存储在线集群NAS系统使用一个并行运行在多个NAS节点上的分布式文件系统。数据和数据元可以条带化的存放在集群以及存储子系统的数据块上（直接附加存储 DAS或者SAN环境中）。集群同样也提供了从集群任意节点到所有数据的访问而不去关心集群节点具体的物理位置。对于用户和应用本身来说，节点的个数以及位置都是透明的。
虽然集群看起来和文件虚拟化很像，但最不同的地方在于所有的系统节点必须来自同一厂商另外配置也必须相同。当然也有一些例外的情况，包括BlueArc公司的Titan和Mercury系列以及NetApp公司的Ontap GX。
一般来说，集群的NAS系统能实现透明复制以及容错功能，这样来说，一旦一个或者多个节点发生故障，系统会继续工作而不会丢失数据。集群NAS系统也由于可扩展到数百TB甚至更大的存储空间而闻名。
集群NAS系统包括BlueArc公司的Titan和Mercury系列，EMC 公司Celerra 系列中带有多链路文件系统（MPFS）的NS-960，Exanet公司的ExaStore，HP公司的Ibrix Fusion和StorageWorks 可扩展NAS（前身是PolyServe），HDS公司的HNAS和3200系列，IBM公司的扩展文件服务，Isilon系统的IQ，NetApp的Ontap GX, Panasas公司的ActiveStor和Scale Computing的SN系列。
集群NAS系统优势
支持线性扩展到更多节点和实现高容量，支持管理数百万至十亿个文件目标； 吞吐量和每秒输入输出由多个节点累加
易于扩展
按照购买节点数量来决定架构大小
内嵌容错功能
集中化的统一管理
便利的数据保护
文件访问方便
集群NAS系统劣势
淘汰并取代的方案难以实施； 不能重新使用当前NAS系统
不支持异构NAS系统
不能将数据从当前NAS系统迁移到集群上
较高的硬件和许可费用，但可能会被较低的管理成本所抵消
集群NAS系统在解决大多数网络负载存储扩展方面遇到的挑战上起到了关键的推动作用。它消除了或者最大程度上减轻了多系统下由于架构的庞大造成的管理问题。用户和应用对文件的访问页因为内嵌的负载均衡而更为简易，同时架构中也包含了数据保护以及数据复制的功能。集群的NAS在存储层级上稍显遗憾，虽然使用上会简便些但并没有真正实现流程的自动化。（EMC Celerra系列中通过Rainfinity实现FAST的NS-960除外 ）