服务器共享存储有什么用？

服务器共享存储是指多台服务器通过网络访问同一个集中式存储设备（如SAN或NAS）的技术，它允许多个服务器同时读写共享数据池，实现数据统一管理、资源高效利用和高可用性。

在构建现代IT基础设施，尤其是涉及多台服务器协同工作的环境（如虚拟化集群、数据库集群、高性能计算集群、企业应用服务器群）时，共享存储是一个核心且关键的技术概念，它解决了数据集中管理、高可用性、灵活扩展和资源高效利用的核心需求。

服务器共享存储是指一个或多个物理存储设备（如磁盘阵列、存储服务器）通过网络连接，被多台服务器同时访问和使用的存储解决方案，与传统的“直连存储”（DAS, Direct-Attached Storage，即存储设备直接通过SAS/SATA等接口连接到单台服务器）不同，共享存储打破了服务器与存储之间“一对一”的物理绑定关系，实现了“多对一”或“多对多”的访问模式。

核心目标：

• 数据集中化： 所有相关服务器访问同一份数据源，确保数据一致性,避免分散存储带来的同步难题。
• 资源池化： 存储容量和性能被抽象成一个资源池,可以按需分配给不同的服务器和应用。
• 高可用性： 当一台服务器故障时，其他服务器可以无缝接管其工作负载，访问同一份数据,实现业务连续性。
• 灵活性与可扩展性： 存储容量和性能可以独立于服务器进行扩展,服务器也可以根据需要动态添加或移除。
• 简化管理： 集中管理存储资源,降低运维复杂度和成本。

主要的服务器共享存储实现技术

实现服务器共享存储主要有两种主流技术路径：

1. 网络附加存储

   • 原理： NAS设备本身是一个独立的、功能完备的文件服务器，拥有自己的操作系统（通常是精简的专用OS）和文件系统，它通过标准的网络协议（主要是NFS和SMB/CIFS）向网络上的客户端（包括服务器）提供文件级的存储访问服务。
   • 访问方式： 服务器像访问本地文件夹一样，通过网络挂载NAS设备共享出来的目录（如 \\NAS-Server\Share 或 /mnt/nas/share）。
   • 特点：
     • 易用性高： 部署和管理相对简单,利用现有IP网络即可。
     • 跨平台性好： NFS支持类Unix/Linux系统，SMB/CIFS支持Windows系统,混合环境兼容性强。
     • 文件级共享： 非常适合共享文档、虚拟机镜像（如VMware ESXi通过NFS挂载）、用户主目录、媒体文件等。
     • 性能： 传统上受限于网络协议开销和NAS设备处理能力，但随着高速网络（10GbE, 25GbE, 40GbE, 100GbE）和高性能NAS设备的普及，性能已大幅提升,能满足许多企业级应用需求。
   • 典型应用场景： 文件共享服务、虚拟化平台（存储虚拟机文件）、备份存储库、内容分发、中小型数据库（对性能要求不极致时）。

2. 存储区域网络

   • 原理： SAN提供的是块级的存储访问，它将存储设备（磁盘阵列）通过专用的高速网络（光纤通道或以太网）连接起来，形成一个独立的存储网络，服务器通过主机总线适配器连接到SAN网络，并能够像访问本地硬盘一样，直接访问SAN存储池中划分出来的逻辑卷（LUN）。
   • 访问方式： 服务器操作系统识别到SAN提供的LUN作为本地块设备（如 /dev/sdb 或 Windows中的新磁盘）,需要服务器自己在其上创建并管理文件系统。
   • 特点：
     • 高性能、低延迟： 专用网络（尤其是FC SAN）和块级访问方式提供了极高的IOPS和吞吐量，以及非常低的延迟，非常适合对性能要求苛刻的应用（如大型数据库OLTP/OLAP、高性能计算、关键业务应用）。
     • 块级访问： 提供最底层的磁盘访问，灵活性高,服务器可以完全控制文件系统和数据布局。
     • 可扩展性强： SAN架构易于扩展存储容量和性能，并支持高级功能如快照、克隆、远程复制等。
     • 复杂性较高： 需要专用的网络设备（FC交换机或支持iSCSI/FCoE的高端以太网交换机）、HBA卡，配置和管理相对复杂,成本通常也更高。
   • 主要协议：
     • 光纤通道： 传统高性能SAN的标准，使用专用光纤通道协议和硬件（FC HBA, FC交换机）,提供极致的性能和可靠性。
     • iSCSI： 利用标准IP网络（以太网）传输SCSI命令，实现块级存储访问，成本低于FC，部署更灵活，随着高速以太网普及，性能已接近甚至达到FC水平,是目前非常主流的SAN实现方式。
     • FCoE： 一种融合技术，在以太网上封装FC帧，试图融合FC和以太网的优势，但部署相对复杂,普及度不如iSCSI。
   • 典型应用场景： 大型数据库（Oracle, SQL Server, SAP HANA）、关键业务应用服务器、需要极致性能的虚拟化平台（如VMware vSAN的底层存储）、高性能计算集群。

共享存储 vs. 直连存储：关键优势

选择共享存储的考虑因素

为服务器环境选择合适的共享存储方案,需要综合评估以下关键因素：

1. 性能需求：
   • 应用对IOPS（每秒输入/输出操作数）、吞吐量（MB/s, GB/s）和延迟的要求有多高？
   • 高性能需求（如大型数据库）通常指向SAN（FC或高性能iSCSI）。
   • 中等或文件级需求（如文件共享、一般虚拟化）NAS或中端iSCSI SAN可能足够。
2. 访问模式：
   • 应用需要文件级访问（NFS/SMB）还是块级访问（SAN）？
   • 虚拟机存储：现代虚拟化平台（VMware, Hyper-V, KVM）通常同时支持NAS（NFS/SMB）和SAN（iSCSI, FCoE, FC）作为后端存储。
3. 业务规模与扩展性：
   • 当前和未来预期的数据增长量？
   • 需要多高的扩展灵活性？是容量优先、性能优先,还是两者都需要？
   • SAN和NAS通常都提供良好的纵向（Scale-Up）和横向（Scale-Out）扩展能力。
4. 高可用性与容灾要求：
   • 对业务连续性的要求级别？允许的RTO（恢复时间目标）和RPO（恢复点目标）是多少？
   • 共享存储是实现服务器高可用的基础，还需考虑存储设备本身的高可用性（双控制器、冗余路径）、快照、克隆、以及远程复制（同步/异步）等高级功能。
5. 预算：
   • 初始购置成本（硬件、软件许可、HBA卡、交换机）？
   • 持续的运维管理成本（人员、维护、升级）？
   • NAS通常入门成本较低，FC SAN成本最高，iSCSI SAN介于两者之间。
6. 现有基础设施与技能：
   • 现有的网络架构（是否有独立的、高性能的网络可用于存储？）？
   • 运维团队对FC、iSCSI、NFS、SMB等技术的熟悉程度？
7. 数据保护与安全：
   • 存储解决方案内置的数据保护机制（快照、复制）？
   • 访问控制、加密（传输中加密、静态加密）能力？

部署与运维建议

• 网络隔离： 强烈建议为存储流量（尤其是SAN和性能敏感的NAS）使用独立的物理网络或VLAN，避免与业务网络流量争抢带宽,保证性能和稳定性。
• 冗余设计： 无论是存储设备本身（双控制器、冗余电源风扇）、网络连接（多路径）、还是服务器到存储的访问路径，都应设计冗余,消除单点故障。
• 性能监控： 持续监控存储系统的性能指标（IOPS、吞吐量、延迟、队列深度、缓存命中率等）,及时发现瓶颈并进行优化。
• 容量规划： 定期评估存储使用情况，进行前瞻性的容量规划,避免空间耗尽影响业务。
• 备份与恢复： 共享存储是数据的集中地，必须实施完善的备份策略（包括利用存储快照）并定期测试恢复流程。
• 安全加固： 严格配置访问控制列表（ACL），限制只有授权的服务器和用户能访问存储资源,启用必要的加密功能。

服务器共享存储是现代数据中心不可或缺的基石，它通过集中化、池化存储资源，为多台服务器提供高效、可靠、灵活的数据访问能力，是实现业务高可用性、简化运维管理、支撑业务敏捷发展的关键技术，在选择具体的共享存储方案（SAN或NAS）时，务必深入分析业务需求、性能要求、预算限制和运维能力，以找到最适合自身环境的解决方案，理解共享存储的原理、技术和选型要点，对于构建健壮、高效和面向未来的IT基础设施至关重要。

引用说明：

• 本文中关于NAS和SAN的基本定义、协议（NFS, SMB/CIFS, iSCSI, FC, FCoE）以及它们的特点描述，参考了业界广泛认可的技术标准和文档，
  • SNIA (Storage Networking Industry Association) 的存储基础知识和白皮书。
  • 主流存储厂商（如Dell EMC, NetApp, HPE, IBM, Pure Storage）的技术文档和最佳实践指南。
  • 虚拟化平台（VMware, Microsoft Hyper-V, Citrix, Red Hat Virtualization）关于存储配置的官方文档。
• 性能指标（IOPS, 吞吐量, 延迟）的定义和重要性参考了存储性能评估的通用标准和方法。
• 高可用性、容灾（RTO, RPO）、数据保护（快照、克隆、复制）的概念和实践基于行业通用的业务连续性和灾难恢复框架。