淺論校園網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲的幾種解決方案

1、淺論校園網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲的幾種解決方案      要  隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展， 存儲數(shù)字媒體的技術(shù)手段也發(fā)生了很大的變化，本文介紹數(shù)字存儲系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的DAS、NAS、SAN三種存儲結(jié)構(gòu)， 淺析了校園網(wǎng)的高性能、高可靠、高擴展的網(wǎng)絡(luò)存儲結(jié)構(gòu)和解決方案。關(guān)鍵詞  DAS、NAS、SAN    存儲   解決方案目前，教育行業(yè)信息化正在不斷發(fā)展，各大高校校園計算機網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、普及和應(yīng)用工作不斷深入，數(shù)據(jù)存儲的矛盾日漸突出。首先，整體數(shù)據(jù)量和原先大量陳舊的數(shù)據(jù)難以存儲管理，各網(wǎng)段、多

2、平臺和異構(gòu)性導(dǎo)致數(shù)據(jù)難以共享和管理，數(shù)據(jù)量和并發(fā)擁護的快速增長導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲的負載和實時性差，同時，多媒體教育的普及對數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)存儲提出了更高的要求。1  高校網(wǎng)絡(luò)存儲需求分析在一些高校中，在大力普及現(xiàn)代教育技術(shù)的前提下，各專業(yè)教師對利用多媒體手段輔助教學(xué)熱情高漲，學(xué)院提供了眾多的多媒體教室為老師提供教學(xué)服務(wù)；但是豐富的多媒體教學(xué)課必然涉及大量的圖形、圖像和音頻視頻數(shù)據(jù)，而且，數(shù)據(jù)量不斷增長，這就決定原先服務(wù)器的存儲的存儲容量是遠遠不夠的?？傮w來看，一般高校的網(wǎng)絡(luò)存儲需求包括如下幾個方面：首先，它需要大容量的網(wǎng)絡(luò)存儲器，存儲教學(xué)科研過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)；對存儲平臺要求可以多用戶、多平臺

3、共享受數(shù)據(jù)和具有足夠的安全管理模式；要求能夠集中管理數(shù)據(jù)和有完善的數(shù)據(jù)保護措施；要求存儲平臺降低管理維護成本和使用費用，并具有良好的存儲可擴展性。服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲經(jīng)過了三個發(fā)展階段：直接外掛存儲（DAS）、網(wǎng)絡(luò)附加存儲（NAS）、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）。DAS是在以CPU為中心的計算為主時代的產(chǎn)物，適應(yīng)于最初計算機工業(yè)的發(fā)展，而對于SAN和NAS，其技術(shù)上最大的區(qū)別在于是采用專門的協(xié)議還是現(xiàn)有的IP技術(shù)，以及數(shù)據(jù)共享等問題的分別考慮，SAN的優(yōu)勢在于最初解決網(wǎng)絡(luò)帶寬問題的考慮，而NAS更側(cè)重于通用性和數(shù)據(jù)共享的考慮?；诠饫w通道 (FC) 的存儲局域網(wǎng)絡(luò) (SAN) 約占存儲設(shè)備總銷售額的 40

4、%。這意味著，一半以上的存儲基礎(chǔ)設(shè)施都采用了基于數(shù)據(jù)塊的 DAS 和 NAS 外存貯器技術(shù)。人們經(jīng)常問，是否可用作為現(xiàn)有存儲投資的補充來部署光纖通道，以構(gòu)建真正的異構(gòu)存儲元件集合。 答案是肯定的，我們將在下面討論幾個相關(guān)的案例分析。 2  網(wǎng)絡(luò)存儲解決方案  網(wǎng)絡(luò)存儲解決方案一 ：DAS 存儲解決方案DAS是Direct Attached Storage的縮寫，即“直接連接存儲”，是指將外置存儲設(shè)備通過連接電纜，直接連接到一臺計算機上。數(shù)據(jù)存儲是整個服務(wù)器結(jié)構(gòu)的一部分，在這種情況下往往是數(shù)據(jù)和操作系統(tǒng)都未分離。DAS這種直連方式，能夠解決單臺服務(wù)器的存儲空間擴展、高性能傳輸

5、需求，并且單臺外置存儲系統(tǒng)的容量，已經(jīng)從不到1TB，發(fā)展到了2TB，隨著大容量硬盤的推出，單臺外置存儲系統(tǒng)容量還會上升。DAS存儲解決方案適用于一些結(jié)構(gòu)較為簡單的應(yīng)用業(yè)務(wù)，最為經(jīng)濟實惠。采用直接外掛存儲(DAS)方案的服務(wù)器結(jié)構(gòu)如同PC機架構(gòu)，外部數(shù)據(jù)存儲設(shè)備都采用了直接掛接在內(nèi)部總線上的方式，服務(wù)器僅僅需要外接較低容量的存儲設(shè)備，就可以滿足數(shù)據(jù)存儲的需求，在這個時期，往往都是數(shù)據(jù)和操作系統(tǒng)都未分離。隨著對視頻處理、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的需求增加，數(shù)據(jù)存儲需求越來越大，DAS很快就不能滿足數(shù)據(jù)存儲和管理的需求，于是就誕生了NAS和SAN專門的數(shù)據(jù)存儲解決方案。但是在很多的方案中還是有DAS的存在，從趨勢

6、上看，DAS仍然會作為一種存儲模式，繼續(xù)得到應(yīng)用。   DAS結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備直接連接在各種服務(wù)器或客戶端的擴展接口。它完全以服務(wù)器為中心，存儲硬件設(shè)備依附于相應(yīng)的服務(wù)器。圖1基于DAS結(jié)構(gòu)的存儲備份    DAS安裝方便、成本較低的特性使得DAS特別適合于對存儲容量要求不高、服務(wù)器數(shù)量較少的中小型局域網(wǎng)，其優(yōu)點在于存儲容量的擴展簡單，投入的成本少而見效快。DAS將存儲設(shè)備直接通過電纜線連接到服務(wù)器上，服務(wù)器和存儲設(shè)備之間的訪問請求是直接通過電纜傳輸進行的（見圖1）。   DAS存儲方式存在問題：（1

7、）、可擴展性差。服務(wù)器內(nèi)部廣泛使用的SCSI通道的個數(shù)和可連接的硬盤數(shù)、連接的距離以及連接的可靠性都是有限的；（2）、網(wǎng)絡(luò)負載大，系統(tǒng)的性能低。采用DAS，重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的備份需要在局域網(wǎng)上傳輸，會造成較大的網(wǎng)絡(luò)負載，并且傳送的性能也很差，還需要占用服務(wù)器的CPU資源，對業(yè)務(wù)會有很大的影響；（3）、存儲分散，也會導(dǎo)致可管理性差，管理成本高。目前存儲一般分散在服務(wù)器上，而不同的應(yīng)用可能會采用不同廠家的產(chǎn)品和購置不同的軟件，為此系統(tǒng)管理員需要掌握不同存儲產(chǎn)品的管理技能，增加不少負擔(dān)。因此，為了解決以上問題，專家提出了基于SAN的存儲備份解決方案。  網(wǎng)絡(luò)存儲解決方案二 ：NAS 存儲解決方

8、案NAS（Network Attached Storage網(wǎng)絡(luò)連接存儲）是指將存儲設(shè)備通過標準的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)(例如以太網(wǎng))，連接到一群計算機上。NAS產(chǎn)品包括存儲設(shè)備和集成在一起的簡易服務(wù)器，可以實現(xiàn)涉及文件存取和管理的所有功能。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的飛速發(fā)展，許多信息資源每天都要接受大量用戶的訪問，從而出現(xiàn)了把資源存儲及共享服務(wù)從網(wǎng)絡(luò)主服務(wù)器上分離出來的NAS網(wǎng)絡(luò)連接存儲，用戶無需通過服務(wù)器就可直接訪問NAS設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)附加存儲 (NAS) 是最成熟的網(wǎng)絡(luò)存儲解決方案，而且是唯一一種允許通過連接的主機系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)。它已成為高校應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫環(huán)境的首選解決方案。它通過自動性能調(diào)整和高級數(shù)

9、據(jù)管理能力，可以降低成本，提高數(shù)據(jù)可用性，同時簡化操作。NAS系統(tǒng)主要由NAS光盤服務(wù)器、NAS硬盤服務(wù)器和NAS管理軟件三部分組成。NAS光盤服務(wù)器實現(xiàn)對光盤的存儲共享；NAS硬盤服務(wù)器不僅可實現(xiàn)對各種格式文件的存儲共享，還能對存儲空間進行分區(qū)，通過網(wǎng)絡(luò)給教師機和學(xué)生機進行在線存儲擴容；NAS管理軟件用于對網(wǎng)絡(luò)中的多臺NAS設(shè)備進行集中管理，網(wǎng)絡(luò)管理員無需東奔西走，就可對NAS設(shè)備進行遠程設(shè)置、升級及管理。     NAS是通過網(wǎng)線連接的磁盤陣列，它具備了磁盤陣列的所有主要特征：高容量、高效能、高可靠。NAS將存儲設(shè)備通過標準的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)連接到一群計算機上，無

10、需服務(wù)器直接上網(wǎng)，不依賴通用的操作系統(tǒng)，而是采用一個面向用戶設(shè)計的、專門用于數(shù)據(jù)存儲的簡化操作系統(tǒng)。NAS能夠滿足那些無法承受SAN昂貴價格的中小高校的需求，具有相當(dāng)好的性能價格比。與任何其他存儲方法相比較， NAS 設(shè)備的總擁有成本最低，而且具有可擴展性和可用性。    NAS模式以網(wǎng)絡(luò)為中心，利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源來接入專用的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備，而不是另外再部署光纖交換機網(wǎng)絡(luò)來連接傳統(tǒng)的存儲設(shè)備（如圖2）。             

11、                                     圖2  基于NAS結(jié)構(gòu)的存儲備份NAS為用戶提供了易于安裝、易于使用、易于管理、可靠性高和擴展性好的網(wǎng)絡(luò)資源存儲解決方案，是一種適于學(xué)校校園網(wǎng)、多

12、媒體教室、電子閱覽室和數(shù)字化圖書館信息資源存儲及共享的最佳解決方案，該解決方案提供了高性能、絕佳的可靠性以及前所未有的易用性。NAS實施步驟簡單，價格便宜，用戶可以根據(jù)自己的特別需求，逐步擴展網(wǎng)絡(luò)和存儲容量，因而它受到了用戶越來越廣泛的喜愛和應(yīng)用，是我國高校理想的選擇。  網(wǎng)絡(luò)存儲解決方案三：SAN存儲解決方案     SAN（Storage Area Networking）是指以數(shù)據(jù)存儲為中心，采用可伸縮的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，通過高速的光纖連接，在SAN內(nèi)部任意節(jié)點之間提供數(shù)據(jù)交換，并且將數(shù)據(jù)存儲管理集中在相對獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)內(nèi)。SAN是通過核心的

13、交換設(shè)備建立的存儲網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，采用了智能的、集中的存儲設(shè)備，主機系統(tǒng)通過光纖通道HBA卡接入SAN。建立SAN存儲網(wǎng)絡(luò)后，不僅實現(xiàn)了存儲集中、存儲整合，也實現(xiàn)了應(yīng)用整合，各應(yīng)用間可建立基于光纖通道的高速文件共享，可實現(xiàn)多節(jié)點的集群應(yīng)用，亦可實現(xiàn)并行應(yīng)用服務(wù)，對于存儲設(shè)備的管理、空間的劃分、空間的利用率均得到很好的解決。    SAN（Storage Area Networking）以數(shù)據(jù)存儲為中心，采用可伸縮的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，通過具有高傳輸速率的光纖通道直接連接，提供SAN內(nèi)部任意節(jié)點之間的多路可選擇的數(shù)據(jù)交換，并且將數(shù)據(jù)存儲管理集中在相對獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)

14、內(nèi)（如圖3）。                                                 

15、; 圖3 基于SAN結(jié)構(gòu)的存儲備份    如圖3所示，SAN存儲系統(tǒng)由光纖交換機、存儲設(shè)備、備份設(shè)備和存儲管理軟件等組成，具有較強的可伸縮性。對于大數(shù)據(jù)量存儲、需要實時訪問數(shù)據(jù)的應(yīng)用。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，SAN技術(shù)的最大區(qū)別在于：將存儲設(shè)備從傳統(tǒng)的以太網(wǎng)中隔離出來，成為獨立的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN），大量的數(shù)據(jù)只是在服務(wù)器和存儲設(shè)備之間流動，不占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，極大提高訪問速度；SAN完全采用光纖連接，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸帶寬為200MB/s，對于所有的應(yīng)用都可以很好地滿足。我們推薦使用此方案進行數(shù)據(jù)的存儲和備份。3  結(jié)束語：此三大系統(tǒng)各自擁有其優(yōu)缺點：DAS技術(shù)成熟，應(yīng)用比較普遍，但已無法滿足現(xiàn)今高校資料多元化與容量的需求；NAS優(yōu)點為使用方便，成本低廉，但最大缺點為存儲效能不及SAN ；SAN優(yōu)點為儲存效能優(yōu)異，大幅提升網(wǎng)路上工作效能與資料傳輸效率，但缺點為封閉式架構(gòu)，無法整合不同系統(tǒng)，且規(guī)模過大成本較高。NAS可以很經(jīng)濟地解決存儲容量不足的問題，但難以獲得滿意的性能，對于關(guān)鍵事務(wù)應(yīng)用而言，它必須使用專用