從儲存先驅領域到兵家必爭之地：整合式儲存設備邁入主流

在緊繃的IT預算支出限制下，如何以最少的錢作最多的事情，是所有企業都在追求的目標。比起僅針對單一用途的專用設備，兼有多種功能、可同時滿足不同用途的整合式設備，顯然更能達到「花最少錢、作最多事」的目的。

幾年以前，支持傳統專用型儲存設備的廠商陣營，與推動整合式儲存設備的少數先驅性廠商之間，還在爭論整合的必要性與實際價值。但是到了現在，許多廠商紛紛跟進推出這種以單一機型同時提供儲存區域網路（SAN）、網路附加儲存（NAS）等不同類型儲存傳輸支援的整合型設備，顯示原先的爭議已不再存在，整合的必要性與需求已為普遍接受。

整合儲存設備的不同類型

整合儲存設備可分為兩種類型，一為SAN的整合，也就是單一設備同時提供光纖通道（FC）、iSCSI或FCoE等不同類型的區塊傳輸協定；另一為SAN與NAS的整合，即一臺設備不僅可提供應用在SAN環境的區塊（Block）類型存取，亦能同時支援透過NFS、CIFS傳輸協定的檔案型態存取。

目前，幾乎所有主要儲存廠商都能提供SAN類型的整合式儲存設備，而能提供SAN+NAS類型整合產品的廠商亦逐漸增加，接下來我們便來逐一檢視國內外儲存廠商相關產品線的情況。

外商發展趨勢：整合式設備成為重點競爭領域

主要儲存廠商中，以NetApp對多協定整合式設備的投入最為積極，在這個領域經營也最久，其餘大廠過去在這領域的投入相對不深。但自從EMC於今年初發表VNX與VNXe兩款產品後，頓時讓整合式儲存設備成為儲存界矚目的焦點，也改變了這個產品領域原有的廠商生態。

目前幾乎所有廠商都能提供SAN類型的整合式設備，能同時提供FC與iSCSI兩種主機介面的磁碟陣列產品，已經相當普遍。

至於在同時橫跨SAN與NAS兩個領域的整合式設備方面，目前EMC、IBM、NetApp與Oracle都能提這類產品，HP與Dell的部份NAS產品亦能透過iSCSI Target，提供有限的SAN支援。其餘廠商則大都仍是採用NAS閘道器搭配SAN磁碟陣列的傳統方式，來滿足這方面的需求。

EMC

業界龍頭EMC的兩大SAN產品線——高階的Symmetrix與中階的CLARiiON，很早就已能同時支援FC與iSCSI兩種主要的區塊存取協定，包括4Gb/8Gb FC與1Gb/10Gb iSCSI等多種不同類型的主機埠。而且兩個系列都擁有相當強大的I/O介面擴充性，即使是中階的CLARiiON也能透過Flex I/O Module，為控制器增加數量更多、或不同類型的主機埠。

至於在SAN+NAS的整合方面，過去EMC是以NAS閘道器搭配SAN磁碟陣列的方式來滿足這方面的需求，也就是以Celerra系列NAS的控制器，來搭配CLARiiON系列磁碟陣列，由後者向前者提供磁碟空間，再由Celerra格式化為檔案系統空間，並透過NFS、CIFS協定分享給前端使用。藉由這樣的組合，用戶既能從Celerra閘道器取得NAS服務，亦能從底層的CLARiiON得到SAN服務。但這種架構仍不是真正的整合，系統中存在著兩種不同的控制器，儘管EMC能提供Unisphere管理平臺來統合兩個系統的管理介面。

新推出的VNX與VNXe系列是早先Celerra與CLARiiON兩個系列的後繼者，EMC把這兩款產品統合在一個VNX產品線下。其中VNX在架構上仍舊是NAS閘道器加SAN磁碟陣列的形式，只是硬體比前一代的Celerra與CLARiiON有所更新；而VNXe則真正作到將NAS與SAN整合到同一個控制器上，屬於全新的架構。

HDS

在HDS的高階儲存產品線中，高階的VSP、USP系列與中低階的AMS2000系列，都以支援SAN為主，必須另外搭配NAS閘道器才能支援NAS存取，不過VSP/USP與AMS2000都能支援多種SAN存取協定（詳見附表）。

而源自Bluearc的HNAS系列則僅提供單純的NAS功能，沒有其他廠商NAS常見的區塊存取模擬支援。

HP

HP的SAN產品線目前可分為高階的P9000/XP系列、中高階的EVA系列、中低階的P4000系列，以及低階的MSA P2000系列等4大產品家族。

其中高階的P9000/XP系列，是源自HDS VSP/USP家族的授權產品，因此支援能力亦與HDS VSP/USP相同。EVA系列以支援FC介面為主，必須另外選購MPX2000多功能路由器模組，才能另外支援iSCSI與FCoE等不同的SAN協定。源自併購LeftHand公司的P4000系列是iSCSI介面專屬機型，在低階的MSA P2000系列方面，則有FC專用、iSCSI專用、SAS專用，以及FC+iSCSI Combo等不同的機型選擇。

至於剛併入HP的3Part產品線，無論中階的F系列或高階的T系列，都能同時支援FC與iSCSI兩種SAN主機介面。

HP的NAS產品線曾有過許多變化，目前可分為三個層級。低階的是X系列NAS應用伺服器，有X300/X500/X1000等機型，基本上就是一種Windows儲存伺服器，部份款式預載了Windows Storage Server 2008 R2，只要啟用作業系統的iSCSI Target功能，就能充當iSCSI儲存設備支援區塊存取，成為一種簡易型的整合儲存設備。

中階產品是NAS閘道器類型產品，有P4000 G2與X3000 G2這兩款閘道器，可搭配HP的SAN磁碟陣列如EVA、P2000、P4000等，向前端主機提供NAS應用。兩款機型都預載了Windows Storage Server 2008 R2作業系統，因此同樣具備iSCSI Target功能。

高階產品是採用Scale-Out架構的X9000，基本上是以提供檔案存取服務為主。

IBM

IBM的SAN儲存陣列產品線，大致可分為高階的XIV與DS6000/8000系列、中階的DS5000/5020系列、入門級的DS3000系列，以及採用虛擬化架構的SVC與Storwize V7000。

在高階產品方面，DS 8000/6000以支援光纖通道介面為主，XIV系列則能支援FC與iSCSI兩種主機通道。

中階產品方面，針對高效能應用環境的DCS9900可支援FC與InfiniBand介面，DS5000系列則支援FC與iSCSI兩種主機介面。入門級的DS3000系列中，則包括有FC介面、FC+SAS介面、iSCSI+SAS介面等幾種類型的控制器，但目前沒有FC+iSCSI的組合。

至於SVC與Storwize V7000兩款虛擬化架構產品，則都能支援FC與iSCSI兩種SAN介面。

在NAS產品方面，IBM的產品主要有授權自NetApp的N系列，以及Scale-Out架構的SONAS，前者是同時支援SAN與NAS的整合型設備，後者則以支援NAS存取為主。

NetApp

如前所述，NetApp是整合式儲存設備的先驅，經營最久、投入也最深。該公司的FAS系列與V系列兩大產品家族，很早以前便能同時支援FC、iSCSI等區塊存取協定，以及CIFS、NFS等檔案存取協定，新近又增加了對FCoE的支援，可以把iSCSI與NAS等基於乙太網路的傳輸協定，都整合到同一個FCoE主機埠下。

Dell

Dell過去在儲存領域以轉售其他廠商產品為主，不過近來亦透過收購建立了自身的儲存產品線。目前Dell的儲存產品線在SAN領域包括了Dell Compellent、Dell Equallogic與PowerVault等三大自身所屬的產品系列，以及OEM自EMC的Dell/EMC AX4與CX4系列。

其中Dell Compellent的Storage Center系列，可支援FC、iSCSI與FCoE等三種SAN主機介面，Dell Equallogic是專門針對iSCSI領域的產品線，入門級的PowerVault亦以支援iSCSI為主。而OEM自EMC的AX4與CX4，則能同時提供FC與iSCSI的支援。

在NAS領域，Dell的產品包括PowerVault NX系列，以及OEM自EMC的NS系列與NX4系列。PowerVault NX系列包含許多款式，其中入門級款式實際上就是預載了Windows Storage Server 2008作業系統的儲存伺服器，可透過iSCSI Target功能提供有限的SAN存取支援。而NS與NX4系列則源自EMC的Celerra系列NAS，可參照EMC的產品說明。

其他廠商

除了前述大型儲存廠商外，還有不少中小型廠商，也能提供類型豐富整合式儲存設備。

以提供SAN儲存虛擬化產品著稱的FalconStor與DataCore等廠商，都能透過他們虛擬化軟體內建的FC與iSCSI Target功能，提供FC與iSCSI兩種SAN主機通道的支援。

FalconStor擁有整合了儲存伺服器硬體的NSS VS系列產品，包括內含硬碟的應用伺服器與不內建磁碟空間的閘道器兩種款式；而DataCore則僅提供軟體產品，用戶必須另外購買伺服器硬體與之搭配。

另一家廠商是Oracle，該公司的Sun ZFS儲存伺服器系列是一種與NetApp產品相似，同樣是以NAS為基礎的整合式儲存產品，系統底層以Sun著名的ZFS檔案系統為基礎，可透過系統軟體功能提供NFS、CIFS等檔案存取，亦可透過FC與iSCSI Target功能支援SAN區塊存取，還支援應用在高效能運算領域InifiniBand介面，另外系統軟體亦能提供豐富的附加應用。

本土廠商的相關產品逐漸增加

臺灣廠商的相關產品，目前可分為SAN磁碟陣列形式與NAS形式兩大類。

在NAS型式產品方面，目前幾乎所有國內NAS廠商的產品，無論是低階入門型或企業級，甚至是桌上型機型，都可透過內建的iSCSI Target軟體功能提供有限的SAN支援。

而能提供FC Target的NAS產品，目前已知只有普樺proNAS儲存伺服器產品的部份機型—這除了要求在系統韌體中嵌入FC Target功能外，硬體上也必須提供FC HBA，需要的成本相當高，因此實際採用的廠商並不多。

在SAN磁碟陣列類型產品方面，目前國內幾家較大的廠商都能提供同時擁有FC與iSCSI兩種主機埠的產品。如普安的ESVA與EonStor DS兩個產品系列中，都有同時支援FC與iSCSI兩種區塊存取協定的機型。

喬鼎的VTrak家族中的S3000系列，亦能同時支援FC與iSCSI，而特別值得一提的是，喬鼎VessRAID家族中的1000f系列與1000i系列都有橫跨SAN與NAS的支援能力，其中1000f系列能同時支援FC、iSCSI區塊存取與CIFS、NFS等檔案存取，1000i系列則支援iSCSI與CIFS、NFS等以乙太網路為基礎的區塊或檔案存取。

新架構帶來新應用

所謂條條大路通羅馬，要達到相同的目的，可以有許多不同路徑選擇。同樣的，要在單一機型上實現不同儲存介面的支援，亦存在著多種方法，在這眾多方法中，特別值得一提的是EMC VNXe系列率先引進的虛擬機器架構。

如邊欄中所述，VNXe利用在控制器中運行多個虛擬機器，分別執行提供NAS與SAN服務的作業系統，藉此達到同時支援SAN與NAS的目的，而這種架構也帶來更多應用上的可能性。

磁碟陣列的控制器實際上可看作是一種濃縮、精簡的伺服器，既然能在控制器中以虛擬機器執行NAS與SAN的作業系統與服務軟體，讓控制器分別扮演NAS與SAN的角色，顯然的，只要硬體資源足夠，則同樣也能透過虛擬機器的方式，讓控制器執行其他類型應用伺服器的系統軟體，從而扮演其他類型的應用伺服器角色。

換言之，VNXe這種以虛擬機器為基礎的控制器架構，帶來了「通用控制器」或「通用應用伺服器」的可能性，由於不同應用伺服器的底層硬體需求大致上是相似的，我們可以設想，以同一臺控制器硬體，只要透過虛擬機器執行不同的應用伺服器軟體，便能讓該控制器提供不同類型的服務。

如在虛擬機器中執行重複資料刪除應用伺服器、連續資料保護（CDP）應用伺服器的系統軟體，或是備份軟體，則該控制器便能扮演重複資料刪除、CDP或備份伺服器的角色。

只要變更虛擬機器中執行的系統軟體類型，甚至還可讓控制器跨出儲存以外的應用領域。

若前述「通用控制器」或「通用應用伺服器」的構想成真，還可能帶來全新的銷售服務模式，用戶只需購入一種控制器硬體搭配磁碟櫃等週邊，然後選購內含不同應用軟體的虛擬機器套件包，就能讓控制器提供各式各樣的服務，從而一統資料中心各式各樣應用伺服器的底層架構。

11家主要儲存廠商產品線對各儲存協定的支援程度

整合SAN與NAS的5個層次

區塊與檔案是兩種基本儲存型態，提供這兩種存取需求的SAN與NAS則是企業儲存環境中的基礎設備，在這兩種設備構成的基礎環境上，再建立起各式各樣的儲存應用。

要得到SAN與NAS兩種服務，最簡單的方式就是分別購入兩種類型的產品，但這也會造成建置成本與管理負擔的增加，為解決這個問題，便產生了整合SAN與NAS的需求。

按整合程度的深淺，我們可以把SAN與NAS的整合分為5個層次：

（一）未整合，SAN與NAS各自獨立

這種架構雖然最為直接了當，不同設備各司其職，但有幾個明顯問題：首先，購入與維護多套產品的成本相對較高；其次，管理者負擔較重，必須管理多種不同設備；第三，無法在各設備之間調節硬體資源，限制了磁碟空間利用率，以及控制器運算資源的發揮。

（二）SAN的整合

相較於橫跨SAN與NAS的整合，先行整合SAN是較為容易的作法。對於SAN磁碟陣列控制器來說，iSCSI與FC的差別只在於前端主機埠不同，並不影響到I/O處理器與後端磁碟介面，只要控制器同時搭載乙太網路與FC控制器晶片，系統韌體也同時提供iSCSI與FC Target功能，就能讓控制器支援FC與iSCSI兩種主機埠。目前市場上，也已有許多能同時支援iSCSI與FC介面的SAN磁碟陣列。

完成了SAN的整合後，下一個階段便是SAN與NAS間的整合。

（三）SAN與NAS的初步整合：SAN磁碟陣列+NAS閘道器

在這個架構下，NAS閘道器就等同於SAN磁碟陣列的一臺前端主機，NAS閘道器本身不配置獨立的磁碟（只有開機用的儲存裝置），而由SAN磁碟陣列負責向NAS閘道器提供空間，NAS閘道器再把儲存空間格式化為特定檔案系統，並透過CIFS、NFS等協定分享給前端主機。

藉由這種架構，可靈活的在SAN與NAS間調配磁碟資源，從而提高磁碟空間利用率，減少空間浪費。不過NAS閘道器本身與SAN磁碟陣列仍是兩個獨立系統，管理者的負擔仍沒有減輕。

在整合式儲存設備尚未普及前，對於同時兼有SAN與NAS需求的應用環境來說，這種架構是最被普遍採用的作法。

（四）SAN磁碟陣列+NAS閘道器：管理介面整合

硬體架構與（三）相同，但以一個共通管理平臺，來統合NAS閘道器與SAN磁碟陣列的管理，藉以減輕管理者的管理負擔。

（五）以單一控制器架構，來同時整合SAN與NAS

最徹底的整合，由單一控制器同時提供SAN與NAS類型的存取。這種架構不僅可以簡化儲存架構、減輕管理負擔，也能靈活地在不同存取通道間，調配磁碟與控制器運算資源。而且這種以單一控制器同時整合SAN與NAS的架構，也比SAN磁碟陣列+NAS閘道器的架構少了一種控制器，有利於降低購置與維護成本。

單一控制器整合SAN與NAS的三種實現方式

在資料存取流程中，區塊存取與檔案存取分別屬於兩個不同層次，彼此迥然有別，要讓單一控制器同時提供SAN與NAS兩種不同型態的存取功能，通常可有三種做法：

（一）以NAS為基礎，搭配SCSI Target軟體

NAS本身是以提供檔案共享存取服務為目的，不過只要在NAS應用程式中增加iSCSI與FC Target軟體，就能將磁碟區模擬為iSCSI或FC LUN，透過乙太網路或FC HBA提供給前端主機存取，如此也讓NAS成為一臺可兼顧SAN區塊存取應用的整合儲存設備。

當然要讓這些Target軟體發揮作用，還要有底層的硬體配合，iSCSI需要乙太網路，而FC Target則需要FC HBA。由於NAS本身同樣是使用乙太網路，因此增加iSCSI Target功能時，並不需要增加硬體方面的投資，反之若要提供FC Target功能，就得另外安裝FC HBA。

考慮到部署成本上的巨大差距，目前iSCSI Target在NAS上的應用遠比FC Target普遍。不管NAS是基於哪種作業平臺，都有許多開源或商用版iSCSI Target軟體可供選擇。

以當前最普遍被NAS廠商採用作為底層核心的Linux為例，就有SCST、STGT、IET與LIO等SCSI Target軟體可用，其中SCST與LIO還支援FC Target。而微軟在專供NAS廠商OEM使用的Windows Storage Server作業系統中，也內建了iSCSI Target功能，HP、Dell與其他許多廠商採用Windows Storage Server的NAS產品，都透過這個方式支援iSCSI存取。

這種架構在實作上相對較為簡單，採用者眾多，不過在區塊存取服務上，這種架構必須經過更多層的處理與轉換，效能與穩定性相對較缺乏保證。

（二）透過虛擬機器

要讓單一控制器同時提供NAS與SAN兩種截然不同應用服務，除了設法將兩種存取服務功能整合到同一個系統下之外，另一種更簡單的變通做法，便是透過虛擬化技術，將一臺控制器資源分割為多個虛擬機器，讓不同虛擬機器分別執行NAS與SAN服務。

在邏輯上，這種架構實際上仍是一臺獨立的NAS加上一臺獨立的SAN，不過兩者都是基於同一臺實體的控制器，邏輯上NAS與SAN彼此獨立，但兩者在實體上統合為一。

磁碟陣列控制器本身也是一種伺服器，隨著硬體效能的不斷提高，讓虛擬化的應用成為可能。

率先採用這種架構的是EMC剛推出的VNXe。VNXe採用雙控制器互相備援的架構，每臺控制器據說各自執行了5個虛擬機器，其中2個用於執行DART作業系統、2個執行Flare作業系統，最後1個用於執行Control Station。

DART與Flare兩種作業系統，分別用於提供NAS與SAN服務，2個DART與2個Flare虛擬機器中，1個Flare與1個DART用於處理本控制器的I/O，各自的另1個虛擬機器則是用於備援，當另一組控制器失效時，自動接手作業。

在這個架構中，執行DART的虛擬機器等同於一臺NAS閘道器，後端的磁碟由Flare虛擬機器負責管理，並向DART虛擬機器提供磁碟空間。

透過這種方式，EMC可在VNXe上沿用久經驗證、成熟可靠的DART與Flare作業系統（DART是Celerra系列NAS的作業系統，Flare則是CLARiiON系列SAN的作業系統），既保證了穩定性，也能沿用Celerra與CLARiiON豐富的附加應用軟體（前述關於EMC VNXe的敘述為外界推測，並非EMC官方說法）。

（三）利用磁碟陣列的開機作業系統

磁碟陣列控制器實際上也是一種伺服器，只是精簡了與儲存無關的元件，並且把所有元件都整合在一張控制器主機板上而已。

在軟體架構上，磁碟陣列也與其他類型的應用伺服器相似，系統韌體通常是安裝在Flash等開機裝置上，開機後會先帶起作業系統與開機檔案系統，然後執行磁碟管理程式，藉以提供各項儲存服務。由於底層所用的作業系統通常是嵌入式Linux或Windows，理論上只要搭配相對應的軟體元件，就能利用既有的磁碟空間提供檔案存取服務，讓磁碟陣列控制器充當NAS使用。

儘管前述方式在理論上可行，目前也有少數產品採用這種架構，不過考慮到磁碟陣列底層的嵌入式作業系統與相關元件，都不是為了NAS存取應用而設計，這種架構在檔案存取效能上較不能讓人滿意，並不適合當作線上存取用的NAS，但足以應付較不講求效能的近線用途。

我們如何進行測試：

這次採購特輯我們一共借測了5款整合式儲存設備，分別為HP的P2000G3 FC/iSCSI Combo、NetApp的FAS 3210、普安EonStor DS B24F-R2842-6、喬鼎VessRAID 1840f，以及普樺EN-2803S6H-NQX。

這5款產品涵蓋了幾種不同類型，其中普安B24F-R2842-6與HP P2000G3 Combo都是SAN類型的整合儲存產品，可提供FC與iSCSI兩種主機介面；NetApp FAS 3210、喬鼎VessRAID 1840f與普樺EN-2803S6H-NQX，則是橫跨SAN與NAS的整合式設備，不僅可提供FC與iSCSI兩種區塊存取主機介面，也支援透過CIFS、NFS等檔案傳輸協定的檔案共享存取。

從系統架構上來看，普安B24F-R2842-6、HP P2000G3 Combo與喬鼎VessRAID 1840f等三款產品都屬於磁碟陣列架構，而NetApp FAS 3210與普樺的EN-2803S6H-NQX則屬於以NAS為基礎的架構。

在控制器後端磁碟介面方面，全部5款產品都採用SAS介面，其中除了喬鼎VessRAID 1840f以外的4款產品，都能支援新的6Gb SAS規格，匯流排頻寬可較既有的3Gb SAS提高一倍。相較於去年底我們製作8Gb FC磁碟陣列採購特輯時，目前6Gb SAS規格在磁碟陣列上的應用已普及許多。不過除非是在硬碟數量非常龐大的環境，否則一般情況下，後端磁碟介面是3Gb或6Gb SAS，對效能的影響並不大。

測試平臺規格 微星X2-106S3R伺服器，Intel Xeon 5160 3.0GHz×2，2GB ECC記憶體，Windows Server 2003 R2 SP2，QLogic QLE2562 8Gb FC HBA，含2組8G FC埠。

測試方式 將全部硬碟均規畫成1個RAID 5磁碟區，然後在磁碟機上建立數個磁碟區，分別用於區塊存取與檔案存測試。

執行區塊傳輸測試時，將磁碟區透過FC與iSCSI埠掛載給前端主機，完成後，再透過LUN映射設定，改變使用的傳輸通道類型。

執行NAS傳輸測試時，則將磁碟區以系統預設檔案系統格式建立共享目錄，再由前端主機登入該目錄進行存取測試。

相關報導請參考「整合式儲存設備採購大特輯」