ネットワークストレージ技術とストレージに関する協定

ネットワークストレージ技術とストレージに関する協定

ネットワーク・ストレージ・テクノロジー

ネットワーク・ストレージ・テクノロジー（ネットワークストレージテクノロジーズ）は、一般的な用語のネットワーク・ベースのデータストレージです。：ネットワークストレージ構造は、大きく3つのタイプに分けダイレクトアタッチドストレージ（DAS：ダイレクト接続ストレージ）、ネットワークストレージ装置（NAS：ネットワーク接続ストレージ）とストレージ・ネットワーク（SAN：ストレージエリアネットワーク）。

直接接続ストレージ（DAS）

この記憶装置は、サーバとして駆動内蔵コンピュータのハードウェアとして、ホストシステムに直接接続されています。これまでのところ、DASのコンピュータシステムは、依然として最も一般的に使用されるデータ格納方法です。
その直接接続のDASストレージは、英語が直接接続ストレージの略です。中国はと訳さ「直接接続型ストレージ。」名前が示唆するように、本実施形態では、直接サーバにケーブル（通常はSCSIインタフェースケーブル）を介してストレージ装置。I / O（入力/出力）要求は、ストレージデバイスに直接送信されます。DASは、とも呼ばれてもよいSAS（サーバ接続ストレージ、サーバ接続ストレージ）。これは、任意のストレージオペレーティングシステムなしで、自身が積層されているサーバのハードウェアに依存します。

ネットワークストレージ（NAS）

NASは、データ記憶機構を達成するために、ネットワーク媒体に直接接続された特別な装置です。これらのデバイスはIPアドレスを割り当てられているので、アクセスサーバは、データへのゲートウェイとして機能し、そしていくつかの場合には、任意の中間媒体なしにクライアントが直接これらのデバイスにアクセスすることができるを通じて、クライアントがアクセスすることができます。

• 最大記憶容量

最大記憶容量は、データ容量、人気のスピーカーを格納することができる限界NAS記憶装置であるハードディスクは、最大記憶容量を乗じて、単一のハードディスク容量をサポートするNASデバイスの最大数です。この値は、NASデバイスのハードウェア仕様に依存します。異なるハードウェアレベル、アプリケーション、記憶容量の異なる範囲が異なるであろう。中小企業は、共有データ記憶装置として使用し、高品位NASデバイスが容量レベルT（1TB = 1024ギガバイト）をサポートしなければならないため、典型的には、平均小NAS記憶装置は、記憶容量の数百GBをサポートします。

• NAS

NASは、中国の意味は、「ネットワーク接続ストレージ」の略語である「ネットワーク接続ストレージ。」文字通り単にまた、「ネットワークストレージ」またはとして知られているネットワーク、データストレージ機能を有する装置に接続され、「ディスクアレイネットワーク」。

• 構造的には、NASはそう家電、単純な電源及び制御ボタンのような外観で、複雑なので、PCのアーキテクチャ上のとは異なり、単一の薄いコンピュータの機能です。
• NASは、データ伝送のためのファイルI / O（入力/出力）モードに、LAN（ローカルエリアネットワーク）、TCP / IPプロトコルによる通信に基づいており、プロのネットワーク・ファイル・ストレージおよびファイルのバックアップ装置です。LAN環境では、NASは、完全な共有NT、UNIXおよびその他のプラットフォームとして異種プラットフォーム間のデータ共有のレベルを達成してきました。
• A NASシステムは、プロセッサ、ファイル管理モジュールと、（データを格納するための）サービスハードディスクドライブを備えます。NASは、あらゆるネットワーク環境で使用することができます。マスターサーバーとクライアントのSMBフォーマットを含むNAS上の任意の形式で簡単にアクセスファイル（Windowsの場合）NFSフォーマット（UnixやLinuxなど）することができますし、CIFS（共通インターネットファイルシステム）形式など。

ストレージネットワーク（SAN）

SANは、ストレージ装置及びサーバまたは接続されたサーバファームを相互接続するネットワークを指します。前記サーバSANアクセスポイントとして。いくつかの構成では、SANは、ネットワークに接続されています。SANは、特定の接続されたデバイスのように切り替えます。彼らはそれがSANポイントと通信している、従来のイーサネットスイッチのように見えます。SANは、それぞれのネットワーク上で相互に通信することが可能になると同時に、多くの利点をもたらします。

SAN英語名：ストレージ・エリア・ネットワーク、すなわち、ストレージ・エリア・ネットワーク。これは、光学ハブ、光ルータ、光スイッチ、ディスクアレイ、テープおよび高速専用のサブネットを介して接続されたサーバに関連付けられた他の記憶装置に接続された他の装置です。

SANは、3つの基本的な成分からなる：インターフェース（例えば、SCSI、ファイバチャネル、ESCON、等）、（など、デバイス、ゲートウェイ、ルータ、スイッチングハブ）デバイスを接続すると（等IPおよびSCSIなど）、通信制御プロトコル。これら3つのコンポーネントが一緒に追加の記憶装置と別個のSANサーバと、SANシステムを構成しています。SANは、光チャネルの専用の、信頼性の高いネットワークベースのストレージを提供する、独立したSANは、それらの記憶容量を増加させる可能が、より簡略化し、また（すべてのクラスタが一緒場合に特に記憶装置のために）集中制御及び管理を行います。さらに、光インタフェースが容易に物理的に分離されたリモート・ストレージを行う10キロの接続長さを提供します。

ストレージ・インターフェース・プロトコル

異なるハードディスクインターフェースは、このしばしば尺度であるハードディスクインターフェースディスクアレイを理解するように、システム全体で、ハード・ディスク・インタフェースの性能のレベルは、ディスクアレイの全体的なパフォーマンスに直接影響を与え、ハードディスクとコントローラとの間の接続速度を決定します製品の重要な指標の一つ。

硬質部材とのハードディスクインターフェースは、ホストシステムと接続され、ホストメモリとディスクキャッシュとの間でデータを転送することです。異なるハードディスクインターフェースは、このしばしば尺度であるハードディスクインターフェースディスクアレイを理解するように、システム全体で、ハード・ディスク・インタフェースの性能のレベルは、ディスクアレイの全体的なパフォーマンスに直接影響を与え、ハードディスクとコントローラとの間の接続速度を決定します製品の重要な指標の一つ。主ストレージシステムは、現在広くATAドライブは、いくつかのローエンドのストレージシステムが広くSATAハードディスクの前に使用されてもされている以外に、SATA、SCSI、SASおよびFCを含むハードディスク・インタフェースで使用されます。

各インタフェースプロトコルが異なる技術仕様を有する、異なる伝送速度を有する、アクセス性能の差が大きく、直面する特定の実用的なアプリケーションと市場も変化しています。一方、生活の技術的段階におけるインターフェースプロトコルも異なっており、いくつかは、段階的に廃止下落している、いくつかの有望されていますが、開発はまだ成熟していません。だから、多くの場合、問題を抱えたクライアントは、アプリケーションのパフォーマンス要件を満たすために、両方の、配列の右の種類を選択する方法ですが、また、投資の全体的なコストを削減することができます。

ATA、パラレルで下落

ATA（ATアタッチメント）インタフェース規格は、特定のインターフェイスの標準的なIDE（統合DriveElectronics）ディスクです。創業以来、その低コスト、優れた安定性、および標準化の高度は、すべての年齢の低エンドユーザーの過半数を獲得してきた、とさえ、このようなサーバアプリケーションなどの一部のハイエンドアプリケーションにも一定の市場を持っています。16ビットパラレルデータバス16及び制御信号における標準40ピンコネクタを使用して、ATAウルトラATA 100の以前のバージョンと互換性があり、ATA / ATAPI-6を含むATA仕様。

最初のインタフェースプロトコルは、パラレルATA（Paralle ATA）インターフェースプロトコルです。PATAインターフェースは、典型的には、各バス・トランザクションで、16ビットのデータバスを使用して転送する2バイト。PATAインターフェースは、一般的に50MHzのの100Mbytes / secの帯域幅は、クロック機構の「ダブルデータレート」または二つのエッジ（立ち上がりおよび立ち下がり）を介して、超PATAバスを使用して、フィルタ設計の複雑さを低減するために、データバスにロックされなければなりませんDMA転送に使用されます。したがって、データの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジをフィルタリングデータを取得し、フィルタは周波数必須半分を減少させます。したがって、帯域幅は：25MHzのクロック周波数のクロック周波数の2倍×16×2ビット/各エッジ/ 8 /各バイト= 100バイト/秒。

過去20年間で、PATAは、ハードディスクインターフェースATA主流となっています。しかし、CPUのクロック速度とメモリ帯域幅が上昇して、PATAは次第に不十分までを示します。一の態様では、ハードディスクに成熟製造技術ATAドライブの単価は、パラレルバスインターフェースので、一方、減少し、送信データ信号が多重化バスであるように、伝送レートが一定の制限を受けます。変速機の速度を増加させるために、データと信号の送信がエラーで、その結果、妨害する傾向があります。

PATA技術の可能性は、PATA、既存の伝送速度は、ユーザーのニーズを満たすことが徐々にできている、今日の大企業の多くでは、最後に来ているようです。人々は熱心にこの需要によって駆動PATAを交換するより信頼性の高い、より効率的なインターフェースプロトコルを、待っていた、シリアル（シリアル）ATAバスインターフェース技術は、伝統的なPATA技術の衰退の直接の結果されて入ってきました。

SATAは、ローエンドでホバリング

PATAは、ローエンドのストレージアプリケーションではなく、彼らのための技術的な制限の栄光の年があった徐々にシリアル・バス・インタフェース・プロトコル（シリアルATA、SATA）を置き換え。SATAデータのシリアル伝送方式、その名前。データ送信中に、データ及び信号線は、独立して使用され、送信クロック周波数は従来のPATAと比べて、独立したまま、SATA伝送速度は、並行して30倍に達することができます。言うことができる：SATA PATA技術改善技術は、単純な感覚が、新しいバスアーキテクチャではありません。

バス構造から、SATAは、ビットシーケンスに従って送信データへの単一パスを使用するか、送信、第二経路に応答を返します。制御情報は、その結果、追加の伝送ラインを予め定義されたビットを送信せず、信号パルスの送信のオン/オフパケットのフォーマットに中間データに分散します。SATAの帯域幅は16ビットです。ウルトラATAバスクロックの各16ビットデータの送信の周波数、及び送信のみSATAの1ビットパラレルが、シリアル伝送の損失を補うために、より高い伝送速度シリアルバスであってもよいです。SATAは1500Mbits /秒の帯域幅や1.5Gbits /秒の帯域幅を紹介します。データ8B / 10B符号化するので、透過ピークは、有効な*** 150Mbytes / secです。

現在のSATA-1、SATA-2両規格が見られる、対応する伝送速度は150メガバイト/ sおよび300メガバイト/秒でした。スピードこの時点から、SATAはPATAハードドライブに遠くの後ろに投げてきました。第二に、データ伝送の観点から、PATAよりSATA強力な抗干渉能力。SATA委員会からのデータは、2007年までに、視点を発表し、第三世代のSATAテクノロジーは、PCのストレージシステムは、600メガバイト/秒のデータ帯域幅を最大になります。さらに、シリアルデータラインインストールすることがより便利からパラレルポートと比較して、わずか4ピン構造を使用して、エンクロージャ内のケーブルを削減するより助長するので、放熱性が有利です。

メーカーは一般的にSATAはホットスワップに対応し、実際には、SATAハードディスクの損傷、我々は、ハードディスクへの番組の特定の損傷などのSCSI / SASおよびFCハードディスクようにすることはできませんと主張しながら、そのホットスワップ機能は、実際には役に立ちません。同時に、さらにいくつかのシングルスレッドのタスクのテストでは、PATAよりはるかに優れ、多くのSATAのパフォーマンスで、顔で、ローエンドのアプリケーションをSCSIのパフォーマンスに失ったが、シャーシの機械的な設計はまだありません示したが、 SCSIドライブと比較して大きいデータスループットの送信、またはマルチスレッドのタスクは、依然として不十分であると思われたとき。マルチスレッドのデータは読み込みスピードに加えて、ディスクヘッドが頻繁にハードディスクがSATA過熱よじれされ、その結果、前後にスイングします。それが原因であるこれらの技術的な致命的な欠陥が、これまでのところ、SATAのみローエンドのストレージ・アプリケーションでホバリングすることができました。

SCSI、ミッドレンジ主流の選択

SCSI（Small Computer System Interface）は、通常より大きなストレージ負荷サーバに使用するモード記憶部は、重要なサービスを想定しているインタフェース、特別、小型コンピュータシステム用に設計されている高価な価格。SCSIコンピュータは、ディスク・ドライブは、ヘッド位置決めアームを移動させ、ディスク媒体にデータキャッシュを転送することができ、SCSIデバイスにバックグラウンドで実行される処理コマンドを送信することができます。これは同時に、同時にI / Oアプリケーションのために大きな負荷を複数のコマンドを送信することができます。全体的なパフォーマンスは、アレイのATAドライブに基づくディスクアレイよりも大幅に高くなっています。

SCSI仕様の開発今日は、ちょうど今日のUltra 320 SCSIに時間SCSI（8ビット）を作成するから、技術の第六世代である、1.2メガバイトからスピード/現在の320メガバイトにS /質的な飛躍でね。現在主流のSCSIドライブウルトラ320 SCSIインターフェースを採用している、インターフェイス転送速度320メガバイトを提供することができる/からです。SCSIドライブも、することができます簡単にホットスワップ可能なハードドライブをSCSIバックプレーンと組み合わせて使用​​される特殊なホットスワップ可能な技術、SCA2インタフェース（80ピン）を、持っています。現在、ワークグループや部門サーバには、ホットスワップ機能はほとんど必要不可欠です。

比較するとATAハードドライブは、SCSIは、ハイエンド・ストレージ・アプリケーションのより適切な、技術的優位を反映します：

SCSIインターフェイスの大きな数に対する第1は、ATAドライブをサポートしています。一般に、システムに接続されたIDE ATAハードディスクドライブソケットを使用して、追加のIDEコントローラカードが、等であることができる、それぞれが1つのスロットIDE IRQ（割り込み番号）を取り、それぞれ2つのIDEデバイスは、IDEは、一つのチャネルを使用することができIDEでサポートされているデバイスの数を増やすことが、IDEデバイスの総数は、15以下まで接続することができます。そして、すべてのSCSIデバイスは、唯一の割り込み番号（IRQ）、したがって、ディスク拡張の量ATAよりもサポートにも大きなことを占めています。平均的なユーザーにとっての利点は、多くの魅力を持っていますが、エンタープライズ・ストレージ・アプリケーションのために特別な意義があるしない、いくつかの企業は、ユーザーのニーズを満たすために容量のディスク・システム、ネットワークストレージのほとんど制御不能な展開が必要です。

第二：SCSIの帯域幅は、非常に広いです、これが唯一の理論値が唯一であるものの、ウルトラ320 SCSIは、320メガバイト/ sのバス速度をサポートしていますが、実際のデータ転送速度で、最速のATA / SATAハードディスクは、安定性の面でSCSIハードディスクドライブと比較しますそして、伝送速度に、ギャップがあります。純粋にスピードの観点から、ユーザーはSCSIハードドライブを選択する必要がないかもしれない場合でも、RAIDテクノロジーをより効果的にディスクの転送速度を向上させることができます。

SCSIハードCPU占有率が低く、強力な並列処理能力です。複数のユーザが同時にATAおよびSATAドライブにアクセスすることができるが、一定量以上の並列処理数は、ATA / SATAハードディスクが大きいIを公開するときに/ O転写不良率が大幅に減少しているが。一方、前後にハードディスクヘッドを振り、ハードディスク熱も不安定現象を引き起こしました。

SCSIコマンドにCPUが送信される場合、別個のチップを有するSCSI用語、データ処理を担当して、その後の処理は、後続の命令に、他の関連する作業は、SCSIコントローラチップに加工することができる。SCSI「プロセッサ」が処理されるとき再びCPU、CPUに制御情報を送信し、その後のフォローアップが続いた後、SCSIシステムが非常に低いCPU使用率であると想像することは困難ではない、とSCSIハードドライブは、別のユーザーが、その同時データ伝送にユーザーを許可しますそのデータは、ルックアップ、これはパラレルSCSIハードディスクの処理能力に反映されます。

SCSIハードディスクは、より高価であるが、より高い品質性能は、その独自の技術は、SCSIは、ミッドレンジ・ストレージ市場での地位にある強さの柱によって支配されている保証します。一般的なATAハードディスクの回転数が5400または7200RPMであり、SCSIハードディスクドライブ10000や15000 RPM、SCSIハードディスクの保証期間までの5年間、MTBF120万時間です。しかし、企業のために、SCSI優れた伝送速度とフォールトトレランスでのパフォーマンスが、その高い価格は、ユーザー離れますが。SCSI技術SAS、良いの次の世代の誕生は、性能と価格の二重の利点との互換性があります。

SAS、インターフェースプロトコル明日決してダイス

SASは、シリアル接続SCSIの略、シリアル接続SCSIです。同じハードディスクシリアルATA（SATA）の有病率は今、より高い伝送速度を得るために、シリアル技術であり、内部空間接続線を短くすることによって改善します。

SASは、PATAの革命にSATAと同様に、SASはまた、SCSI技術の変革開発され、SCSI技術の次の世代です。これは、実際には実績のあるSCSIの機能や特徴を利用し、SASエクスパンダの導入のための基礎として。SASは、より多くのデバイスを接続することができ、かつ、その小型コネクタで、デュアルポートSASは以前より大きな3.5インチハードディスク、ファイバチャネルを備えている、完全な3.5以下2.5インチのハードディスクドライブ上に実装することができますドライブを実現することができます。このアプリケーションは、高密度サーバのために非常に重要であるような駆動ブレードサーバーなどの冗長機能が必要です。

プロテクトユーザーへの投資には、SASインターフェース技術は、SATAとの下位互換性があることができます。SASシステムバックプレーン（バックプレーン）はデュアルポートに接続することができる、高性能SASドライブは、大容量、低コストSATAドライブに接続することができます。総所有コストを増加させ、散乱及び孤立したユーザのリソースをもたらす、延滞SCSI、ATA、異なる市場セグメントを占有し、帯域幅はデバイス間で共有される、等インターフェイス、ドライバ、ケーブル、の点で互換性がありません。そして今、ユーザーがハードディスクの異なる種類を使用している場合でも、企業ユーザのための投資保護、これは確かに非常に意味がある、再投資する必要はありません。しかし、SATAシステムは、それがSATAバックプレーンに接続することはできませんSAS、SASドライブと互換性がない、ことに注意してください。

SASエクスパンダは、複数のメインドライブに接続された1つのまたは複数のSASコントローラの使用を可能にすることができます。各拡張アップ他のSASエクスパンダに接続された他のホストまたはハードドライブを含む128台の物理的な接続、とすることができます。この高度にスケーラブルな接続機構は、エンタープライズクラスのストレージスペースのための巨大な需要を達成するために、簡単に自動フェイルオーバーや負荷分散のためのマルチサイトクラスタリングをサポートすることができます。早期、SASインタフェース速度は、複数のSASエクスパンダポート12である3Gbpsの（SAS1.0）、です。現在、6Gbpsの（SAS2.0）、12Gbps（SAS3.0）高速インタフェースは、市販されている、および28または36ポートのSASエクスパンダは、異なるアプリケーションの要件に合うように見えるがあるでしょう。

ユニークな種々の利点を享受するためにSASインターフェース、SAS製品のコストで、チップレベルから出発し、FCよりもはるかに低いが、正確ので、コストメリットの顕著なSAS、SASディスクインタフェースフィールド、非常にファイバストレージをもたらすこと大きな脅威。現在、多くのメーカーは、SASディスクインタフェースプロトコルの製品を発売している、SASは主流のストレージ・インターフェース規格となっています。