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        數(shù)字檔案共享建設(shè)中軟件定義存儲技術(shù)運用研究

        2018-01-23 22:00:23程龍吟福州大學檔案館
        浙江檔案 2018年10期
        關(guān)鍵詞:存儲技術(shù)檔案館定義

        程龍吟/福州大學檔案館

        檔案作為黨和國家重要的信息資源,在服務和推動社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。隨著檔案信息化進程的加快,各級各類檔案館和檔案形成單位形成了大量的數(shù)字檔案(包含電子檔案和檔案數(shù)字化成果)。要想充分發(fā)揮數(shù)字檔案優(yōu)勢,使全民全社會共享信息化成果,就要推動數(shù)字檔案打破時間和空間限制,實現(xiàn)館際共享、全民共享。

        1 數(shù)字檔案共享的內(nèi)涵

        數(shù)字檔案共享是指數(shù)字檔案在標準化、規(guī)范化并符合保密要求的基礎(chǔ)上,在不同層次、不同部門信息網(wǎng)絡系統(tǒng)間實現(xiàn)互聯(lián)互通并向社會提供服務[1]。

        在2016年4月網(wǎng)絡安全和信息化工作座談會上,習近平總書記提出要“打通信息壁壘,構(gòu)建全國信息資源共享體系,更好用信息化手段感知社會態(tài)勢、暢通溝通渠道、輔助科學決策”[2]。習總書記的講話為檔案事業(yè)的發(fā)展指明了方向:一是數(shù)字檔案館建設(shè)必須與實體檔案館建設(shè)同時進行;二是加快建設(shè)數(shù)字檔案共享體系,數(shù)字檔案應當成為國家信息資源共享體系的重要組成部分。目前,許多檔案館的信息化建設(shè)預算已達到數(shù)百萬甚至上千萬元,全國每年有50 億元以上的信息化市場容量[3]。這些數(shù)字檔案不能像大多數(shù)紙質(zhì)檔案那樣封存在檔案館內(nèi),檔案行業(yè)要改革創(chuàng)新,加快推進檔案信息從封閉走向開放,打造方便人民群眾查閱利用的開放型、多層次的數(shù)字檔案共享體系,實現(xiàn)檔案資源互聯(lián)互通。

        2 傳統(tǒng)存儲技術(shù)在數(shù)字檔案共享建設(shè)中的技術(shù)壁壘

        實現(xiàn)數(shù)字檔案共享,最重要的是實現(xiàn)信息的互聯(lián)互通和向社會提供服務。數(shù)字檔案自身的復雜性導致其在共享過程中出現(xiàn)各種技術(shù)難點:一是需要首先解決服務器存儲容量問題?!霸隽繑?shù)字化、存量電子化”的趨勢和政策使得檔案數(shù)量急劇增長,檔案數(shù)據(jù)的容量限制共享的范圍。二是需要重點解決異構(gòu)數(shù)字檔案資源整合問題。數(shù)字檔案有文本、圖片、視頻、音頻等多種類型,需要一種技術(shù)能整合所有異構(gòu)類型,并能按需提供利用。三是需要長期優(yōu)化數(shù)字檔案資源的整合、組織、關(guān)聯(lián)、導航與服務模式,實現(xiàn)數(shù)字檔案的智能化管理與服務。傳統(tǒng)存儲技術(shù)已無法滿足數(shù)字檔案海量容量、快速讀取、靈活管控、安全可靠、智能管理的存儲要求。以直連式存儲、存儲區(qū)域網(wǎng)絡、網(wǎng)絡附接存儲和對象存儲系統(tǒng)四種傳統(tǒng)存儲技術(shù)為例,它們在數(shù)字檔案共享方面無法解決的技術(shù)壁壘有以下幾點。

        2.1 基礎(chǔ)性能差

        概括來說,幾種傳統(tǒng)存儲技術(shù)在存儲容量、可擴展性、傳輸效率上各有缺陷。直連式存儲的缺點是存儲容量有限,它的存儲設(shè)備是分配給它所連接的計算機,如果存儲容量需求增加,就需要把更多存儲設(shè)備連接到計算機,然而受I/O接口的限制每臺計算機只能連接有限的存儲設(shè)備;存儲區(qū)域網(wǎng)絡的缺點是可擴展性差,其存儲設(shè)備需要建立專用的區(qū)域網(wǎng)絡,如需擴展則要額外購買光纖通道、網(wǎng)絡設(shè)備和主機適配卡,建維成本高;網(wǎng)絡附接存儲的缺點是傳輸效率不穩(wěn)定,其存儲設(shè)備通過標準的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)連接到一群計算機上,信息經(jīng)局域網(wǎng)傳輸,但當其他應用程序使用局域網(wǎng)傳輸時,網(wǎng)絡附接存儲的傳輸效率會大大降低;對象存儲系統(tǒng)的缺點是存儲對象分散到很多節(jié)點,由于更新不及時不完全會導致獲取的數(shù)據(jù)信息滯后。

        2.2 異構(gòu)存儲資源整合存在瓶頸

        傳統(tǒng)的存儲技術(shù)每種只能支持一種存儲方式,而不同存儲方式各有優(yōu)勢,需要配合用戶需求綜合利用、智能選擇;文件存儲(NAS)的形式適用于數(shù)據(jù)容量小情況下的資源共享,如高校內(nèi)部相關(guān)部門間進行學籍信息共享、教務課程信息共享等,其缺點是讀寫速度慢;塊存儲(Mass Storage)的形式類似于主機內(nèi)置硬盤,優(yōu)點是擴容廉價、讀寫傳輸速度快,但進行信息資源共享有難度;對象存儲(OSS)綜合了NAS和MS的優(yōu)點并具有良好的擴展性,但因其依賴REST調(diào)用,所以使用起來更為復雜;傳統(tǒng)存儲技術(shù)做不到整合所有的存儲方式,無法集中采集不同存儲方式的優(yōu)點,導致存儲空間孤立造成資源浪費,無法統(tǒng)一管理。

        2.3 智能性無法滿足

        智慧檔案是未來檔案管理的實現(xiàn)目標,要實現(xiàn)智慧化、一體化的管理與利用,就要求智慧檔案館各系統(tǒng)實現(xiàn)全面感知、智慧分析、互聯(lián)互通、協(xié)同處置,尤其是數(shù)字檔案共享平臺或數(shù)字檔案數(shù)據(jù)交換中心的數(shù)據(jù)能夠快速讀取、靈活感知、動態(tài)調(diào)整,達到智能化統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的目的。傳統(tǒng)的存儲技術(shù)無法滿足數(shù)字檔案共享中檔案管理利用智能化的需求,需要實現(xiàn)技術(shù)的升級換代。

        3 軟件定義存儲技術(shù)在數(shù)字檔案共享中的應用探索

        3.1 軟件定義存儲技術(shù)概述

        軟件定義存儲(Software Defined Storage)的誕生解決了傳統(tǒng)存儲技術(shù)的不足。官方尚未明確定義軟件定義存儲,因此它更是一種存儲理念,即在任何存儲上運行的應用都能夠在用戶定義策略的驅(qū)動下自動工作。事實上,在不少對信息化感知靈敏的行業(yè)中,虛擬化技術(shù)已經(jīng)逐步深入系統(tǒng)架構(gòu)后端,從服務器虛擬化向存儲虛擬化延伸。在檔案行業(yè),應用軟件定義存儲技術(shù)可以解決數(shù)字檔案共享中的技術(shù)難點。

        3.2 軟件定義存儲技術(shù)的技術(shù)特性與應用優(yōu)勢

        從目前全國檔案部門的情況來看,一方面全國沒有統(tǒng)一的檔案信息管理軟件可供選擇,各地檔案館根據(jù)自身需求依靠有關(guān)公司力量進行平臺軟件開發(fā)與維護,這樣不僅嚴重浪費資源,而且檔案軟件開發(fā)效率低下;另一方面檔案管理軟件標準不統(tǒng)一,各地檔案館選擇自認為符合標準的軟件應用于檔案信息化和檔案數(shù)字化工作,由于一個地方的檔案館和單位使用不同公司開發(fā)的管理軟件,存在標準不統(tǒng)一、維護工作沒有跟進的問題,造成檔案數(shù)據(jù)對接不暢,有的地方檔案數(shù)據(jù)在遷移時甚至會出現(xiàn)差錯或者丟失。各地在開展檔案數(shù)字化掃描工作中,由于追求速度以及節(jié)約成本,檔案數(shù)字化采用的格式也不同,有的為雙層PDF格式,有的為JPG、GIF格式。研究軟件定義存儲技術(shù)可以為打造適應未來發(fā)展需要的數(shù)字檔案存儲體系提供理論參考,并為推動數(shù)字檔案共享和檔案信息化建設(shè)提供技術(shù)支撐。

        3.2.1 存儲虛擬化或資源池化

        軟件定義存儲技術(shù)的顯著性能在于實現(xiàn)存儲虛擬化或資源池化,它將各種存儲資源虛擬化,并有效集成不同存儲類型的設(shè)備,組成虛擬資源池。具體應用在數(shù)字檔案共享領(lǐng)域時,可以利用軟件定義存儲技術(shù),通過一個網(wǎng)絡服務平臺如數(shù)字檔案共享平臺或數(shù)字檔案信息交流中心等,將各級各類檔案館中的數(shù)字檔案資源集成并存儲在虛擬資源池中。網(wǎng)絡服務平臺可以按需(如容量、性能、服務質(zhì)量、服務等級協(xié)議等)自動化使用存儲,以解決傳統(tǒng)存儲容量不足的問題。

        3.2.2 開發(fā)“元數(shù)據(jù)”訪問接口

        軟件定義存儲技術(shù)的存儲資源池中涵蓋主流的存儲類型,如SAN存儲、NAS存儲、對象存儲等。利用軟件定義存儲的資源池化技術(shù)可以開發(fā)分布式數(shù)據(jù)訪問接口,接口以“元數(shù)據(jù)”為基礎(chǔ),“元數(shù)據(jù)”與不同的存儲類型相互轉(zhuǎn)換,在不改變當前數(shù)據(jù)定義與存儲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)資源相互轉(zhuǎn)換。應用在數(shù)字檔案共享領(lǐng)域時,軟件定義存儲為異構(gòu)的檔案信息存儲類型開發(fā)基于“元數(shù)據(jù)”的分布式訪問接口,這樣就解決了數(shù)字檔案共享中存儲類型與接口難以管理利用的缺點,從而打破各個檔案館之間的信息壁壘,使信息在各個檔案館之間實現(xiàn)互聯(lián)互通,有效解決信息孤島的問題。

        3.2.3 數(shù)據(jù)中心智能管理

        智慧檔案館是未來檔案行業(yè)的發(fā)展方向,智能性要求須體現(xiàn)在檔案收集(征集)、整理、保管、鑒定、統(tǒng)計和利用的整個流程。數(shù)字檔案資源管理因海量、復雜、變化大等特征,人工已經(jīng)無法勝任,必須要實現(xiàn)資源的自動化管理,無需人工干預。軟件定義存儲集成3rd云化管理平臺,可以利用分析技術(shù)、分類技術(shù)和機器學習,對整個數(shù)字檔案共享中心內(nèi)的檔案資源進行配置,實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)中心資源的協(xié)作管理。同時軟件定義存儲與軟件定義網(wǎng)絡、軟件定義計算、軟件定義管理和軟件定義安全結(jié)合起來,形成軟件定義數(shù)據(jù)中心,為數(shù)字檔案共享提供更高級的智能化管理。

        3.2.4 硬件自主和軟硬件分離

        軟件定義存儲與傳統(tǒng)存儲最大不同在于軟硬件分離,軟件定義存儲以工作負載為核心,虛擬池自動配置資源,而傳統(tǒng)存儲以硬件為核心,數(shù)據(jù)中心依賴設(shè)備。軟件定義存儲既支持通用硬件也支持專用硬件的既有功能增強,還可以共用共享平臺提供的基礎(chǔ)設(shè)施。軟件定義存儲技術(shù)打破了服務器訪問限制,不用大投入購買指定存儲硬件或更高級別的相關(guān)硬件,可以減少投入、節(jié)約資源、提高效率。

        3.2.5 雙區(qū)域異地備份技術(shù)

        傳統(tǒng)存儲技術(shù)將數(shù)據(jù)信息備份在檔案館的自有服務器上,如果管理不當或發(fā)生不可預見的災害,將會導致服務器損毀,數(shù)字檔案信息的安全性得不到保障,更不用奢談維持日常的管理和利用服務了。而在軟件定義存儲技術(shù)下,數(shù)字檔案資源是虛擬化的,在劃分資源區(qū)域時每兩個區(qū)域備份對方所有的數(shù)字檔案信息,一旦某個區(qū)域發(fā)生意外,可以立即轉(zhuǎn)移到另一區(qū)域訪問,或從另一區(qū)域中恢復。所以軟件定義存儲技術(shù)在不額外增加備份設(shè)備的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份和容災措施,避免因地震、火災等不可抗因素造成的數(shù)字檔案資源毀壞,有效保證數(shù)字檔案資源的信息安全。

        4 軟件定義存儲技術(shù)為數(shù)字檔案共享“奠基”

        傳統(tǒng)存儲技術(shù)無法兼顧數(shù)字檔案共享需要的各項技術(shù)要求,而基于云存儲的軟件定義存儲技術(shù)為解決各類技術(shù)難點提供了方案。中國IMT-2020(5G)推進組組長、中國信息通信研究院副院長王志勤表示,軟件定義存儲技術(shù)可以打破傳統(tǒng)存儲系統(tǒng)由于軟硬件緊耦合造成的系統(tǒng)割裂狀態(tài),實現(xiàn)異構(gòu)存儲資源的整合。在信息大爆炸背景下,軟件定義存儲可使用舊的各類存儲設(shè)施,同時運用分布式處理技術(shù),最大化的增強系統(tǒng)存儲空間,提高系統(tǒng)的擴展性與靈活性,節(jié)約成本并實現(xiàn)資源的集中統(tǒng)一管理。

        雖然目前軟件定義存儲技術(shù)還處于初級階段,有許多問題需要解決,如版權(quán)、標準、技術(shù)等,但是其必定成為科技領(lǐng)域的又一次革命。在HypeCycle報告中[4],預測5到10年會大規(guī)模應用軟件定義存儲技術(shù)。軟件定義存儲是存儲技術(shù)發(fā)展的必經(jīng)之路,利用軟件定義存儲的擴展靈活、接口豐富、數(shù)據(jù)路徑多、軟硬件分離、自動存儲管理、服務分級管理、建維成本低等優(yōu)勢,探索數(shù)字檔案共享建設(shè)模式,包括資源管理與調(diào)度、策略配置、認證授權(quán)、壓縮加密、性能監(jiān)控、系統(tǒng)維護、備份恢復等,是我們加快數(shù)字檔案資源共享建設(shè)、改變檔案資源獲取和傳播方式的一個技術(shù)捷徑,必須高度關(guān)注,認真追蹤研究。

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