网络存储分析：基于以太网的存储方案

       在过去的二十年里，以太网首先是以存储连网结构的形式出现，在上个世纪九十年代配备了网络附属存储（NAS），在过去的十年里发展成iSCSISAN。迄今为止，这些技术一直被视为专业市场，尤其是在同现有存储连网技术进行对比的时候，实际上其中的每一个小市场领域的发展速度都比整个市场要快一些。

　　但我们现在也许正面临着一个转折点。据市场研究公司IDC发布的最新研究报告《IDC全球存储系统跟踪报告》称，以太网存储（NAS加上iSCSI）2010年在全球连网存储产品总出货量中所占比例已经上升到了51%，FCSAN连网存储产品的销售额在整个市场销售总额中所占比例下降到了55%。鉴于以太网存储的发展速度越来越快，新生技术层出不穷，我们有理由预测以太网存储很快就会成为连网存储市场销售额中所占比例最大的市场领先者。

　　以太网无处不在

　　在过去的15年里，因特网已经成为各类企业和组织的运作架构，每一家企业都意识到巩固的以太网基础设施是目前保证企业竞争力的必要条件之一。因此，每一家企业都对以太网连网技术进行了大量的投资。

　　我们中间的很多人都见证了以太网的发展历程，从10BASE-T到100BASE-T，现在达到1000BASE-T。每一代以太网技术都极大地增强了上一代以太网技术的功能，随着产品销量的增长和新生技术的普及应用，产品的价格逐步下滑。GigabitEthernet的出现实现了两个重要的新应用，即企业网络以太网存储和VoIP。

　　随着GbitE端口数量和应用范围的增长，市场对10GbitE的要求和需求也都在增长。2002年6月，10GbitE以太网标准获批。10GbitE产品自2003年起出现在市场上，最开始是提供交换机到交换机和交换机到路由器的连接。

　　后来，我们在高端NAS和iSCSI存储系统中看到了其他的10GbitE产品。最近，在过去的两年里，我们又看到了10GbE端口普遍出现在商品服务器平台上，这主要是因为出现了标准高速I/O（PCIe），产品价格下降到足够低的水平以及TCP/IP负载分流创新等。CPU能力的提升和大容量存储设备占地面积的减小也推动了服务器虚拟化技术的发展，进而推动客户对10Gigabit以太网连接的需求增长。

　　技术的发展永无止境。10GbitE接口数量的增加以及基于以太网的应用范围的拓宽又推动市场对下一代速度更快的新技术的需求增长。40Gb/100Gb以太网标准（IEEE802.3ba）已于2010年6月获批，适用于核心路由器和交换机的100Gb连接解决方案已经开始出现在厂商们今年的报价单上。

　　以太网存储技术

　　NAS

　　网络附属存储（NAS）最早出现于上个世纪九十年代，最开始主要是为了替换传统的Unix文件服务器。NAS的启动技术是NFS，它是一种行业标准文件存取协议。微软后来在Windows系统中推出了它自己的文件存取协议CIFS/SMB。

　　NAS系统与标准以太网网络相连接，它比普通服务器的性价比更高，大大提高了易用性，并且还提供了内置自动数据管理和保护功能（如快照）。

　　虽然NAS最初的应用方向是文件共享类应用和用户的主目录存储设备，但随着技术的完善，易用性极高的NAS在通过文件系统界面管理数据的企业解决方案中的应用越来越多。最后所有的主导DBMS系统都针对这项技术进行了修订，以支持文件存取，NAS成为一种流行的存储解决方案。

　　NAS的应用范围随着1Gigabit以太网的普及、芯片组的改进和协议组的完善而大幅拓宽。2003年发布的NFSv4又大大提升了NAS的安全性和存取控制，并且增加了复制和迁移等功能。

　　如今，你会发现NAS解决方案已被广泛应用于企业各方面的应用之中，尤其是在客户看重运行灵活性、易用性和总所有成本的时候。IDC认为NAS方面的收入占到了2010年连网存储市场总收入的30%，年增长率为46%。

　　ISCSI

　　ISCSI是一项SAN协议，主要利用TCP/IP协议通过以太网传输SCSI模块存储指令和数据。iSCSI在设计时专门考虑到了充分发挥出TCP/IP协议的易用性、有效性和保障性优势，可以提供从1GbitE到10GbitE及更高标准的无缝迁移，同时保持标准SCSI存储设备的行为。这项标准于2003年获得批准。

　　由于iSCSI解决方案从2004年开始上市销售的时候光纤通道SAN已经占据了大片的市场，因此它们最初的目标客户主要集中在对系统简单性、灵活性和性价比要求都非常高的行业，主要应用于应用服务器的存储整合方向。

　　大多数iSCSI解决方案都部署在大型企业的部门或地区级数据中心或是中小型企业的大型数据中心。在大多数情况下，那些解决方案都是替代直接连接存储（DAS）解决方案的环保SAN，尤其是对管理支持、主机连接成本和基础设施复杂性都要求很高的Windows和Linux环境中，那些应用环境一般禁止采用光纤通道SAN解决方案。

　　2010年，iSCSI系统收入占到连网存储市场总收入的15%，年增长率为45%。

　　虚拟服务器环境

　　虚拟服务器的出现推动了NAS和iSCSI在过去两年里的高速发展，因为许多企业都在寻找单一网络结构来支持虚拟服务器和数据移动性。NAS是VMWare中使用最多的存储协议，当客户操作系统是Windows时，通常都会选择iSCSI。以太网存储逐渐成为大型虚拟服务器环境基础设施的首选，如今有越来越多的企业尤其是服务供应商们只配备以太网数据中心。

　　新兴技术

　　如今是虚拟服务器环境就是未来的云环境的样品。大多数分析师都认为，虚拟服务器目前的渗透率还不到50%。随着渗透率向着100%挺进，这将进一步推动以太网存储使用率的提高。另外还有两项新技术可能也推动了这一趋势的发展。

　　FCoE和聚合

　　FCoE是一种新的协议，它可以利用光传送系统让光纤通道指令在以太网上传送，而不是使用TCP/IP系统进行指令传送。

　　它可以向后兼容现有光纤通道终端基础设施，它主要面向那些希望转向聚合以太网基础设施的数据中心而设计，而不是针对分散存储和数据通信网络。

　　FCoE是由INCITST11委员会开发的一项标准，建立于一套全新的以太网功能之上，那些功能被统称为"数据中心桥接"，可以提供一个相应的传输环境。这些功能都是由IEEE802.1委员会开发出来的。

　　FCoE目前还处于早期部署阶段，测试这项技术的IT组织比将它实际应用到产品中的IT组织多。但是随着测试项目逐渐成为其他IT组织部署方案的参考方案，这种情况正在发生改变。

　　PNFS

　　自从NFSv4获批以来，这项标准已经又取得了进一步的发展，值得注意的是NFSv4.1（即2010年1月份获批的RFC-5661），它新增加了一些功能如并行NFS（即pNFS）。PNFS是这项标准在NAS创新中向前迈出的重要一步，它可以将数据分布在存储设备群中，消除或减少负载均衡和容量均衡需求，提高系统的I/O性能。

　　预计pNFS和scale-out存储环境将在未来12个月到18个月内进入市场并进一步拓展存储市场。

　　结论

　　以太网是目前IT行业少数几种最根本且应用最普遍的技术之一。以太网存储已经被应用于许多专业领域，成为当今连网存储中最举足轻重的一部分构成。如今的发展趋势和新兴技术将不可避免地推动以太网存储成为未来IT环境的首先基础设施。