陳小微，劉波永

（浙江樹人學(xué)院 藝術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310015）

NAS在藝術(shù)設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的應(yīng)用

陳小微，劉波永

（浙江樹人學(xué)院 藝術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310015）

由于性價(jià)比高、維護(hù)方便等原因，NAS作為當(dāng)今主要的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)之一，越來越受到人們的關(guān)注。本文通過對(duì)三種外掛存儲(chǔ)方式的比較，提出適用于藝術(shù)設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)室的NAS存儲(chǔ)方案，以有效解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及共享中存在的問題。

NAS；網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)；應(yīng)用

計(jì)算機(jī)作為現(xiàn)代設(shè)計(jì)的重要工具，在藝術(shù)設(shè)計(jì)類人才培養(yǎng)中占有十分重要的地位。由于專業(yè)的特殊性，大量實(shí)用性應(yīng)用軟件課程的開設(shè)，綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展，藝術(shù)設(shè)計(jì)類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室機(jī)房面臨的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量在成倍地增加，傳統(tǒng)的刻錄方法在其安全性、經(jīng)濟(jì)性、存儲(chǔ)性、便捷性等方面受到了挑戰(zhàn)。于是引入一種大容量、安全、方便的存儲(chǔ)方式，用來存儲(chǔ)學(xué)生作業(yè)與作品，滿足教學(xué)需要就顯得非常必要。

一、常用存儲(chǔ)方式的比較

隨著Internet應(yīng)用的不斷增長，信息存儲(chǔ)容量需求的增長速度超過了服務(wù)器處理能力的增長速度。一方面是服務(wù)器有限的內(nèi)部存儲(chǔ)容量，另一方面是不斷增長的存儲(chǔ)內(nèi)容，這就要求服務(wù)器的存儲(chǔ)能夠“外部化”，以適應(yīng)新的需要。目前，比較流行的外掛存儲(chǔ)有DAS、NAS、SAN三種模式，如圖1所示。

（1）直連式存儲(chǔ)（Direct Attached Storage,DAS）采用獨(dú)立的外接式存儲(chǔ)設(shè)備（如RAID，JBOD等）并通過標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)（如SCSI）與服務(wù)器連接，在一定程度上縮短了對(duì)存儲(chǔ)器件的讀寫操作的總體存取時(shí)間。但很明顯，直接依附在服務(wù)器上的DAS存儲(chǔ)共享是受限的且不能擴(kuò)展。另外，服務(wù)器往往要提供包括文件服務(wù)在內(nèi)的多項(xiàng)服務(wù)，而且同時(shí)管理著多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，結(jié)果導(dǎo)致其成為存儲(chǔ)系統(tǒng)的瓶頸。

（2）網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)（Network Attached Storage,NAS）指存儲(chǔ)設(shè)備通過集線器（Hub）或交換機(jī)（Switch）方便地接入到用戶網(wǎng)絡(luò)上，在功能上完全獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)上的主服務(wù)器，允許客戶機(jī)與附網(wǎng)存儲(chǔ)服務(wù)器之間直接的數(shù)據(jù)訪問。但因?yàn)镹AS是直接與網(wǎng)絡(luò)相連的，無疑在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞，其性能會(huì)大幅下降。所以NAS自身要受到網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的制約。

（3）存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Networks，SAN）指在計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)元素之間傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)，可以把SAN看作是一個(gè)主要用于存儲(chǔ)的子網(wǎng)，它工作在主網(wǎng)（一般是LAN）的后面，從事著與存儲(chǔ)有關(guān)的工作。[2]SAN技術(shù)的存儲(chǔ)設(shè)備是用基于光纖通道協(xié)議的專用網(wǎng)絡(luò)，由于光纖通道和LAN分開，不占用主網(wǎng)帶，性能很高。但構(gòu)建SAN成本高且管理和維護(hù)成本也很高，目前只有實(shí)力較大的企業(yè)構(gòu)建自己的SAN。

實(shí)驗(yàn)室的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)需要考慮整個(gè)系統(tǒng)的高傳輸速率、數(shù)據(jù)的大吞吐量、容錯(cuò)能力強(qiáng)、穩(wěn)定性等需求，通常采用SAN架構(gòu)，它是一種獨(dú)立于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)之外、幾乎擁有無限存儲(chǔ)容量的高速存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，但由于成本過高，并不適合作為我院實(shí)驗(yàn)室存儲(chǔ)方案。DAS由于附著在服務(wù)器上，對(duì)每個(gè)DAS設(shè)備的訪問只能通過數(shù)量非常有限的服務(wù)器來進(jìn)行，當(dāng)很多用戶同時(shí)對(duì)同一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)訪問時(shí)，相應(yīng)服務(wù)器的性能和數(shù)據(jù)存取時(shí)間都會(huì)受到很大的影響，所以也不予考慮。對(duì)于資金、場(chǎng)地有限的實(shí)驗(yàn)室，選擇NAS作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是比較理想的方式。

二、NAS的原理與結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)（NAS）即將存儲(chǔ)設(shè)計(jì)連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上提供數(shù)據(jù)和文件服務(wù)。從結(jié)構(gòu)上講，NAS是功能單一的精簡型計(jì)算機(jī)，因此，在架構(gòu)上不像個(gè)人計(jì)算機(jī)那么復(fù)雜，在外觀上就像家電產(chǎn)品，只有電源與簡單的控制鈕，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

NAS是一種專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器，它直接通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)向客戶段提供文件共享，它所連接的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)可以是局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，如圖3所示是一種比較典型的NAS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。NAS與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)相連，使用的是TCP/IP協(xié)議，當(dāng)需進(jìn)行文件共享和訪問時(shí)則利用NFS和CIFS以溝通Windows NT或MAC OS系統(tǒng)。NAS的這種結(jié)構(gòu)奠定了它自身的優(yōu)點(diǎn)，那就是配置靈活、管理方便，另外成本較低，不需要配置額外的網(wǎng)絡(luò)配件，只需將NAS產(chǎn)品直接通過網(wǎng)絡(luò)接口連接到網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上，簡單地配置一下IP地址。NAS可以應(yīng)用在任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中，主服務(wù)器和客戶端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的文件。

三、NAS的特點(diǎn)

1.海量存儲(chǔ)。NAS作為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，其首要的用途就是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。NAS可利用用戶現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和軟件、硬件資源，在原有的以太網(wǎng)絡(luò)上添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在NAS中為NAS設(shè)備，如文件器。這種方式基本上是啟動(dòng)NAS設(shè)備，運(yùn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，并將之與網(wǎng)絡(luò)相連即可。更高級(jí)的NAS設(shè)備可以支持網(wǎng)絡(luò)接口的熱安裝、存儲(chǔ)介質(zhì)的隨時(shí)增加和存儲(chǔ)備份等。

2.緩解服務(wù)器負(fù)擔(dān)。[4]NAS設(shè)備的設(shè)計(jì)就是為了能夠使通用服務(wù)器有更多的資源來為較為重要的用戶需求服務(wù)。NAS文件的文件器可以使耗費(fèi)CPU和網(wǎng)絡(luò)資源的文件服務(wù)功能轉(zhuǎn)移到專用的NAS設(shè)備上。文件服務(wù)是與系統(tǒng)的I/O對(duì)應(yīng)的，它在一般設(shè)備中也有較高的優(yōu)先權(quán)。這部分任務(wù)移交給NAS設(shè)備后，通用服務(wù)器就有更多的資源處理重要的任務(wù)，如電子郵件處理、遠(yuǎn)程處理等，并縮短系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。

3.管理維護(hù)簡單。NAS附帶有專用的系統(tǒng)管理與配置工具,絕大多數(shù)的NAS產(chǎn)品都支持Web管理，這樣的好處是管理方便，用戶在任何地方只要能夠上網(wǎng)就可以輕松地管理NAS設(shè)備。

4.擴(kuò)展性好。[5]系統(tǒng)集成的磁盤合并功能能使資源最大化,無需停頓網(wǎng)絡(luò)就可以在線增加存儲(chǔ)容量，只需要LAN的帶寬允許和避免限制其他LAN流量的要求。在需要增加存儲(chǔ)空間時(shí)，只需要在網(wǎng)絡(luò)上增加新的NAS設(shè)備即可，不影響網(wǎng)絡(luò)中的其他任何節(jié)點(diǎn)。

5.預(yù)置系統(tǒng)安全。預(yù)置軟件系統(tǒng)是指NAS產(chǎn)品出廠時(shí)隨機(jī)帶的操作系統(tǒng)或者管理軟件，如精簡的Windows2000系統(tǒng)、FreeBSD嵌入式系統(tǒng)、Linux嵌入式系統(tǒng)等。預(yù)置操作系統(tǒng)不需要通過文件服務(wù)器，明顯縮短了響應(yīng)時(shí)間，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的帶寬，大大提高文件訪問速度，盡可能減輕了網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的負(fù)擔(dān)，從而使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性。

四、NAS存儲(chǔ)方案的優(yōu)越性

對(duì)于多個(gè)服務(wù)器或多臺(tái)PC的環(huán)境，使用DAS方式設(shè)備的初始費(fèi)用可能比較低，但在這種連接方式下，每臺(tái)PC或服務(wù)器單獨(dú)擁有自己的存儲(chǔ)磁盤，容量的再分配困難；對(duì)于整個(gè)環(huán)境下的存儲(chǔ)系統(tǒng)管理，工作繁瑣而重復(fù)，沒有集中管理解決方案。而隨著網(wǎng)絡(luò)的迅速擴(kuò)展，DAS也很難滿足大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定的吞吐率、可靠、可擴(kuò)展、易管理等需求，于是NAS模式應(yīng)運(yùn)而生，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)開始向直接與網(wǎng)絡(luò)連接、單一功能服務(wù)器的方向發(fā)展。藝術(shù)設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)室選擇NAS作為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工具，基于以下考慮：

第一，網(wǎng)絡(luò)共享的數(shù)據(jù)類型。用戶基于使用需求，從不同平臺(tái)（如MAC、Windows等）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作，而NAS適用于不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跨平臺(tái)共享。

第二，存儲(chǔ)的性能、容量、成本需求。NAS結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、易于維護(hù)、總體擁有成本低，相比傳統(tǒng)直接連接存儲(chǔ)（DAS）方式，又具備性能上的優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)是基于NAS的快速以太網(wǎng)絡(luò)，教師機(jī)、學(xué)生機(jī)、服務(wù)器和NAS存儲(chǔ)設(shè)備都直接連接到總線上。如NAS選用了MaxTronic Orion410ST,共4塊硬盤，容量為2.8TB,它支持7×24小時(shí)不間斷工作，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室原有的蘋果服務(wù)器，則繼續(xù)承擔(dān)科學(xué)計(jì)算、BBS等服務(wù)。

第三，遠(yuǎn)程N(yùn)AS備份容災(zāi)。[6]一旦數(shù)據(jù)中心發(fā)生火災(zāi)、地震等災(zāi)難性事故，以往的服務(wù)器遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份的成本很高。而用NAS作為存儲(chǔ)備份，以應(yīng)付大量數(shù)據(jù)的快速存取和數(shù)據(jù)備份，只要將兩臺(tái)NAS設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)備份，如圖4所示。因?yàn)镹AS直接與網(wǎng)絡(luò)相連，支持TCP/IP協(xié)議，因此主機(jī)和備份機(jī)之間的距離不再受限制，一旦主機(jī)發(fā)生故障，即可通過備份機(jī)恢復(fù)全部數(shù)據(jù)。NAS遠(yuǎn)程備份的優(yōu)勢(shì)還在于它的兩端可使用不同的存儲(chǔ)設(shè)備，例如主機(jī)使用磁盤而備份機(jī)使用磁帶或是其他存儲(chǔ)設(shè)備，且成本很低。

相比以往的DAS存儲(chǔ)，基于NAS的實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）解決了用戶異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)共享問題。無論終端用戶使用的Windows還是MAC OS X操作系統(tǒng)，是普通PC機(jī)、eMAC還是小型工作站，都可以方便、安全地存取數(shù)據(jù)。

（2）用戶可以直接訪問NAS設(shè)備而無需通過服務(wù)器，減輕了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，把系統(tǒng)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)分離開，充分利用了網(wǎng)絡(luò)的帶寬。

（3）即使設(shè)備連接在以太網(wǎng)上的不同位置，管理員也可以使用同樣的軟件管理整個(gè)NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，降低了維護(hù)成本。

（4）當(dāng)今后數(shù)據(jù)資料日益膨脹，現(xiàn)有存儲(chǔ)無法滿足要求時(shí)，只需通過添加擴(kuò)展模塊即可實(shí)現(xiàn)更大的存儲(chǔ)容量，而無需另行購置設(shè)備，可節(jié)約預(yù)算成本。

多年實(shí)踐證明，NAS網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備具有多平臺(tái)環(huán)境的文件共享、易備份、易擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)，特別適合在藝術(shù)設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。

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（編輯：金冉）

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1673-8454（2010）19-0037-03