現階段最高階產品｜Scale-Out型NAS可同步擴展效能與容量

這幾年來，Scale-Out架構NAS可說是NAS領域最受矚目的一種產品類型。

傳統NAS雖可透過外接磁碟裝置，擴充整個系統的可用儲存容量，不過整體的檔案存取效能、I/O吞吐量與I/O連接能力，則會受限於NAS控制器本身的規格。因此若要升級效能，便只能從更換NAS控制器著手，以效能更高的新控制器替換掉舊控制器，所以傳統NAS的效能擴展，也就被稱為是「Scale-Up」、即所謂的縱向式擴展。

Scale-Out式NAS則透過叢集架構，利用叢集作業系統與分散式檔案系統將多臺NAS控制器組成叢集，跨多個控制器節點建立單一命名空間，並提供跨節點的負載平衡，藉此統合多個NAS控制器的運算能力與儲存空間。

所以若將更多的NAS控制器納入叢集中，不僅能增加可用容量，存取效能與I/O連接能力也會跟著線性增加，這就是所謂的橫向式擴展——只需添加更多的NAS控制器即可提高效能，而無須換掉既有的控制器。

各具特色的擴展特性

為了達到橫向持續擴展的目的，Scale-Out式NAS的關鍵能力，便在於每個叢集中允許的NAS控制器節點數，以及允許的單一檔案系統容量上限。

顯然的，叢集中允許的NAS控制器節點數量越多，則效能延展範圍也越大；而單一檔案系統允許的容量越大，容量延展性也越強，還可降低切割多個檔案系統的必要性，從而減少管理上的麻煩。目前Scale-Out NAS產品在單一叢集下允許的控制器節點數上限，從2個、4個到144個不等，單一檔案系統最大容量則從256TB到15.5PB，不同產品之間差異甚大。

而從硬體架構來看，Scale-Out NAS又可分為控制器與磁碟櫃分離，以及控制器與磁碟櫃合一兩種類型。在分離式架構下，用戶可獨立的增加控制器或磁碟櫃節點；而在合一式架構下，增加控制器的同時，磁碟空間也等比例增加。目前多數產品都屬於分離式架構。

當前主要的Scale-Out NAS產品

原本Scale-Out NAS主要是某些新創廠商擅長的領域，不過透過併購，目前幾乎所有主要儲存大廠也都擁有了Scale-Out NAS產品線，主要產品包括EMC的Isilon、IBM的SONAS、HP的X9000、HDS的BlueArc NAS系列、Dell的FS7600、FS7610系列與FS8600、Oracle的Pillar Axiom 600、LSI的ONStor、DataDirect Networks的NAS Scaler、Quantum的StorNext家族、Panasas的ActiveStor，以及Symantec的FileStore N8300等，無論廠商或產品的選擇上，都已經相當多。

前述產品雖然都屬於Scale-Out類型，但在組成架構與系統規模上差異甚大，以下我們便簡單介紹其中幾款有在臺灣地區銷售的產品：

EMC Isilon

EMC 2010年底併購Isilon後取得的產品線，Isilon採用NAS控制器與儲存裝置合一的架構，每個節點均同時兼有控制器與磁碟櫃的角色，所以只要增加節點，就會等比例的增加效能與容量，節點與節點之間透過InfiniBand互連，可組成最大144個節點的叢集，應該是當前Scale-Out NAS產品中規模最大的叢集，而藉由Isilon的OneFS作業系統，可提供最大15.5PB的單一檔案系統空間，亦是同類系統中最大的。

Isilon家族分為S、X、NL等三個系列，分別對應高IOPS、高傳輸率與大容量等三種面向的需求。S系列採用可容納24臺2.5吋SAS磁碟裝置的2U機箱，X系列採用可容納12臺3.5吋SATA硬碟的2U機箱，或可容納36臺3.5吋SATA硬碟的4U機箱，NL系列則為含36臺3.5吋SATA硬碟的4U機箱。每種機箱都可提供GbE與10GbE主機連接埠，以及節點間互連用的infiniBand埠。

IBM SONAS

SONAS是IBM基於自身研發的GPFS通用平行檔案系統，而於2010年中推出的Scale-Out NAS產品，整個系統分為管理節點、介面節點與儲存單元等3類基本元件。管理節點提供中央管理功能，介面節點即為NAS控制器，提供各種傳輸協定的檔案存取服務，每組介面節點可提供連接前端主機用的GbE埠（可選購10GbE埠），以及用於連接其他節點的InfiniBand埠。

儲存單元部分的組成比較複雜，一共可分為三層，最上層的儲存單元稱為儲存Pod，每個儲存Pod內含有2個儲存節點組成HA架構，每個儲存Pod後端又透過8Gb FC介面，連接1～2組儲存控制器，每組儲存控制器內含2組RAID控制器，每組RAID控制器可透過SAS介面串接1組擴充機箱。而整個儲存Pod則透過InfiniBand介面與其他儲存Pod及前端介面節點相連，由儲存Pod這一層負責介接底層SAN磁碟陣列，然後再將空間提供給上層的介面節點使用。

整個叢集由1組管理節點、2～30組介面節點，以及最多60組儲存節點（即30組儲存Pod），加上InfiniBand交換器等附屬設備組成，節點與節點間透過InfiniBand互連。

HP X9000

HP的X9000是HP於2009年中併購IBIRX後，基於IBRIX叢集檔案服務系統所推出的Scale-Out NAS產品。整個系統分為Performance Blocks與Storage Blocks兩種節點，Performance Blocks即為檔案服務節點，也就是NAS控制器，透過IRIBX作業系統提供各式各樣的檔案存取服務，而Storage Blocks則提供儲存空間。整個系統最大可建立含有16個Performance Blocks與8個Storage Blocks的叢集。

X9000家族的硬體分為X9320、X9730與X9300三個系列。

X9320為傳統機架式，Performance Blocks為 DL380G7伺服器，可提供GbE、GbE+10GbE或GbE+InfiniBand等傳輸埠組態，其中4組GbE用於節點與節點間的叢集互連，剩餘則用於前端主機資料傳輸。每組Performance Blocks另有SAS HBA卡，用於連接後端Storage Blocks。搭配的Storage Blocks是HP P2000G3 SAS MSA，為一種採用SAS介面的磁碟陣列。

X9730為刀鋒式架構，採用HP C7000刀鋒機箱，Performance Blocks採用BL460c G7伺服器刀鋒模組，每個模組都含有SAS控制器模組，可透過刀鋒機箱的SAS交換器連接後端Storage Blocks，搭配的Storage Blocks為HP的MDS600磁碟櫃。每組刀鋒機箱則可搭配不同組態的GbE或10GbE網路模組，以提供Performance Blocks間的互連，以及與前端主機間的資料傳輸。

X9300為閘道器架構，只有Performance Blocks，沒有預設的Storage Blocks，用戶可選擇HP 3PAR、HP EVA或HP XP系列儲存設備充當Storage Blocks。X9300的Performance Blocks本體與X9320相同，但可選擇安裝FC HBA或SAS HBA卡，以配合不同的後端儲存設備。

HDS BlueArc Mercury

HDS的NAS產品源自BlueArc，由OEM自BlueArc的NAS閘道器，搭配HDS自身的SAN儲存設備組成。前些時候BlueArc已正式為HDS併購，成為HDS旗下一員。

HDS的NAS產品分為HNAS 3080、3090與3200等三個層級，HNAS 3080與3090相當於BlueArc的Mercury 55與110，HNAS 3200則相當於BlueArc的Titan 3200。

BlueArc NAS控制器的特點，在於採用了專門用來處理資料傳輸的專屬FPGA晶片，搭配負責系統管理的多核通用處理器。透過專屬作業系統，可建立叢集化的單一命名空間。

HNAS 3080可組成兩節點叢集、HNAS 3090可建立4節點叢集，高階的HNAS 3200則能建立最多8節點的叢集。叢集中的每組控制器都含有彼此互連用與前端主機資料傳輸用的GbE與10GbE埠，並配有4Gb或8Gb FC埠用於連接後端儲存設備，可搭配的儲存設備包括HDS的VSP、USP與AMS系列。

Dell FS與NX系列

Dell的Scale-Out NAS分為3條獨立的產品線，均採用源自2010年收購Exanet所取得的叢集NAS技術，並都採用NAS閘道器搭配Dell既有儲存設備的模式，差別只在於NAS閘道器本身的硬體等級、整個叢集允許的控制器節點數量，以及後端介接的儲存設備不同。

最基本的是PowerVault NX3600與NX3610，可允許雙節點叢集，後端介接的是PowerVault MD系列iSCSI磁碟陣列。更高階的是FS7600與7610，可建立4節點叢集（2組雙控制器NAS應用伺服器），後端介接的是Dell Equallogic PS系列iSCSI磁碟陣列。

最高階的則是搭配Compellent設備的FS8600，可建立最多8節點叢集（4組雙控制器NAS應用伺服器），後端透過8Gb FC介面介接Dell Compellent Storage Center系列儲存設備。

Oracle Pillar Axiom 600

Pillar Axiom 600是一種Scale-Out型的FC SAN儲存系統，基本單元是採用FC、SSD或SATA硬碟的Brick磁碟模組。Brick磁碟模組透過FC介面連接不同型式的Slammer控制器模組，便能提供不同類型的儲存服務。Brick磁碟模組本身擁有獨立的雙控制器，但並不直接向終端用戶提供儲存空間，而是透過Slammer控制器的中介，由Slammer將空間提供給更上層的用戶使用

可選擇的Slammer控制器，包括FC SAN、iSCSI SAN、FC+iSCSI SAN與NAS等4種，無論底層的Brick磁碟模組還是上層的Slammer控制器，都支援Scale-Out方式的擴展，每個Pillar Axiom 600系統最大支援64組Brick磁碟模組，而搭配NAS Slammer控制器時，則支援最多4個NAS Slammer節點。

DataDirect Networks NAS Scaler

由立捷速能公司代理引進的DataDirect Networks（DDN），是專注於高效能運算領域的儲存設備供應商，基本產品是SFA與S2A系列光纖通道/InfiniBand儲存設備，然後以SFA/S2A系列為基礎，搭配不同的叢集式儲存應用伺服器，組成平行檔案服務儲存系統，專供能源、醫療研究、科學運算等領域使用。

NAS Scaler是DDN新推出的NAS閘道器設備，可透過GbE或10GbE網路組成最大16節點的叢集，後端則搭配DDN的S2A6620或SFA10000儲存設備。除了基本的檔案共享服務外，還提供自動資料分層與MAID硬碟省電等功能。

橫跨Scale-Up/Scale-Out的NAS產品

如前所述，Scale-Out NAS與傳統Scale-Up NAS的最關鍵區別，在於其採用的叢集作業系統與分散式檔案系統，而不在於硬體。因此也有些廠商的NAS產品，可透過通用於Scale-Up與Scale-Out兩種架構的作業系統，或是將原來的作業系統更換為叢集作業系統，便能將NAS從原先的Scale-Up式，轉為支援Scale-Out架構。

如NetApp的DataONTAP 8.1版作業系統，便兼具Scale-Up與Scale-Out的特性。既可支援傳統的雙控制器Scale-Up架構，亦可透過叢集模式，將多臺NetApp FAS或V系列儲存設備以Scale-Out方式組成多達24節點的叢集。

另外延碩的Sol NAS家族中的E系列與X系列，除了原來的Scale-Up式雙控制器HA架構外，亦可透過選購叢集作業系統，取代原有作業系統，從而轉為Scale-Out架構，並能建立多達8個控制器節點的叢集。

[圖表]主要Scale-Out NAS規格一覽 (點此看圖)

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