什么是文件服务器,它是如何工作的?

文件服务器

在企业中的文件服务器是一个中央存储库或工作空间,它允许连接设备上的员工直接或通过业务应用程序协作文件和文件夹。

简而言之的文件服务器

在企业中的文件服务器是一个中央存储库或工作空间,它使连接设备(如Windows PC、macOS或甚至移动设备)的员工能够访问文件和文件夹,并建立一个工作流程,以便每天协作进行业务相关工作。术语“文件服务器”通常与文档管理、文件存储库、文件共享或文件和文件夹协作可以互换。

访问文件服务器

通常情况下,访问文件服务器需要通过身份服务进行用户认证,并进一步通过权限结构来控制对特定文件和个别文件夹的查看(列表)、读取或写入(完全控制)。

从技术上讲,文件服务器指的是通用计算机网络中的一个中央服务器实例。然而,上文中提到的计算机网络通常指的是局域网(LAN),而不是广域网(云网络)。

什么是文件服务器?

作为软件组件,文件服务器是操作系统的一部分,例如Windows操作系统。文件服务器允许连接的客户端设备扩展其本地文件系统(例如C盘或D盘上的文件系统),以包括网络文件系统。诚然,通过网络访问文件的速度不如从本地C盘读取或写入文件快。但是,网络效应立即使得连接和授权的客户端代理可以进行基本操作,例如列出文件和文件夹、读取和写入文件,最重要的是,锁定文件以便于团队协作。文件服务器作为公司范围内协作平台的好处是巨大的。

服务器管理员需要定义谁是用户,用户可以访问哪些文件和文件夹集,以及访问权限。服务器管理员还需要定义版本和文件保留策略,并负责业务连续性,例如备份文件服务器。

Windows 文件服务器

如今,大多数企业在工作中都标准化使用Windows平台。最早可追溯至1990年代的Windows NT 3.1,Windows 文件服务器已发展至今日的Windows Server 2019。许多底层技术已经变革,微软也为Windows文件服务器产品线增添了许多功能。然而,一个核心主题依旧不变:理论上,Windows文件服务器仍属于公司总部的局域网。它总是更便于连接到同一局域网中的设备的员工进行访问。远程员工依赖于VPN(虚拟私人网络)将公司网络扩展到家庭和远程地点,以实现远程访问。

VPN 和远程访问

VPN的历史始于1996年。它是一种典型的客户端-服务器技术。首先,企业需要部署一个VPN服务器。其次,连接到互联网的终端用户需要安装一个VPN客户端代理。在VPN服务器的帮助下,并且客户端设备配置相应的设置后,用户可以远程访问文件服务器,即使用户在外出时也能访问和保存文件服务器上的文件。然而,VPN正逐渐成为企业用户的痛点。主要是因为VPN技术是一种将私有网络扩展到连接设备的技术。它迫使终端用户必须了解网络拓扑和技术,并且通常企业支持团队要处理远程工作者产生的与VPN相关的问题票证。

文件服务器是如何工作的?

对于任何可靠的文件服务器,基础是合适的计算资源、物理资源或虚拟资源。文件服务器通常按提供的存储空间量来衡量,通常以太字节(TB)范围或数百吉字节(GB)范围计算。然而,操作系统、内存和网络接口是文件服务器的重要组成部分。传统上,当存储空间由旋转硬盘提供时,文件服务器有固定的容量。通常,企业需要每3-5年购买一次存储容量。当他们购买文件服务器时,他们通常会预先购买使用量,以便为未来几年留出空间。如今,云存储技术和像存储空间直连这样的技术可以将多个文件服务器节点连接成一个文件服务器存储环,从而提供完整和容错的存储服务。我们还看到了高级的混合配置,如AWS存储网关,它可以将本地文件服务器的存储容量扩展到云存储服务,例如亚马逊S3(亚马逊简单存储服务)。

独特的网络协议负责文件服务器与客户端之间的通信。

SMB 协议

SMB 是 Windows 文件服务器和 Windows 客户端设备之间使用的协议,而 SAMBA 则在 Linux 客户端设备上实现,以便与 Windows 文件服务器通信。大多数 NAS 设备也实现了 SAMBA,充当本地文件服务器。

NFS协议

网络文件系统(NFS)是UNIX/Linux世界中的SMB协议对应物。默认情况下,基于UNIX/Linux的文件服务器会实现NFS协议,而大多数NAS设备也实现了SMB协议,因为大多数工作场所的员工使用的是Windows系统。

什么是服务器消息块协议(SMB 协议)?

服务器消息块协议(SMB 协议)由 IBM 在 20 世纪 80 年代创建,是一种在包含 Windows 和 macOS 设备的本地网络中使用的客户端-服务器通信协议。SMB 协议使应用程序——或应用程序的用户——能够访问远程服务器上的文件。因此,客户端应用程序可以打开、读取、移动、创建和更新远程服务器上的文件。SMB 协议是一种请求-响应协议,这意味着它在客户端和服务器之间传输多条消息以建立连接。SMB 的一个最受批评的特点是它非常“啰嗦”,意味着文件服务器和客户端设备频繁地进行逐包的请求-响应通信。截至本文撰写时,SMB 版本 3(v3)是最新的版本。v3 添加了许多优化,以提高通过互联网传输文件的性能和安全性。然而,由于 SMB 协议是以块级访问为设计理念(例如数据库程序的访问),它可以应用一些文件流技术。尽管如此,它无法完全减轻互联网上的啰嗦性。SMB 协议在 CIFS 和 SAMBA 中有两个兄弟版本,它们实现了 SMB 协议。

FTP协议

文件服务器通常通过文件传输协议(FTP协议)或加密的安全FTP(SFTP)在互联网上被访问。人们也可以使用加密的SCP(安全复制协议)和基于HTTP的WebDAV协议。然而,FTP是在万维网出现之前、HTTP协议流行之前设计的。它更难穿越防火墙,并且在不兼容的FTP服务器和FTP客户端代理之间存在字符编码问题。对于最终用户来说,使用VPN映射驱动器回到公司总部的文件服务器,比使用FTP更难。FTP是一种仍在使用中的过时协议。

WebDav 协议

WebDAV协议相比FTP或SCP有一个优势,因为它使用的是HTTP的标准端口(80),这是客户端已经开放的标准端口,并且可以使用世界广域网(www)。这使得它更容易穿越防火墙。然而,WebDAV协议并不像我们从当前云存储服务中看到的基于REST的协议那样现代。WebDAV方言相对冗长且复杂,这引入了WebDAV客户端和WebDAV服务器之间的不兼容问题。它是另一种过时的协议。

云端移动性

对于云存储服务而言,Windows Azure Files 和 AWS FSx 文件系统实现了 SMB 协议,主要用例是将 Windows 文件服务器工作负载迁移到云存储。

然而,更重要的是,随着包括 Dropbox、Google Drive 和 OneDrive 在内的一组云存储服务的普及,它们推广了从移动设备以及通过网络浏览器和远程设备访问文件和文件夹的理念,而无需使用 VPN!

云端移动性是未来的趋势,我们将看到文件访问协议扩展到包括通过网络浏览器和手机访问及共享。

文件服务器功能与选项

文件服务器的主要功能是允许多个用户访问存储在集中文件库中的文件。因此,文件服务器作为内部公司文件的中央存储介质非常受欢迎。用户通常通过一系列业务应用程序间接使用文件服务器,如QuickBook、AutoCAD、PhotoShop和Microsoft Offices。用户使用这些业务应用程序打开和保存文件到一组企业文件服务器。这些业务应用程序中的许多是数据库应用程序,如QuickBooks、Microsoft Access、Microsoft SQL Server和其他数据库程序。

映射驱动器和云存储

员工通过映射驱动器与企业文件服务器进行交互。这些在Windows上的映射驱动器或在macOS上的挂载卷,在Windows和macOS桌面界面上均可用。对文件的操作,如双击文件,通常会调用最合适的商业应用程序来打开文件。例如,Adobe Acrobat阅读器将被调用来打开.pdf后缀的文件。

在2020年,有一些关于文件服务器的高级话题值得一提。首先是Azure Files,它可以将本地Windows文件服务器扩展到Windows Azure云。其次是AWS存储网关,能够向本地文件服务器呈现一个iSCSI卷,以将本地文件服务器的存储容量扩展到AWS云。第三是Windows StorageSpace Direct,能够使用多个单节点Windows文件服务器来构建一个具有更大容量和更好容错能力的更大文件服务器。

文件服务器的优势

工作中的文件服务器

许多组织出于各种原因使用文件服务器,包括:

应用程序

大多数业务应用程序依赖于一个集中的文件服务器,以便为几个或所有员工工作

协作

文件服务器是员工共享日常工作项目(如状态报告、创意作品以及使用Excel、PowerBI等生成商业智能)的集中协作平台。

操作系统

组织标准化了包括域服务器和文件服务器在内的Windows工作环境。

管理

员工的工作配置文件在文件服务器上进行集中管理,以便在组织内部漫游。当用户登录到不同的工作站时,他们会看到相同的一组文件和文件夹。

使用文件服务器的另一个主要优势是,除了个人文档外,客户端设备不需要太多的存储容量或计算能力。公司可以将所有业务文件和备份存储在中央文件服务器上。而且,通过正确的组织(包括目录、文件夹等),用户自然能够更好地概览整个文件和文件夹结构。

文件服务器优势摘要:

  1. 应用程序 - 业务应用程序依赖性
  2. 兼容性 - 支持块级文件访问,确保100%的应用兼容性
  3. 组织 - 更好地组织文件
  4. 安全性 - 数据安全与卷影备份
  5. 控制 - 权限的集中管理
  6. 协作 - 方便的文件共享与协作
  7. 文件锁定 - 防止文件损坏和覆盖的文件锁定 
  8. 中央管理 - 客户端设备不需要太多存储容量
  9. 业务连续性 - 数据丢失预防和控制
  10. 无数据扩散 - 集中数据存储,拥有单一存储文件的地方

将文件服务器带回未来

上述优势证明了文件服务器对于一个组织有多么重要和有价值。在商业世界中,组织总是需要更多的存储容量、更好的
容错能力、更强大的数据安全性以及严格的法规遵从性。 

与此同时,组织机构也希望轻松增加存储容量、轻松设置安全性和合规性报告,并为远程和移动劳动力提供云端流动性。

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