集中式SAN存储与分布式存储：架构、组件与对比

在当今的数据中心环境中，存储架构的选择对于确保数据的安全、可靠和高效访问至关重要。集中式SAN（Storage Area Network）存储和分布式存储是两种常见的存储解决方案，每种方案都有其独特的架构和组件。本文将深入探讨这两种存储方案的架构、组件以及它们之间的对比。

集中式SAN存储架构

集中式SAN存储采用“控制器+硬盘柜”的硬件架构，通过高速光纤通道连接服务器和存储设备。这种架构中，中高端存储设备通常支持多个控制器，以提供高可用性和性能。控制器之间通过PCIe总线或Infiniband网络进行互连，共享磁盘阵列和缓存资源。

组件

1. 机头（Controller）：机头是存储系统的核心部件，通常包含两个控制器用于互备，避免硬件故障导致整个存储系统不可用。控制器中的软件实现对磁盘的管理，将磁盘抽象化为存储资源池，然后划分为LUN（Logical Unit Number）提供给服务器使用。
2. 磁盘阵列（JBOD / RAID）：磁盘阵列是存储数据的物理设备，通过串联方式连接多个硬盘实现数据冗余和容错。常见的RAID级别包括RAID 0、RAID 1、RAID 5等。
3. 交换机（Switch）：交换机用于连接服务器和存储设备，实现光纤通道的连接和数据传输。

优势

1. I/O路径短、访问延迟小：由于集中式SAN存储采用直接连接的架构，服务器与存储设备之间的I/O路径较短，从而减少了访问延迟。
2. 高可用性和性能：多控制器设计提供了高可用性，确保在某个控制器发生故障时，其他控制器可以继续提供服务。同时，共享缓存资源提高了数据访问速度。
3. 掉电保护：传统SAN存储通过内置BBU电池或外置UPS实现掉电保护，确保缓存中的数据在掉电后不丢失。
4. 成熟的技术和稳定性：由于起步早和技术成熟，集中式SAN存储表现出足够的稳定性，对高IOPS、低延时和数据强一致性有很好的支持。

分布式存储架构

分布式存储采用“标准的x86服务器硬件+存储软件”的架构，将多个标准X86/ARM服务器通过高速以太网或Infiniband互连。通过分布式存储软件，服务器本地的HDD、SSD等存储介质被组织成统一的大规模存储资源池。

组件

1. 服务器（Server）：采用标准的x86或ARM架构服务器，每个服务器上安装有分布式存储软件。
2. 存储介质（HDD/SSD）：安装在服务器上的本地存储设备，用于实际存储数据。
3. 网络（Ethernet/Infiniband）：高速以太网或Infiniband网络用于连接各个服务器，实现数据的分布式存储和访问。

优势

1. 可扩展性：分布式存储的架构允许在线添加更多的服务器来扩展存储容量和性能。随着数据量的增长，可以轻松地增加服务器数量来满足需求。
2. 低成本：采用标准化的x86服务器硬件降低了总体拥有成本（TCO）。同时，分布式存储软件通常是开源的或具有较低的许可费用。
3. 灵活性：分布式存储能够支持多种数据类型和访问模式，包括结构化、非结构化和流数据。此外，它还可以根据不同的应用需求进行定制配置。
4. 高性能：分布式存储通过并行处理和负载均衡技术提高了数据访问速度和吞吐量。在处理大规模数据集时具有显著优势。
5. 高可用性和容错性：分布式存储通常具有自动容错和故障转移功能，确保数据的可靠性和系统的持续可用性。