〔摘 要〕本文介紹了NAS、SAN及基于IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等多種存儲(chǔ)技術(shù)，以華東交通大學(xué)圖書館存儲(chǔ)現(xiàn)狀為例，提出IP SAN架構(gòu)改造思路，并針對(duì)其安全性、容災(zāi)性等提出研究對(duì)策。

〔關(guān)鍵詞〕NAS；IP SAN；數(shù)字圖書館；網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１０．１２．０２２

〔中圖分類號(hào)〕Ｇ２０２ 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕Ｂ 〔文章編號(hào)〕１００８－０８２１（２０１０）１２－００８１－０３

Study on the Network Storage Based on IP SAN Digital LibraryLe Yu

（Library，East China Jiaotong University，Nanchang 330013，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Storage technology like NAS，SAN and Network Storage based on IP were presented in this paper.With the example of storage situation for library of east china jiao tong university，the author put forward the thought reconstruction of IP SAN Frame and brought up suggestion according to its security and disaster recovery ability.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕NAS;IP SAN;digital library;network storage

當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，存儲(chǔ)技術(shù)正發(fā)生著革命性的變化，存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)成為IT系統(tǒng)中一個(gè)獨(dú)立的層次，像網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)和服務(wù)器系統(tǒng)一樣，存儲(chǔ)也形成了獨(dú)立的存儲(chǔ)系統(tǒng)。圖書館電子文獻(xiàn)資源的不斷引進(jìn)及自主數(shù)字資源的開發(fā)使得存儲(chǔ)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，對(duì)圖書館存儲(chǔ)系統(tǒng)I/O請(qǐng)求以及系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性的要求也越來越高［１］。因此，對(duì)于建設(shè)一個(gè)功能完整而又高效能的存儲(chǔ)管理系統(tǒng)來說，如何根據(jù)實(shí)際規(guī)模和應(yīng)用需求合理地規(guī)劃存儲(chǔ)體系，實(shí)現(xiàn)真正統(tǒng)一有效的管理和資源共享，是我們?cè)诮ㄔO(shè)數(shù)字化圖書館存儲(chǔ)系統(tǒng)中所必須面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題。

１ 圖書館存儲(chǔ)現(xiàn)狀及存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)概述

隨著圖書館數(shù)字化進(jìn)程的加快，圖書館對(duì)數(shù)字化資源的投入逐漸增多，存儲(chǔ)系統(tǒng)作為支撐整個(gè)體系硬件平臺(tái)中最核心的部分，它必須能夠滿足不斷增長的海量存儲(chǔ)空間的需求。然而，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)架構(gòu)DAS(Direct Attached Storage) 直接將存儲(chǔ)設(shè)備連接到服務(wù)器上，如磁盤、磁盤陣列、磁帶機(jī)、光盤塔等，僅通過并行SCSI總線與特定的主機(jī)連接，存儲(chǔ)設(shè)備只能被該主機(jī)直接訪問和控制，其他主機(jī)訪問這些設(shè)備的數(shù)據(jù)則必須通過主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)，而當(dāng)需要增加存儲(chǔ)容量時(shí)就必須增加SCSI的HUB用以進(jìn)行連接，對(duì)于大數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)使用多個(gè)DAS系統(tǒng)，就存在著信息孤島、與數(shù)據(jù)的不統(tǒng)一等現(xiàn)象。因此現(xiàn)有存儲(chǔ)系統(tǒng)可訪問性差、存儲(chǔ)空間不足、管理性能低下、擴(kuò)展系統(tǒng)費(fèi)用高等問題已經(jīng)成為阻礙數(shù)字圖書館發(fā)展的一個(gè)瓶頸。為了適應(yīng)數(shù)字信息量的迅速增長，滿足多種平臺(tái)的互操作要求和數(shù)據(jù)共享，NAS及SAN架構(gòu)的存儲(chǔ)系統(tǒng)孕育而生。

１.１ NAS(Network Attached Storage)網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)

近幾年開始流行的NAS存儲(chǔ)架構(gòu)以其可靠穩(wěn)定的性能、特別優(yōu)化的文化管理系統(tǒng)和低廉的價(jià)格占有了一定的市場(chǎng)份額。NAS采用信息技術(shù)中流行的嵌入式技術(shù)，將存儲(chǔ)設(shè)備直接連接到網(wǎng)絡(luò)上供服務(wù)器共享，設(shè)備采用優(yōu)化的32位或64位開放源碼、Windows操作系統(tǒng)，具多線程、多任務(wù)的處理能力，有效釋放了服務(wù)器的總線資源，全力支持了I/O存儲(chǔ)。NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)亦可以看成是一種專用的網(wǎng)絡(luò)文件存儲(chǔ)及文件備份設(shè)備，一種專門優(yōu)化了的文件服務(wù)器加上大容量存儲(chǔ)［２］。SAN模式利用用戶現(xiàn)有的局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，用戶無需改造現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，就可通過不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)入相同的文檔，大大節(jié)省了用戶在存儲(chǔ)上的投資。

１.２ SAN(Storage Area Network)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

作為解決企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)的有效方案，SAN以其存儲(chǔ)效率高、使用靈活、管理方便而為廣大用戶接受。SAN將傳統(tǒng)的DAS結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)設(shè)備只為某個(gè)服務(wù)器專用的模式改為了網(wǎng)絡(luò)上所有服務(wù)器共享的模式，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理都是集中在SAN網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行，不占用服務(wù)器運(yùn)算處理的網(wǎng)絡(luò)帶寬，數(shù)據(jù)則是以數(shù)據(jù)塊的形式訪問，從結(jié)構(gòu)上解決了NAS數(shù)據(jù)訪問對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬占用的問題［３］。在SAN架構(gòu)中，服務(wù)器與存儲(chǔ)間的通訊采用SAN，而PC與服務(wù)器間的通訊采用的是LAN。采用SAN適合服務(wù)器與存儲(chǔ)間大容量數(shù)據(jù)傳送，而PC與服務(wù)器間的數(shù)據(jù)交換，LAN又可以發(fā)揮其靈活的優(yōu)勢(shì)。

SAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得整個(gè)系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量和處理能力得以按客戶的需求不斷擴(kuò)大，用戶可以自由增加磁盤陣列、磁帶庫和服務(wù)器等設(shè)備，為大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸而專門設(shè)計(jì)的光纖通道技術(shù)，也具有很高的連接速度和處理能力。正因?yàn)镾AN具有海量的擴(kuò)充能力，不受帶寬的限制，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下數(shù)據(jù)快速增長與多樣性的要求，因此對(duì)于高效的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)共享系統(tǒng)來說，基于SAN的存儲(chǔ)平臺(tái)無疑是一種理想的選擇。

２ 基于IP的SAN技術(shù)

IP SAN存儲(chǔ)方案采用iSCSI存儲(chǔ)技術(shù)，以磁盤陣列、虛擬存儲(chǔ)交換機(jī)為存儲(chǔ)平臺(tái)，是一種在傳統(tǒng)的SAN結(jié)構(gòu)中，以IP協(xié)議替代光纖通道協(xié)議，構(gòu)建結(jié)構(gòu)上與LAN隔離，而技術(shù)上與LAN一致的新型SAN系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的分散直接存儲(chǔ)方式不同的是，它采用集中的存儲(chǔ)方式，極大提高了存儲(chǔ)空間的利用率，方便用戶的維護(hù)管理。IP SAN本地IP存儲(chǔ)技術(shù)采用一體化的管理界面，使得IP SAN可以和IP網(wǎng)絡(luò)完全整合，普通服務(wù)器或PC機(jī)只需要具備網(wǎng)卡即可以共享、使用大容量的存儲(chǔ)空間。

IP SAN利用無所不在的IP網(wǎng)絡(luò)，一定程度上保護(hù)了現(xiàn)有投資，以往用戶在IP LAN上獲得的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)、技巧都可以直接應(yīng)用在IP SAN上。由于IP存儲(chǔ)超越了地理距離的限制，IP能延伸到多遠(yuǎn)，存儲(chǔ)就能延伸到多遠(yuǎn)，這種技術(shù)更進(jìn)一步地模糊了本地存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)的界限，十分適合于對(duì)現(xiàn)存關(guān)鍵數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程備份［４］。同時(shí)IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟，IP存儲(chǔ)減少了配置、維護(hù)、管理的復(fù)雜度，各種IP通用設(shè)備，保證了用戶具有非常廣泛的選擇空間。２０１０年１２月第３０卷第１２期基于IP SAN的數(shù)字圖書館存儲(chǔ)研究與探討Ｄｅｃ.，２０１０３ IP SAN架構(gòu)的圖書館存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)

近幾年高校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，特別是高校間的合并，圖書館一校多館的情況越來越多，各分館有著各自的一套服務(wù)系統(tǒng)，院系資料室有的也已經(jīng)建立了自己的工作系統(tǒng)。各個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)大都是相互孤立，沒有形成一體化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因此，圖書館網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)，建立以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為中心的SAN應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，是數(shù)字化圖書館發(fā)展的必然趨勢(shì)。

以筆者所在華東交大圖書館為例，目前館內(nèi)有服務(wù)器7臺(tái)，各服務(wù)器是典型的直接存儲(chǔ)(DAS)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有存儲(chǔ)量已達(dá)到12TB，但是每個(gè)服務(wù)器的存儲(chǔ)空間分配很不合理，主要包括館藏?cái)?shù)據(jù)(書目數(shù)據(jù)、讀者數(shù)據(jù)以及借閱記錄等)、各種全文圖書和全文期刊數(shù)據(jù)、隨書光盤數(shù)據(jù)、Web網(wǎng)頁和其他自建數(shù)據(jù)庫等，其中以電子圖書、電子期刊、Web資源的存儲(chǔ)量增長最快，幾乎達(dá)到了飽和狀態(tài)，并且有很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)庫是采用本地索引遠(yuǎn)程訪問的形式使用，而其它服務(wù)器的存儲(chǔ)空間又相對(duì)空余［５］。從實(shí)際應(yīng)用情況看，現(xiàn)有的服務(wù)器系統(tǒng)能力已明顯不足，尤為重要的是存儲(chǔ)系統(tǒng)在容量、性能和可靠性方面已經(jīng)不能滿足圖書館快速發(fā)展的步伐，整個(gè)存儲(chǔ)和管理都遇到了很大的問題。

３.１ 結(jié)合實(shí)際的IP SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)改造設(shè)想

在圖書館主控室建立存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以選用支持iSCSI協(xié)議的虛擬存儲(chǔ)交換機(jī)連接光纖磁盤陣列柜，共同來構(gòu)成IP SAN的核心端，作為整個(gè)數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)核心，只要接入局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都可以使用存儲(chǔ)系統(tǒng)里的存儲(chǔ)空間，使得整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)具有高擴(kuò)展性。光纖磁盤陣列采用雙控制器，兩臺(tái)磁盤陣列互為備份；兩臺(tái)存儲(chǔ)交換機(jī)進(jìn)行群集，提供雙機(jī)熱備負(fù)載均衡，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的高可靠性。在每個(gè)需要上傳數(shù)據(jù)的服務(wù)器上安裝iSCSI硬件卡、千兆以太網(wǎng)卡，構(gòu)成IP SAN的前端，與核心端對(duì)應(yīng)，存儲(chǔ)交換機(jī)采用2G的光纖存儲(chǔ)通道，保證高速數(shù)據(jù)傳輸能力。同時(shí)采用高性能千兆以太網(wǎng)交換機(jī)來保證系統(tǒng)的高性能。另外，所有支持SNMP協(xié)議的設(shè)備，例如磁盤陣列、存儲(chǔ)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等，都可以通過相應(yīng)的圖形化網(wǎng)絡(luò)管理軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行管理。在圖書館以外的其他部門(例如現(xiàn)代教育技術(shù)中心)設(shè)置遠(yuǎn)程控制服務(wù)器，建立可靠的遠(yuǎn)程容災(zāi)備份系統(tǒng)。圖１就是一個(gè)簡(jiǎn)單的IP SAN構(gòu)架的組網(wǎng)示意圖。

３.２ SAN存儲(chǔ)數(shù)據(jù)備份及容災(zāi)策略研究

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)對(duì)數(shù)字圖書館的海量數(shù)字資源實(shí)現(xiàn)了高可用性、存儲(chǔ)高性能和高安全性，其安全問題尤為引人注目?；赟AN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存在一定的安全隱患，電腦病毒、黑圖１ IP SAN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

客入侵、自然災(zāi)難等諸多因素，都有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失和毀損。一旦重要的數(shù)據(jù)被破壞或丟失，必然會(huì)對(duì)圖書館正常工作和讀者服務(wù)造成重大的影響，甚至是難以彌補(bǔ)的損失。惟一可以將損失降低到最小且行之有效的辦法莫過于對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，而異地容災(zāi)則是避免發(fā)生意外時(shí)數(shù)據(jù)損失的良方。考慮到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在使用過程中的安全性，筆者提出以下幾點(diǎn)對(duì)策：

３.２.１ 系統(tǒng)安全

對(duì)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)安全，目前應(yīng)采用訪問控制、用戶驗(yàn)證策略和反入侵策略等用于解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)漏洞的安全策略和協(xié)議，保證網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和可用性。對(duì)于Windows操作系統(tǒng)中的靜態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)置只讀權(quán)限，主動(dòng)采取預(yù)防病毒技術(shù)、檢測(cè)病毒技術(shù)和殺毒技術(shù)，提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體抗病毒能力，減少被病毒感染的機(jī)率，確保每天在系統(tǒng)中存取的數(shù)據(jù)不被病毒感染。

３.２.２ 數(shù)據(jù)備份

針對(duì)圖書館存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，選擇采用Server-Less備份操作，通過SAN網(wǎng)絡(luò)借助于SCSI-3擴(kuò)展復(fù)制命令，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程鏡像主機(jī)備份，使用軟件方式通過邏輯卷的復(fù)制實(shí)現(xiàn)本地邏輯卷和遠(yuǎn)程邏輯卷的數(shù)據(jù)同步，整個(gè)過程通過廣域網(wǎng)絡(luò)基于IP實(shí)現(xiàn)；刪除冗余的備份數(shù)據(jù)，相同的數(shù)據(jù)段信息只保存一次，用來減少數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量。嚴(yán)格數(shù)據(jù)備份工作制度化、科學(xué)化、壓縮備份時(shí)間，增加備份效率，避免因?yàn)楣芾韱T的誤操作導(dǎo)致備份數(shù)據(jù)損失。

３.２.３ 災(zāi)難恢復(fù)

主機(jī)非系統(tǒng)磁盤故障，使用RAID1、RIAD5技術(shù)的，直接熱替換硬盤，更換后從備份介質(zhì)恢復(fù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)盤故障或操作系統(tǒng)不能啟動(dòng)，則利用備份系統(tǒng)的鏡像文件恢復(fù)主機(jī)系統(tǒng)盤，同時(shí)啟用遠(yuǎn)程備份主機(jī)［６］。為確?；謴?fù)成功，必須建立簡(jiǎn)捷有效的災(zāi)難恢復(fù)程序，嚴(yán)格按照既定程序建立文檔，并與關(guān)鍵數(shù)據(jù)一起安全地異地保存，避免反復(fù)地恢復(fù)測(cè)試。

４ 結(jié) 語

信息技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了存儲(chǔ)技術(shù)的不斷更新，使用本地IP存儲(chǔ)技術(shù)擴(kuò)展已有的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，來構(gòu)建一套高效、完善的數(shù)字化圖書館數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，既能保證數(shù)據(jù)更易于管理、使用，滿足不同應(yīng)用系統(tǒng)的高效運(yùn)行，亦能解決當(dāng)前存儲(chǔ)容量嚴(yán)重不足和有效聯(lián)機(jī)備份空間。各高校圖書館可以針對(duì)各館具體情況選擇合適的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，或?qū)⒁延械牡退賵D書館數(shù)字網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)，作為數(shù)字圖書館建設(shè)中主流的技術(shù)選擇，IP SAN必將為讀者帶來更快速、更高效、更安全、更大容量的存取服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

［１］（美）Marc Farley.SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)［Ｍ］.孫功星，等譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［２］李靜，董倩.SAN與NAS融合技術(shù)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用研究［Ｊ］.現(xiàn)代情報(bào)，2009，(9)：101-103，120.

［３］王建平，龐海波，張志鳳.SAN技術(shù)在數(shù)字化圖書館網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用［Ｊ］.河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007，(1)：114-116.

［４］費(fèi)雪.iSCSI挑戰(zhàn)光纖通道SAN［Ｎ］.中國計(jì)算機(jī)報(bào)，2006-07-05，(27).

［５］袁建娟.IP SAN存儲(chǔ)技術(shù)在數(shù)字圖書館中的應(yīng)用［Ｊ］.圖書館學(xué)刊，2008，(2)：136-138.

［６］劉宏發(fā)，唐宏.網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)與災(zāi)難恢復(fù)技術(shù)［Ｍ］.電子工業(yè)出版社，2008.