什么是网络附属存储?

网络附属存储是一种文件专用的存储设备,可让员工持续访问数据,以便通过网络有效协作。所有计算机网络都有互连的服务器机器,以及向服务器发送请求的客户端机器。NAS 设备是专门用于处理数据存储和文件共享请求的服务器。这些设备为私有网络提供快速、安全且可靠的存储服务。

NAS 设备有什么重要意义?

很多行业的企业和小型企业都选择 NAS 解决方案,因为 NAS 能提供有效、可扩展并且成本较低的存储服务。与其他服务器相比,NAS 文件服务器的数据访问速度更快,并且配置和管理起来也更加轻松。NAS 支持多种业务应用程序,包括私有电子邮件系统、会计数据库、工资单、视频录制和编辑、数据记录以及业务分析。

NAS 的部分优势包括:

企业的私有云部署

私有云是一种托管资源的云,用于托管企业自有数据中心的资源。它可以基于内部硬件资源或第三方提供的独立基础设施。您可以使用 NAS 应用程序在企业中部署私有云存储。

适用于小型企业的灵活本地存储解决方案

NAS 系统可以根据企业规模和要求进行定制。市场上既有低成本、低存储容量的设备,也有价格更高的高端设备。

网络附属存储的主要用途是什么?

企业可使用 NAS 解决方案执行大量任务,包括:

  • 文件存储和共享
  • 创建主动数据存档,或进行数据备份和灾难恢复
  • 托管虚拟桌面基础设施
  • 测试并开发基于 Web 的应用程序和服务器端 Web 应用程序
  • 流式传输媒体文件和种子文件
  • 存储需要频繁访问的图像和视频
  • 创建内部打印存储库

例如,一家媒体公司每天都会创建许多图像。但是,由于网络延迟,该公司无法不断地将这些数据流式传输到云端。相反,它使用高端 NAS 设备来存储照片。任何员工都可以通过公司网络访问和编辑这些照片。

NAS 设备有哪些组成部分?

NAS 设备通常由以下几个部件组成:

物理存储硬盘

NAS 设备可以包含两个到五个硬盘,这让它们具备较高的存储容量。多个物理硬盘在逻辑上排列为冗余存储容器(RAID)。RAID 是一种虚拟化技术,它将多个物理存储组件组合成一个或多个逻辑单元。这有助于备份数据并提高性能。

中央处理器(CPU)

NAS 设备具有一个 CPU,可提供计算智能以及管理文件系统的功能。CPU 可以读取和写入数据,用以处理和提供文件、管理多个用户并在需要时与云集成。

操作系统

操作系统是存储设备硬件与其用户之间的软件界面。虽然复杂的网络附属存储设备附带自己的操作系统,但一些较为简单的设备可能没有操作系统。

联网接口

NAS 单元使用联网接口连接到网络。网络连接可以是以太网电缆或 Wi-Fi。许多 NAS 设备还具有多个 USB 端口,用于充电或将其他设备连接到 NAS 设备。

NAS 设备的基本存储原理是什么?

NAS 是一种文件存储系统。它有三种主要存储方法:

文件存储

如果是文件存储方法,您可以将数据存储在文件中,将文件整合进文件夹,并将这些文件置于目录和子目录的层次结构下。这是一种非常热门且广为人知的存储技术。

数据块存储

数据块存储将文件分解为更小的数据块(或多个数据块),并将每个数据块单独存储在一个唯一地址下。计算机可以将数据块存储在设备上的任意位置。服务器的操作系统使用唯一地址将数据块重新组合到文件中。这比通过层次结构访问文件要快。

对象存储

对象是离散数据单元,存储时没有层次结构或结构。每个对象都包括数据、有关数据的描述性信息(元数据)和唯一标识号。根据此信息,系统软件可以找到并访问对象。

文件、数据块和对象存储对比

每种存储类型都可以不同方式使用。例如,文件存储可用于本地文件共享,数据块存储可用于高性能应用程序。另一方面,您可以使用对象存储来存储非结构化数据,例如电子邮件、视频、图像文件、网页和物联网(IoT)产生的传感器数据。

NAS 的工作原理是什么?

NAS 系统通过协议(或规则)将硬件与软件相结合,支持通过网络共享文件。遵循这些协议的任何计算机均可以从 NAS 设备无缝访问文件,就像这些文件存储在计算机本身一样。

通信协议

网络可以运行多个数据传输协议,但大多数网络都使用互联网协议(IP)和传输控制协议(TCP)。IP 是获取地址以发送文件数据的部分。之后,TCP 将数据组合成数据包,并通过网络发送数据包来传递数据。

文件格式化协议

计算机网络中的机器可以有不同的底层操作系统,如 Windows、Linux 或 Unix。这些系统都希望以它们的原生文件格式访问 NAS 文件存储。因此,NAS 文件系统会先对数据进行格式化处理,然后再将数据发送到网络。适用于提供文件的格式化协议包括:

网络文件系统(NFS)

Linux 和 UNIX 系统使用此协议。NFS 适用于任何硬件、操作系统或网络架构。

服务器消息块(SMB)

Microsoft Windows 机器使用此协议。

Apple 文件协议(AFP)

这是运行 macOS 的 Apple 设备的专有协议。

有哪些不同类型的 NAS 设备?

NAS 供应商生产如下类型的 NAS:

基于计算机的 NAS

一些 NAS 设备是带有处理器和操作系统的专用计算机。虽然从技术层面来说可以在 NAS 单元上运行其他软件,但基于计算机的 NAS 本意并非用作通用服务器。例如,NAS 单元通常没有键盘或显示器,并且要通过网络进行控制和配置。

嵌入式系统 NAS

NAS 设备不需要功能齐全的操作系统,因此一些 NAS 供应商会将轻量级操作系统直接嵌入到硬件中。

基于集成芯片的 NAS

最低级别的 NAS 设备使用集成的微芯片处理器。它直接在芯片中管理文件服务器功能,无需操作系统。这类 NAS 设备较为少见。

NAS 与其他存储网络架构相比如何?

NAS 是三大主要存储架构之一。其他两种存储架构是存储区域网络(SAN)和直接附属存储(DAS):

存储区域网络

存储区域网络(SAN)为联网设备提供数据块存储。每个数据块都根据不同的协议进行格式化。例如,一个数据块可以针对 NFS 进行格式化,而另一个可以针对 AFP 进行格式化。

NAS 与SAN

NAS 与 SAN 的主要区别在于客户端机器查看存储设备的方式。对客户端而言,NAS 作为文件系统运作,而 SAN 作为操作系统运作。NAS 处理单个文件请求,而 SAN 则管理对连续数据块的请求。NAS 和 SAN 也使用不同的底层协议和技术。

SAN 对用户来说更灵活,但设置和管理成本更高。

直接附属存储

直接附属存储(DAS)是一种可以直接连接到单个计算机的存储方式。DAS 最常见的示例是通过电缆连接的外部硬盘。要让另一台计算机访问该硬盘上的文件,必须将电缆从原来的计算机上拔下并连接到新计算机。

NAS 与DAS

DAS 是 NAS 的前身。DAS 的性能优于 NAS,尤其适合需要更多计算能力的软件程序。但是,由于 DAS 是直接附加的,它不适合共享并且管理起来十分复杂。

NAS 有哪些限制?

NAS 因无法大规模提供良好性能而受到限制。

难以扩展

网络附属存储依靠硬盘(HDD)来提供数据。不幸的是,如果大量用户同时发送文件请求,可能会压垮 NAS 系统。

没有服务保证

NAS 无法提供任何存储服务保证。用户可能会遇到数据滞后、数据缺失和数据丢失等问题。NAS 不够可靠,无法用于任务关键型操作。

用户如何克服这些 NAS 限制?

您可以通过向网络添加更多 NAS 设备、与 SAN 集成,或用云存储替换 NAS 设备来克服 NAS 限制。接下来我们了解一下这些选项:

添加更多 NAS 设备

要提高存储容量,您可以纵向扩展或横向扩展 NAS 架构。纵向扩展是指使用存储控制器软件来管理同一 NAS 服务器上的多个物理硬盘。而横向扩展是指使用常见软件通信界面(即 API)来管理多个 NAS 服务器。通过横向扩展,企业可以为数十亿个文件腾出空间。但它的配置、编码和管理成本十分高昂。

统一存储

尽管存在差异,但 SAN 和 NAS 并不互斥。您可以将它们组合成一个 SAN-NAS 混合体,从而可以在同一系统中同时使用文件级和数据块级协议。您还可以在 SAN 系统上运行 NAS 以获取文件系统服务。您可以在市场上找到具有混合 SAN/NAS 组件的设备。

云存储

您可以使用基于云的文件存储来扩充或替换物理 NAS。公司数据中心网络边缘的云网关可在本地存储和公有云之间移动应用程序数据。云提供商将数据存储作为服务进行管理和运营。

云存储的优势

您可以按需使用存储服务,以适时获取容量和支付费用,而无需您自行购买和管理数据存储基础设施。云存储可让您实现敏捷性、全球规模和持久性,以及随时随地访问数据。

AWS 如何提供存储解决方案方面的帮助?

  • AWS 存储服务提供用于存储、访问、控制和分析数据的一整套服务。
  • Amazon Elastic File System 是一个简单、无服务器、一劳永逸的文件系统,用于 AWS 计算服务。您可以安全且放心地访问文件,并根据需要扩展或缩小存储空间。
  • Amazon Elastic Block Store(EBS)提供基于云的完全托管式数据块存储服务。对于任务关键型应用程序,您可以将本地部署 SAN 工作负载迁移到云端。EBS 以更低的成本存储数据,但不会影响性能。
  • Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) 是一种对象存储服务,提供行业领先的可扩展性、数据可用性、安全性和性能。

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