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企業儲存架構--DAS、NAS與SAN簡介（上）

• 企業儲存網路架構中的重要組成成分

企業在建構內部儲存網路時，通常會選擇DAS、NAS與SAN相互搭配以作為完整的解決方案，以下本文即分別就DAS、NAS與SAN進行逐一的介紹與分析比較。

（一）DAS（直接連接儲存）

DAS是企業最早採行的On Line型儲存設備，主要組成成分包括儲存裝置與作為介面的主機介面卡﹙Host Bus Adapter，HBA﹚。由於DAS是將儲存裝置直接與伺服器相連，因此這樣的設計能夠提供較高的安全性；但是在存取動作上就欠缺足夠的效率。倘若企業內其他的伺服器想對與某一伺服器相連的儲存裝置進行存取動作，則資料傳送便必須經過區域網路﹙LAN﹚及該一伺服器，此舉不僅增加該伺服器的工作量，也會拖累該區域網路的傳輸速度。在過去，企業大多採用DAS以從事儲存的任務，但是在企業資料量大幅增加的趨勢下，DAS逐漸地已經無法滿足企業對儲存工作的需求，因而有SAN及NAS的出現。

（二）NAS（網路附接儲存）

NAS是將儲存系統透過一特殊專門的檔案伺服器直接連到區域網路上，而由於此一伺服器是專門設計用來進行資料存取的動作，因此企業內的其他伺服器便不須同時兼負資料存取的動作，而有更大空間去進行其他的工作。

NAS尤其能夠為需要擷取與共享大量文件資料系統的企業環境，提供一個具有高度效率、性能價格比優異的儲存解決方案，經常被應用在UNIX中的NFS（Network File System）或Windows NT的CIFS（Common Internet File System）中的文件共享工作。原則上，NAS適合存放不需要運算的資料，例如電子郵件與檔案。

而NAS的組成結構相當單純，僅有儲存裝置與一個檔案伺服器，簡而言之其對企業具有以下幾項重要的優點：
1.相對DAS而言，NAS架構下的儲存裝置不屬於某特定伺服器，使伺服器功能可獲得更好的發揮。
2.NAS使用TCP/IP協定，故在現有網路架構下即可運作，企業無須再建置新的儲存基礎建設，導入的複雜度亦較SAN低。
3.NAS已有標準協定，可以在不同的作業系統下運作，相容性高。
4.尤其適用於長距離的小資料量傳輸工作。
5.成本較SAN低。
6.特別適合存放使用者眾多的資料：由於NAS採用TCP/IP協定，開放的網路架構，特別適合存放串流﹙Streaming﹚、影音（Video/Audio）或者CAD/CAM（電腦輔助設計/製造）…等類型的資料。

不過，由於NAS仍然是使用區域網路或廣域網路（WAN）來傳送資料，因此存取速度與資料分享程度都比不上SAN，尤其一些需要運算的資料亦不適合透過NAS來存取，為其主要的缺點。

（三）SAN（儲存區域網路）

SAN由其名即不難得知其概念即是將許多儲存裝置從區域網路獨立出來成為另一個網路，其最大的特色即在於得以實現伺服器與儲存設備間多對多的高速連接。

現階段技術比較成熟的SAN，乃是透過光纖通道（Fibre Channel）與伺服主機做連結，目前的傳輸速率一般為100MBSec，但最快可達200MBSec。企業要建構SAN，則必須要在伺服主機內部安裝光纖介面卡，在主機外則必須裝設光纖纜線、光纖介面的集線器（Hub）、交換器（Switch）與路由器（Router）…等裝置，如此各伺服器才能透過光纖通道與SAN進行連結。

1. SAN的優缺點

SAN的主要構成成分包括有儲存裝置、SAN集線器或交換器、路由器….等，其架構與組成具有相當大的彈性。一般大致說來，SAN的優點有以下幾點：

（1）連接性佳：
在SAN架構下，任一伺服器可與任一儲存裝置直接相連，任一儲存裝置也可彼此直接相連。

（2）擴充性佳：
企業可以在不增加伺服器與區域網路負擔的情況下進行擴充的動作。

（3）管理效能佳：
可以輕易地對分散各處的儲存裝置進行管理。

（4）資料分享能力優異：
因儲存裝置不再與特定的某一伺服器相連，故可由許多伺服器共享資源，並且大量檔案傳輸亦不會影響主網路效能。

（5）LAN-Free與Serverless的資料備份能力：
因為儲存裝置間彼此直接相連，使備份工作無須佔據伺服器空間與區域網路的頻寬，具備快速備份與災難復原能力。

（6）特別適合存放需要運算的資料：
由於SAN具備高效率的傳輸速度，因此特別適合存放運算工作量大的資料。不過，SAN亦具有以下的一些缺點：

（1）成本較高、且建置費時︰
由於企業導入SAN架構，除了添購儲存設備之外，更必須建置先光纖基礎建設、並購置光纖交換器或集線器，因此非但整體持有成本較NAS為高，建置工程亦較為繁複。

（2）仍無共同標準可供業界遵循：
因為目前SAN架構並沒有一個共同的標準可供廠商遵循，故現階段的SAN產品僅能夠在某些作業系統與產品間進行跨平台的運作，因此SAN廠商便必須花費可觀的心力來整合許多組成要素以建構SAN的解決方案。

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2. SAN的拓墣

SAN的拓墣主要可分為點對點（point-to-point）、環狀（Fibre Channel Arbitrated Loop，FC-AL：）與網狀（fabric）等三種形式︰

（1） 點對點拓墣
目前點對點拓墣仍是SAN最常見的拓墣型態，在此一拓墣形式下，伺服器乃是直接與儲存裝置相連結，最大的優點是不會有其它裝置的干擾，但是因為連結性不佳，故隨著SAN的技術發展與企業需求的演進，此類拓墣的比重將可望逐漸下降。

（2） FC-AL拓墣
若就實體架構來看，因為有一集線器位於SAN的中心，促使FC-AL拓墣看起來像是星型拓墣，但是就邏輯上而言，FC-AL卻為一環狀拓墣，最高可連結126個節點。

（3） Fabric拓墣
Fabric拓墣中以一個交換器擔任SAN的中心樞紐，儲存架構中的任何一節點只要與該交換器相連，便能夠和其他所有的節點相通，因此形成一個網狀的拓墣。

就SAN所針對的大型企業市場而言，企業為提高資料的容錯性、安全性及傳輸效率等，Fabric拓墣勢必將可望成為SAN結構的主流。根據Dataquest在2000年8月發表的調查報告即指出，Fibre Channel SAN的各項元件，包括HBA、Switch、Director、Router與Hub…等產品在1999年的市場規模僅約為5.1億美元，但是預計在2003年市場規模將可達到54.7億美元的規模，年複合成長率高達81%，除了成長幅度相當驚人之外，其中交換器的市場比重更由26%大幅提昇至45%，1999至2003年的年複合成長率更以99%遠超過集線器的23%，由此即不難推敲出Fabric拓墣將成為SAN主流的趨勢。

• NAS與SAN之比較

因為NAS與SAN的適用環境有所不同，再加上企業對於成本與實際運作需要的考量不一，因此許多企業經常都同時擁有NAS與SAN這兩種儲存架構。事實上，NAS與SAN架構在目前的在儲存設備市場上，呈現一種互補、卻又相互競爭的特殊狀況。

由於架構與應用技術上的差異，促使NAS與SAN各自有其適用的情況。例如NAS採用的是技術較成熟、且成本低廉的區域網路，但是因為其穩定性不如光纖通道，因此較適合使用於網路目錄服務與檔案服務…等應用程式；至於SAN因為是在專屬的儲存架構上運作，因此諸如主從運算架構應用程式、資料庫…等專屬性或是績效要求高的應用工作，便適合透過SAN的架構才加以實現。

• 企業儲存設備市場規模

由於企業資料量與檔案規模皆隨著科技發展而顯著增加，因此當前企業為求增加資料的儲存容量﹙Volume﹚與7*24的可利用性﹙Availability﹚，並提昇安全性與創造高附加價值，因此不但對於儲存方案的關注程度日益提昇，投資在儲存解決方案上的金額也日趨龐大。

根據研究機構IDC發表的調查數字指出，企業儲存設備市場將由1999年的400億美元，以16.8%的年複合成長率﹙CAGR﹚，成長至2003年的741億美元的規模；並且儲存設備佔企業整體IT支出的比例，亦將由1999年的50%成長至2003年的75%。而Dataquest則是估計全球儲存設備相關市場的規模，將從1999年的317億美元大幅成長至20003年的723億美元，年複合成長率更將高達24.7%。另外，根據一份由META Group所發表的報告亦指出，2001年時企業對於資料儲存的需求將顯著提升125%，而屆時儲存設備佔其整體IT支出的比利亦將大幅提升20-30%，由此即可窺知企業儲存市場可觀的市場商機。

• DAS、NAS與SAN各擁市場山頭

由於DAS、NAS與SAN所針對的企業儲存市場有所不同，因此皆會在企業儲存架構中佔有一席之地，不過各自的市場佔有率必然會隨著企業儲存需求的改變而有所消長。若從IDC對1999至2003年企業儲存市場規模的預估數字來看，1999至2003年整體硬碟市場之年複合成長率為11.5%，其中DAS僅為10.2%，而NAS與及SAN則皆約為66%，成長率相差甚多，而NAS及SAN市場的蓬勃發展將帶動企業對中高階RAID、儲存管理軟體、主機介面卡等產品的需求。

DAS原則上仍會是現階段企業儲存架構中必然出現的選擇，但是未來NAS將會挾成本與建置效率的優勢、陸續搶攻中小企業的儲存市場，而SAN則會因為傳輸效率佳而受到大型跨國企業的青睞。尤其吾等觀察企業儲存架構的發展趨勢已不難發現，整合SAN與NAS能夠協助企業在資料應用上獲得最大的效益。由於NAS與SAN各自支援不同儲存需求的解決方案，兩者具有高度的互補性，最常見的情況之一便是企業運用NAS負責供應靜態網頁，而藉由SAN提供動態資料庫與交易記錄等方面的儲存，過去這兩種不同型態的資料類型的內容重複性甚高，經常被分別儲存在SAN與NAS上，往往造成儲存資源的浪費，目前已經有不少業者積極提出整合兩者的儲存解決方案，將兩者的儲存資源進行整合，尋求建構更具運作效率、且總體持有成本更低廉的企業儲存解決方案，目前市面上已有部分不錯的儲存產品或是解決方案推出。