

　　存儲網絡技術是個很寬泛的話題，可以有各種不同的組成類型來滿足預算和存儲空間兩方面的需要。存儲網絡技術能幫助我們滿足現有的存儲需求甚至能以此推斷出未來需求的趨勢。其中一些技術在生產環境中已經或者正在得到證實。另外的一些則相對較新，或者還沒有很好的市場認可，未來相對有更多的未知。

　　存儲網絡的類型

　　存儲網絡類型包括有直連型存儲(DAS)、網絡附加存儲(NAS)以及存儲區域網絡(SAN)。我們也會關注存儲網絡中與接口有關的技術，包括大家所熟悉的光纖通道(FC)、iSCSI以及SAS，另外還包括有相對較新，使用人群也較少的基于以太網的光纖通道(FCoE)。同樣我們也會了解文件服務器接口，例如我們常見的CIFS以及NFS兩種協議。之后我們也會學習I/O虛擬化相關的技術，因為這項技術的應用也會為我們帶來許多有意思的結果。

　　曾經有過有關存儲網絡諸多類型中究竟哪一種應用最廣泛、最受歡迎的討論，大家也預言了哪些技術會被淘汰。在查閱了研究機構IDC有關根據主機接口類型排名的存儲反饋來看，我們發現直連型存儲DAS、光纖存儲、iSCSI存儲以及NAS存儲各自都有數十億甚至上百億的業務額，并且誰都沒有退出市場的趨勢。此外，它們中的每種都正努力在未來幾年在裝機容量上繼續達到新高度。

　　直連存儲

　　直連型存儲是最常見也最為人們所知的存儲類型。在DAS部署環境中，主機可以有專用接口直接連到后端存儲設備上并且對存儲設備有完全控制權。這種部署方式相對簡單且成本較低。而這種方式潛在的問題在于，宿主計算機和存儲本身的連接通常是很有限的，比如主機和存儲可能在同一個機柜里或者在相鄰的機柜里。

　　然而SAS，也是直連型存儲的一種，正逐漸在一些存儲網絡環境中得以應用。SAS交換機最近也在市場出現因為它提供了一種相對簡單的方式以幫助在特定數量的服務器中間共享存儲。

　　網絡附加存儲

　　NAS設備，也是我們常說的文件服務器，通過以文件共享或者掛載點共享的方式將存儲資源共享到客戶端上。這些客戶端用CIFS/SMB或者NFS這樣的網絡文件訪問協議來讀取存放在文件服務器上的數據。因為NAS設備本質上是走網絡的，存儲設備往往和客戶端是分開的。

　　對于運行在Windows設備上的文件服務器，或者是需要將存儲數據共享給windows平臺客戶端的時候，使用的是CIFS/SMB協議。微軟公司一直在致力于這項協議的開發和增強。Windows 7和 Windows Server 2008版本使用的是SMB 2.1版本，和早期的版本相比性能上有了不同程度的提高。早期的版本包括有Samba 3.6、SMB協議是2.0版本的，還有SMB1.0的版本。

　　運行在Unix或者Linux上的文件服務器支持的是NFS協議。NFS主要的版本包括NFSv2， NFSv3和NFSv4。其中NFSv3版本看起來相對是部署最為廣泛的，它對于需對應用和環境都是可以勝任的。NFSv4增加了性能和安全性方面的提升，因而也成為了穩定的協議。NFSv4中包括的新特性有進程以及目錄指定功能和并行NFS(pNFS)。pNFS協議在集群環境中可以允許對多臺服務器的并行訪問。

　　iSCSI

　　iSCSI協議在使用以太網架構的同時也充分利用了SAN網絡的優勢。iSCSI存儲網絡由于其成本上的優勢以及簡單易擴展，通常部署在中小企業環境下。對于大規模企業環境，尤其是針對10GbE的環境，也能擴展上去。

　　由于iSCSI本身是依賴于底層的TCP/IP協議，因此它也可以運行在現有以太網絡架構下，而無需專門準備一條用于iSCSI數據流的鏈路。理論上說，iSCSI可以使用任意速率的以太網；然而，最佳實踐建議我們使用千兆或者更快的網絡環境。從長遠角度來看，iSCSI將能運行在任意以太網速率上，不論是40Gbps還是100Gbps。

　　虛擬化環境可以通過虛擬層充分利用iSCSI網絡存儲或者繞過虛擬層，從客戶端虛擬機上直接訪問iSCSI存儲。

　　隨著10GbE以太網的發展，iSCSI逐漸成為企業在籌劃未來長期數據中心發展規劃時的著眼點。許多現有的iSCSI存儲都有類似的高級特性，比如復制功能、精簡配置、壓縮功能、重復數據刪除功能以及其他企業級數據中心環境所必備的功能。對于需要現代存儲系統來說，iSCSI和FC及其他接口一樣，都是主機必備接口。

　　光纖通道

　　光纖通道在設備級磁盤驅動器接口以及SAN網絡接口中得以應用，并已經有大約15年的歷史。光纖通道攜帶著SCSI命令通過銅口或者光纖口傳輸到設備上。光纖通道的速率發展也是驚人的，幾乎每三到四年就會翻番，2008年升級到8Gbps，四年后的今天，16Gbps的產品也開始問世。幾乎所有的高端存儲系統以及許多的中端存儲系統都會使用光纖通道作為主機接口或者眾多接口中的一個。

　　企業級存儲系統上配備了光纖通道作為磁盤驅動器的接口，單個磁盤速率最多能達到4Gbps。業內也正由用于企業級環境的光纖通道磁盤轉向更快的6 Gbps的SAS盤，同樣也包括傳統硬盤和固態硬盤。

　　光纖通道為非傳統局域網提供了一個獨立的高性能、高可用性和高可擴展性的數據交換網絡。現在如果看到一套系統中有成千上萬個光纖通道端口也已經不是一件鮮有的事情。

　　部分16Gbps的光纖SAN產品將在今年年底問世。適用于此類設備的環境包括有大型虛擬化服務器環境、服務器加固環境以及多服務器應用。企業級應用中廣泛使用固態硬盤的趨勢增長也幫助16Gbps速率的產品的市場進程。此外，存儲廠商們已經開始著手研發32Gbps的光纖通道的SAN接口，并期望于三到四年后問世。

　　基于以太網的光纖通道

　　基于以太網的光纖通道是通過一種叫做數據中心橋接的技術將光纖協議打包封裝到以太網數據包。數據中心橋接技術將傳統以太網數據傳輸的性能大大提升并已經與用于搭建10GbE架構環境。基于以太網的光纖通道能夠實現讓光纖數據在10Gbps速率的以太網鏈路上傳輸，并能夠與現有光纖存儲系統架構相兼容。

　　基于以太網的光纖通道為我們提供了全新的交換機和適配器接口。能支持這項技術的以太網需要能支持數據中心橋接，而新的主機適配器則是眾所周知的聚合網絡適配器，因為它們需要同時支持以太網和光纖通道。一些聚合網絡適配器能支持基于以太網的光纖通道和iSCSI的全硬件卸載功能。等同的，光纖通道主機適配器(HBA卡)也能為光纖通道支持全硬件卸載功能。數據中心橋接交換機能夠在同一個連接中分別管理不同的數據流類型，除此之外，還能將總帶寬按比例分配給不同的數據流類型。從長遠角度講，通過將不同的以太網和光纖交換機組合起來，能夠減少存儲和數據網絡上的整體成本。

　　企業在規劃新數據中心或者新的服務器及存儲架構各有不同，因此在使用基于以太網光纖通道以及數據中心橋接技術的問題上需要仔細分析。它們為性能的提升提供了可能，并且降低了所需要的適配器數量，同時降低了在現有光纖架構上的電能消耗。

　　I/O虛擬化

　　I/O虛擬化做的事情是將服務器和存儲設備之間的I/O傳輸鏈路進行虛擬化操作，以保證能滿足服務器虛擬化性能上的需求。當我們做虛擬化操作的時候，我們將設備的邏輯表現層從物理設備上去掉，使得這些資源能夠得到更為充分的利用。操作的過程可以由將設備分割成多個小的邏輯單元后再組成一個大的單元或者將設備重新表示成多個不同的設備。這種方式對于任何在服務器主機上有適配器的環境都能適用，比如說網卡、RAID控制器、FC HBA卡、顯卡或者基于PCI-e口的固態硬盤存儲。比如說，網卡teaming是我們知道的將設備重組成“更大”設備的一種方式。虛擬網卡則是一種基于一個物理設備來表現多個設備的方式。

　　一對有關聯的技術正開始在業界得以實施，它們分別是單根I/O虛擬化(SR-IOV)以及多根I/O虛擬化。前者的實施難度會比后者低，但是兩者所能實現的效果都是令人稱道的。這些技術可以和服務器虛擬化搭配使用并允許多個操作系統實現共享本地PCIe設備。單根I/O虛擬化是為多個主機操作系統而設定，多根I/O虛擬化則是為上面可以跑多個虛擬機的多個物理服務器來共享設備。

　　當單根I/O虛擬功能的適配器放入虛擬機環境后，只要虛擬層能支持單根I/O虛擬化，那么對管理虛擬適配器的工作則由原先的虛擬層轉嫁到適配器自身上，這樣做的意義在于能大大節省主機CPU使用率并將性能提升至物理機實施水平。現在市場上許多的以太網適配器，FC HBA卡以及RAID控制器都能夠支持單根I/O虛擬化功能。

　　多根I/O虛擬化將I/O虛擬化的本質提升到了一個新的高度并提升了其跨越多個物理機平臺的能力。這樣的功能是通過將PCIe總線通過專用的PCIe總線擴展適配器擴展至服務器外接底盤來實現的。網卡、顯卡或者其他適配器，尤其是那些成本較高的適配器，都可以放置到外接底盤上以允許共享給多個物理機。

　　這樣類型技術里很有意思的一個應用是使用有單根I/O虛擬化或者多根I/O虛擬化功能的RAID卡或者SAS/SATA適配器用于SAN環境下虛擬機的遷移操作。此外，假想如果使用能具備單根I/O虛擬化功能的網卡，那么就不再需要使用外部交換機了。

　　這一切的關鍵就是需要先得到管理程序廠商的支持。在撰寫本文的時候，暫時只有Red Hat Enterprise Linux 6支持有限類型網卡上實現單根I/O虛擬化（SR-IOV）。微軟在他們下一代Windows產品的特性上也守口如瓶，如果在他們的Hyper-V上看到此類技術的支持也不足為奇。就目前來說，VMware何時支持單根I/O虛擬化還是一個未知數。