近幾年，NAS在企業領域的應用十分廣泛，從大型企業到微型企業，都可以看到它的身影。非結構化數據正在以指數級的速度飛快增長，這種環境背后直接導致了文件存儲需求的激增以及NAS市場的爆發性增長。

根據一份來自ESG(Enterprise Strategy Group)的統計報告，有五分之一的用戶透露他們的NAS系統容量每年增長超過50%,而54%的用戶說他們的NAS容量增長速度每年至少20%.大多數選擇使用NAS的企業都拿它做存儲而不是文件共享服務，因為NAS具有可靠性高，性能、擴展性好，易于存儲管理等眾多優點。于此同時，NAS還具有遠程復制、快照、自動精簡配置和高效率克隆等高級功能。NAS的應用形式也很靈活，既可以是網關裝置放在塊存儲系統前端使用，又可以是一套獨立且完整的存儲系統。

NAS細分市場

低端的NAS產品一般主打家庭或個人用戶市場。價格低于100美元，這樣的產品通?？扇菁{2塊或4塊磁盤，支持RAID 0/1,主要的特點還包括：有一個千兆網絡端口;可使用基于Web的管理界面創建用戶并設置文件共享;支持基本的文件共享配額管理;提供備份功能等等。低端NAS是為那些非專業的個人用戶、SOHO用戶以及小型辦公室應用準備的，只具有基本的性能且不能擴展。我們在市場上能看到的相關產品包括D-Link的ShareCenter、EMC的Iomega StorCenter、Netgear的Stora以及Seagate的BlackArmor 系列等等。

比低端NAS高一檔的產品我們叫做中低端NAS,通常在小型機構或企業中可以看見它們的身影。中低端NAS的容量從幾個TB到100TB不等，除了使用SATA磁盤之外，有些系統還支持SAS磁盤。中低端NAS已經可以提供高端存儲協議以及部分企業級產品具有的特性，比如可選擇多種RAID級別，支持微軟活動目錄，支持快照、支持遠程復制，并配備專用的備份接口。此類產品的體積適中，硬件配置主要包括多核CPU、充足的內存、可選SAS磁盤、并配備多個千兆以太網端口。價格通常低于2.5萬美元，主要的目標市場是那些IT人力資源和預算都比較有限的小型辦公室或大型企業的分支機構?？捎眯砸约柏S富的可選配置是這個級別產品的主要特點。各種以Microsoft Windows Storage Server為基礎的NAS、Netgear的ReadyNAS、Nexsan的E5000系列以及Overland Storage公司的SnapServer系列是這一級別NAS系統的代表。而更高一級的廠商比如NetApp,也將其FAS2000系列瞄準了這一市場。

StorageIO Group的創始人兼高級分析師Greg Schulz總結了中低端NAS的特點，他說：“中低端NAS在價格、系統易用性以及功能方面較好的實現了平衡，普通用戶既可以買得起，同時又可以擁有如AD集成、復制和快照等功能。”

接下來我們看看中小企業和企業級NAS市場。這一領域向來被EMC和NetApp兩家公司控制，新進的競爭對手包括已經被HDS收購的BlueArc以及不斷涌現的scale-out NAS廠商。高級分析師Greg Schulz說：“企業級的大項目一向只看NetApp或EMC,或者同時采用這兩家的產品，其他的競爭者只是偶爾才有機會”.近期，EMC收購了Isilon System公司，而NetApp也不甘落后的推出了支持scale-out擴展的Data Ontap 8系統，這些策略也能夠幫助他們兩家獲得更大的市場份額。

高性能、高可用性、數百TB到PB級的海量存儲、企業級的支持能力、以及不斷豐富的高級功能是此級別NAS產品的典型特征。企業級系統一直在推動NAS技術的發展，不斷的在擴展新的功能需求。比如，同時支持塊協議和文件協議，能夠水平擴展，而重復數據刪除也從一個加分的功能變成了必備的功能。企業級NAS系統通常針對傳統的企業應用進行優化，確切的說，在處理大量的小文件方面表現非常出色，而且應付Microsoft SharePoint,Exchange和 SQL Server等back-office應用程序時性能也很好。不過，如果涉及需要高帶寬的應用，NAS系統通常不是用戶的首選。

舉例來說，某些特定的應用和行業(比如媒體/娛樂業和油氣開發，其數據類型的特點是單個文件很大，相對于以大量小文件為主的應用)需要非常高的吞吐帶寬和極強的可擴展能力。因此這些領域需要那些特殊的scale-out可橫向擴展且高性能的NAS系統，比如EMC的 Isilon、HP的StorageWorks X9000網絡存儲系統、IBM的Scale Out Network Attached Storage (SONAS) 以及Panasas等產品。

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NAS特性深度剖析

不管公司規模有多大，無論有多少文件存儲需求，在使用NAS產品之前有一些屬性和特性是我們必須考慮的，了解這些關鍵點，才能讓我們做出正確的采購決策而不至于后悔。當我們評估一個NAS系統是否合適時，需要評估以下幾個關鍵點：

選擇雙控架構還是scale-out橫向擴展架構

存儲效率如何

是否支持統一存儲

是否支持虛擬化應用

雙控架構 vs. scale-out橫向擴展架構

完全冗余的雙控制器架構NAS系統出現在上世紀90年代初期，目前占據了市場的主流。這種架構的產品通過增加磁盤數量可以實現縱向擴展。其上所有的部件都緊密耦合在一起，并且共享一個公共的存儲資源池。一旦達到性能的上限，用戶只能另外增加一套NAS系統，這是唯一的性能擴展方式，而兩套系統彼此之間是獨立的。因為可以擴展磁盤數量，所以在應對以小文件隨機訪問為主的負載模型時，它可以表現出很好的性能，而這種負載模型也是企業數據中心最常見的主流應用類型。

與雙控結構不同，scale-out橫向擴展NAS則采用了松散耦合結構，由多個處理節點組成，至少兩個節點起步。多個節點并行處理負載，并且可以通過增加節點實現水平擴展。盡管各廠家產品的并行度存在差異，但總的來說，所有節點同時處理文件I/O是它們共同的特性。每當用戶增加一個新節點，系統整體性能也會相應地按比例增長。在大多數情況下，scale-out橫向擴展NAS系統不需要進行成本高昂的叉車式升級(用新系統完全取代舊系統)，相反，我們只需要通過不斷增加節點，即可以將已有NAS系統的規模擴展到數個PB.scale-out橫向擴展NAS的優點是很吸引人的，比如同時提高I/O性能和吞吐帶寬、提高可擴展性、降低成本、管理簡單(邏輯上只需要管理一個系統)而且可用性更高。“我們預計到2015年，將有80%的存儲系統采用基于scale-out的橫向擴展設計，”ESG的高級分析師Terri McClure證實了scale-out架構具有廣闊的前景。

目前，支持scale-out的部署方式正逐漸成為對企業級NAS系統的基本要求，而傳統的縱向擴展系統將逐步退居SMB市場。但即便在中小企業領域，雙控架構仍然受到scale-out架構的威脅，尤其是當NetApp推出支持scale-out的Data Ontap 8之后，這種情勢更加明顯?；蛟S這是一個明顯的信號，市場進入到一個拐點，NAS行業的領導廠商目前都在大力推廣scale-out架構，比如Dell公司通過收購Exanet獲得了相關技術，并且已經發布了兩款基于Exanet的scale-out NAS網關產品(一個是NX3500,它是與PowerVault iSCSI磁盤陣列配套的NAS網關;另一個是FS7500,它是與EqualLogic系列磁盤陣列配套的NAS網關)。而EMC收購了Isilon,HP有StorageWorks X9000,IBM有SONAS,當然還有前面提到的NetApp.

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存儲效率問題

某些高級存儲特性和功能可以幫助我們在有限的物理磁盤上儲存更多的數據，這也是我們評價一款存儲陣列產品高低的重點之處。存儲效率高意味著用戶只需要準備比以往更少的磁盤，這樣既能夠顯著的節省費用，同時也能比較容易的攤薄高昂的采購成本。換句話說，越貴的NAS在使用過程中的開銷有可能越少，而價格便宜的NAS由于不具備高效的存儲特性，使用過程中的成本反而更高，而那些可以提高存儲效率的功能就包括自動精簡配置、高效快照、瘦克隆、重復數據刪除以及壓縮等等。在不同的NAS產品中，這些功能特性有著不同的實現方法和效率表現。最主要的區別是它們處理數據的粒度不同，大多數NAS系統以卷為最小的操作單位，但某些產品可以單獨針對目錄甚至是單個文件進行操作。EMC公司Isilon產品高級市場副總裁Sam Grocott 說：“EMC的Isilon可以在文件和目錄級別實現快照、復制和配額設置”。

下面我們就介紹一些能幫助用戶減少物理磁盤需求并提高存儲效率的高級存儲特性。

Thin provisioning自動精簡配置。該功能可以讓我們預分配超出實際可用物理容量的邏輯空間，從而達到提高存儲利用率的效果。對于同時支持文件和塊存儲協議的系統來說，這一點相當重要。通過自動精簡配置技術創建的卷和NAS存儲池與真實的物理空間并不需要一一對應，實際情況是物理存儲空間被劃分到一個公用的存儲資源池并以按需分配的原則來使用。在一個支持自動精簡配置的系統中，物理存儲資源是按需進行動態分配的。如果沒有自動精簡配置，那么用戶在一開始就必須準備好足夠的物理存儲空間以便分配給相應的卷和存儲池。

Efficient snapshots(基于指針的)高效率快照。在NAS系統中，快照是非常重要的數據保護手段。快照能夠按時間周期自動執行，用戶也可以選擇將快照復制到其它NAS系統以實現容災應用或用于其他(數據保護)目的。現今大多數NAS系統都帶有快照功能，高效率快照只需要拷貝改變的數據，并且用指針將其與前面的完整快照進行關聯。高效率快照不僅可以節省寶貴的物理磁盤空間，而且完成它所需要的時間也很短，創建快照過程中對系統性能的影響也很小。

Thin clone 瘦克隆。有些NAS系統可以支持塊存儲協議并帶有瘦克隆功能。瘦克隆在最初創建時甚至不需要預留存儲空間。與高效率快照類似，瘦克隆卷通過指針與生產卷關聯。克隆卷上只需要保存改變的數據。第一個提出瘦克隆概念的產品是NetApp的FlexClone,現在支持瘦克隆功能的NAS廠商已經越來越多了。

重復數據刪除和壓縮。重復數據刪除和壓縮本來是備份/歸檔產品的標準應用，但現在的主存儲產品也越來越多的開始集成此類功能。在NAS系統中用戶可以使用定期批量處理或者實時在線處理的方式來實現去重。盡管目前支持重復數據刪除的NAS產品還很少。比較有代表性的產品是NetApp的filer,filer可以針對每個卷啟用重復數據刪除功能，所處理的數據塊大小為4KB,用戶可以設置固定時間自動執行去重任務，但通常都會選擇在系統負載較輕時開始運行。另一個典型的帶去重功能的產品是Oracle SUN ZFS Storage 7000系列，但與filer不同的是，ZFS Storage 7000可以在數據寫入磁盤之后立即進行實時的在線去重處理。

自動存儲分層。自動存儲分層功能可以把活躍數據保留在高成本、高性能的存儲介質上，并將非活躍數據轉移到廉價的低速介質層，這種技術可以幫助用戶有效的控制昂貴的tier-1存儲層的規模，且不會對性能產生太大的影響。我們評估任何一款NAS產品都要注意其存儲分層方式應該是在不同的介質層(固態存儲介質層、高速SAS介質層、低速SAS介質層、大容量SATA介質層)之間自動地以數據塊或字節的粒度移動數據，而不是以卷為單位移動數據，而且顆粒度越小越好。有些系統，比如EMC的FAST(Fully Automated Storage Tiering)就是基于可定義的自動數據遷移策略。其它產品，像NetApp和Oracle(SUN ZFS Storage 7000系列)則倡導存儲的智能化，它們強調自己的存儲系統足夠智能，可以自行調度數據到合適的層級，無需用戶自定義策略。

統一存儲

作為NAS領域的兩只領頭羊，EMC的VNX陣列家族和NetApp的全線產品都屬于統一存儲，即在一個單一的存儲陣列中同時支持文件存儲協議(NFS和CIFS)以及塊存儲協議(Fibre Channel和iSCSI)。在EMC和NetApp不遺余力的推動下，統一存儲產品也日趨流行起來。這一類型的產品特別適合中小企業，因為只需一個獨立的存儲系統就可以滿足它們所有的存儲需求：包括文件共享服務，為服務器虛擬化提供存儲空間，以及支持諸如Microsoft SQL Server、SharePoint和數據庫之類的企業應用。

“中小企業通常很喜歡這種萬能的存儲系統，非常便于管理，而且他們也買得起。”EMC VNX產品總監Drew Schlussel說到。

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存儲和虛擬化

隨著服務器虛擬化應用的加速普及，是否支持與虛擬化軟件集成的特性就成了評估存儲系統重要的標準之一。這項功能會影響到虛擬化環境中磁盤卷分配的速度和效率。NetApp產品市場經理Jason Blosil說：“通過FlexClone技術，我們只需要輕點按鍵，就能夠快速地克隆出VMware VMDK鏡像。”

服務器虛擬化應用的存儲部署并不復雜，可以在后端使用一套NAS設備存放虛擬機的映像文件。但是如果通過瘦克隆創建虛擬機，就可能有許多I/O請求同時訪問同一個物理數據塊，那樣很容易出現性能問題。因此，讓NAS系統識別虛擬化引擎hypervisor的工作機制，避免重復響應虛擬服務器的I/O請求是解決性能問題的關鍵，尤其是當虛擬機數量越來越多時更是如此。有些廠商利用固態存儲和自動存儲分層相結合的方案，通過策略或者依靠緩存讓熱點數據駐留在最快的存儲介質層上。

VMware提供了一組用來與存儲系統集成的API叫做VAAI(vSphere API for Array Integration)，通過VAAI,vSphere可以將一部分存儲操作以及相關的管理功能交給底層的存儲系統處理。但在vSphere 5之前，VAAI僅限于支持塊存儲設備。在最新的vSphere 5版本中，升級后的VAAI可以更好的支持NFS和NAS存儲，實現諸如自動精簡配置和快照等功能。VAAI通過將繁重的存儲處理工作和管理任務從主機端hypervisor卸載到存儲系統，意在消除主機端存儲應用的性能瓶頸。

用戶還可以利用VMware vCenter和SCVMM(Microsoft System Center Virtual Machine)的hypervisor插件，直接在hypervisor的控制界面里執行存儲管理操作并生成管理報表，這有助于IT專家和服務器管理員更好的管理他們的存儲系統。

總結

因為NAS系統有許多技術優點和實用價值，因此無論是作為塊設備前端的網關還是獨立的存儲系統，在當今的數據中心里NAS系統都是不可或缺的設備。NAS仍然在不斷發展，越來越豐富的功能特性，越來越多的scale-out產品，與塊設備集成實現統一存儲、與虛擬化以及云存儲環境緊密集成，這一切都預示著NAS在未來仍將是重要的存儲系統，無論是何種應用，也不管是哪類數據，快速且擴展性出色的NAS系統都可以滿足用戶的需求。

相關鏈接：NFS的發展狀況

NFS(Network File System)協議最早由Sun Microsystems公司提出并很快成為Unix和Linux操作系統中的標準協議。NFS同SMB/CIFS(Server Message Block/Common Internet File System,主要在Microsoft Windows環境中使用)一樣，是大多數NAS產品都支持的協議，因此NFS的發展也備受矚目。目前，NFS v3版本是主流，用戶也最多。EMC VNX產品總監Drew Schlussel的話證實了這一點，他說：“目前，我們的客戶中很少有人使用NFS v4.”

NFS v4已經發布好幾年了，其優勢在于擁有更好的安全特性和更好的性能。2010年，NFS v4.1批準發布，該版本支持集群系統，文件可以跨節點分布并通過pNFS(Parallel NFS)實現并發訪問。隨著scale-out 橫向擴展架構的NAS成為市場主流，支持pNFS的NFS v4.1也將成為未來的趨勢。另外，由于有VMware的支持，NFS存儲的前景也一片大好。EMC VNX產品總監Drew Schlussel對此解釋道：“我們發現在VMware應用環境中NFS越來越流行，增長速度甚至超過了iSCSI和Fibre Channel這些塊存儲協議。”

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