统一存储：数据存储领域中的另一股力量

  统一存储的话题已经展开多年。和一个IT环境中配备多台磁盘阵列不同，统一存储，或称为多协议存储，是一种集中化的磁盘阵列。通过本篇您可以了解到统一存储的工作方式，使用多协议存储阵列的优势和可能带来的技术风险，以及统一存储系统的周边技术。

  统一存储问世已有近10年的历史，支持不同的存储协议为主机系统提供数据存储，因此也被称为多协议存储。最早一代统一存储结合了基于IP的网络附属存储(network-attached storage,简称NAS)和光纤存储(Fibre Channel,简称FC)或存储域网络(storage-area network,简称SAN)。

  统一存储是如何工作的？

  从本质上说起，多协议存储阵列就是一个集中化的磁盘阵列，支持主机系统通过IP网络进行文件级别的数据访问，或通过光纤协议在SAN网络进行块级别的数据访问。同样，iSCSI亦是一种非常通用的IP协议，只是其提供块级别的数据访问。这种磁盘阵列配置多端口的存储控制器和一个管理接口，允许存储管理员按需创建存储池或空间，并将其提供给不同访问类型的主机系统。最通常的协议一般都包括了NAS和FC，或iSCSI和FC。当然，也可以同时支持上述三种协议的，不过一般的存储管理员都会选FC或iSCSI中的一种，它们都提供块级别的访问方式，和文件级别的访问方式(NAS方式)组成统一存储。

  统一存储的优势

  最初时候，集中化的存储阵列旨在将存储资源进行池化，以改善以往主机直连存储(DAS方式)资源利用率低的问题。但支持单一协议的存储阵列本身的利用率也不高，特别是在NAS和SAN阵列共存的情况下，不断增长的数据量必须在各阵列上分别增加各自的存储空间，而且存储空间由于各存储阵列接口的不同又无法池化共享。多协议的阵列使得在一个磁盘阵列将各种不同的存储资源进行池化，而日后业务增长所需的存储空间也可以池化后为所有的存储所共享。

  统一存储的另一项好处是可以在盘阵级别部署块级别的复制，在单一盘阵中可以无关访问协议进行复制。换句话说，通过iSCSI或FC的文件级别的访问可以在本地进行复制(快照)或用同样方式在另一台存储上作镜像。

  统一存储部署中可能的风险

  在考虑采用统一存储体系结构时，有一些潜在的风险是不能被忽视的。这些风险均与性能相关。基于IP的存储采用TCP/IP协议后会产生巨大的处理器负载并影响到全部的主机系统。虽然今天的处理器可以提供更强大的处理“马力”，但服务器虚拟化技术对处理器主频亦产生了更高的要求，特别是在一台物理主机上有多台虚拟主机，并同时进行NAS访问时。

  采用独立的主机总线适配器(host bus adapter, 简称HBA)的iSCSI方式可以弥补主机处理器的负载。HBA上的片载芯片用于计算处理，降低了处理器上的运算工作。当然，也可以用通常的网络接口卡(NIC)实现软件iSCSI，但这样的话主机处理器资源还是需要花费在这些计算上，对整体系统同样会有上述影响。

  同样，性能问题在设计备份策略时也应当仔细考虑。当使用传统的基于主机的备份软件同时通过网络备份iSCSI或NAS存储时，主机和阵列间的网络和主机至备份服务器间的网络负载会成倍增加，并由于TCP/IP协议负载对处理器性能造成严重的影响。最佳方案是将备份和I/O传输网络分割开来;或考虑使用基于快照方式的备份技术来限制备份网络传输;亦可以增加主机的处理器来增强处理能力。

  统一存储的管理

  统一存储的另外一个好处就是为各项存储管理工作提供了统一的管理界面，诸如存储资源池化，卷和RAID组创建，以及配置和数据复制等等都可以在同一个管理界面下进行。在单一存储供应商环境下，存储管理员可以在同样的管理界面下管理不止一台的多协议阵列，而且许多存储供应商现在也已经提供可管理不同类型或异构存储阵列的单一管理界面。较之于不久之前，各存储平台需要不同的管理软件包而言，着实是一项重大改进。

  更进一步的统一存储是通过虚拟化技术实现的。虚拟化技术使不同的阵列供应商的光纤存储成为存储池，主机可以通过诸如CIFS或NFS(NAS)进行文件级别的访问，或者通过iSCSI进行块级别的访问。LUN可以创建在不同的光纤存储阵列上，并通过光纤SAN分配给多协议存储的控制器，就好像是分配给一般的主机系统一样。而这个存储控制器就像是一个虚拟引擎，在存储阵列和服务器之间创建了一个虚拟层，根据不同的协议访问方式提供不同类型的数据。换句话说，这一“虚拟”控制器扮演了协议转换器的角色。这使得存储资源可以更好地被使用，数据可以在不同的存储层之间移动。而且，在后台阵列中实施本地或远程复制来提供数据保护时，也只需在控制器上简单地部署备份软件。

  下一代的统一存储技术：统一网络

  下一代统一存储的发展将发生在网络层面。以太网光纤通道(Fibre Channel over Ethernet, 简称FCoE)是这一舞台上的最新技术，也经常被看作是统一网络。较之于一个盘阵可以提供主机不同的协议和适配器而言，FCoE使得主机系统可以共享一根单独的万兆以太网连接，发送IP数据或块级别的I/O数据。

  通过使用聚合网络适配器(converged network adapters,简称CNAs)，封装FC协议后可在同一个适配器卡上支持支持光纤通道HBA和以太网适配功能。这在一定程度上和iSCSI类似，iSCSI同样使用块级别的存储协议，在IP网络上进行传输，不过FCoE可以在一条链路上整合高带宽的FC存储和IP传输。IP传输和I/O数据会在交换机上分隔并定向到LAN或SAN网络上。依靠万兆以太网和即将发布的40GB技术，使用FCoE的另一个好处是是降低了数据中心的线缆数量。

  就是否需要两种块级别的存储协议，业内一直没有定论。不过可以肯定地是，统一存储，和统一网络一起，在诸如近期热议的“云计算”等新兴的计算模式中，扮演了越来越重要的角色。