熊 偉 張國(guó)棟

摘要:本文介紹了網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)原理,分析了校園網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求及當(dāng)前存儲(chǔ)技術(shù)選擇方案。提出基于SAN與NAS一體化以及分級(jí)存儲(chǔ)的校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)解決方案,以適應(yīng)校園網(wǎng)所面對(duì)的數(shù)據(jù)安全、可靠存儲(chǔ)及有效利用的挑戰(zhàn)和需要。

關(guān)鍵詞:存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò) FC SANSAN/NAS混合架構(gòu) 存儲(chǔ)趨勢(shì)

中圖分類號(hào):TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-8454(2009)23-0057-03

華北電力大學(xué)信息化建設(shè)從無(wú)到有,經(jīng)歷了迅速建立與逐步改善的過(guò)程。在隊(duì)伍建設(shè)、信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)完善等方面取得了顯著成績(jī),擁有了扎實(shí)的發(fā)展基礎(chǔ),涵蓋了相關(guān)硬件平臺(tái)、應(yīng)用支撐平臺(tái)、應(yīng)用系統(tǒng)、服務(wù)體系等主要業(yè)務(wù)系統(tǒng),公共資源、公共應(yīng)用、公共服務(wù)等主要數(shù)據(jù)系統(tǒng)。如何解決數(shù)量龐大的各應(yīng)用系統(tǒng)資源存儲(chǔ),如何安全、穩(wěn)定、快捷地利用信息資源為教學(xué)、科研、管理服務(wù),是校園信息化建設(shè)的重點(diǎn)之一,只有“集中”和“虛擬化”才是發(fā)展方向:存儲(chǔ)集中、服務(wù)器虛擬化、服務(wù)器管理集中、備份集中。

一、現(xiàn)狀分析及建設(shè)目標(biāo)

1.現(xiàn)狀

華北電力大學(xué)現(xiàn)有各類應(yīng)用服務(wù)器30余套,按照應(yīng)用劃分為:綜合教務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)、教學(xué)視頻系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、各類信息服務(wù)系統(tǒng)等,對(duì)系統(tǒng)的高可用性要求高。現(xiàn)有的信息應(yīng)用系統(tǒng)大部分沒(méi)有采取備份措施,少部分采用傳統(tǒng)的存儲(chǔ)備份管理模式,只用簡(jiǎn)單的磁帶機(jī)備份,其不足之處是顯而易見的。此外,規(guī)劃并即將實(shí)施的數(shù)字化校園建設(shè)以及一卡通系統(tǒng)不僅要求數(shù)據(jù)的絕對(duì)準(zhǔn)確和安全,對(duì)穩(wěn)定性、可靠性、并行處理能力和網(wǎng)絡(luò)性能都要求很高?？偟膩?lái)說(shuō),校園網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)訪問(wèn)要求高的應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)的性能有較高的要求。而目前網(wǎng)絡(luò)中心的存儲(chǔ)資源是各自分立的,主要以RAID (獨(dú)立冗余磁盤陣列技術(shù))和以服務(wù)器自動(dòng)備份作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的手段。總體上看,存儲(chǔ)方法和手段安全性低,管理繁瑣且費(fèi)時(shí),可靠性低。數(shù)據(jù)損壞后,恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。有些備份操作也使應(yīng)用服務(wù)器性能下降,不能很好地對(duì)外服務(wù),現(xiàn)階段的存儲(chǔ)方式已經(jīng)不能很好地滿足現(xiàn)有尤其是將來(lái)信息增長(zhǎng)的需求,需要建立一個(gè)高效的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)平臺(tái)。

2.建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題的分析,擬采用集中存儲(chǔ)陣列,并部署SAN(Storage Area Network)存儲(chǔ)交換機(jī),構(gòu)成新一代的SAN存儲(chǔ)架構(gòu),滿足日益增長(zhǎng)的存儲(chǔ)需求。將原有的掛接硬盤的存儲(chǔ)方式改造成一個(gè)全新的、能夠滿足校園網(wǎng)用戶需求的系統(tǒng),此系統(tǒng)不僅提供高的存儲(chǔ)容量、高的擴(kuò)展性、還提供出色的性能和安全保障。同時(shí),對(duì)綜合教務(wù)系統(tǒng),使用1臺(tái)SUNV890作為Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器;1臺(tái)SUNV880作為應(yīng)用訪問(wèn)服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)等進(jìn)行高可用構(gòu)建,將原先單一的環(huán)境,通過(guò)部署共享磁盤陣列、SAN交換機(jī)、高可用群集軟件以及必要的HBA(Host Bus Adapter,主機(jī)總線適配器)卡和網(wǎng)卡,升級(jí)成為一套高可用的HA(雙機(jī)集群)系統(tǒng)。最終建立數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)集中管理中心,對(duì)所有重要應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)行統(tǒng)一的自動(dòng)備份、恢復(fù)管理。構(gòu)建存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)FC SAN以及IP SAN,部署存儲(chǔ)備份及資源管理軟件;實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)備份與恢復(fù)和數(shù)據(jù)級(jí)備份與恢復(fù)。

二、存儲(chǔ)系統(tǒng)的選擇

存儲(chǔ)系統(tǒng)經(jīng)歷了從直連存儲(chǔ)(DAS)到附網(wǎng)存儲(chǔ)(NAS),最后到現(xiàn)在的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)的發(fā)展過(guò)程。

1.直連存儲(chǔ)(DAS)

以前我校的存儲(chǔ)采用的是直連存儲(chǔ)(DAS)方式,即服務(wù)器直接和存儲(chǔ)連接。這種存儲(chǔ)方式在備份、恢復(fù)、擴(kuò)展和容災(zāi)等方面的問(wèn)題變得日益突出。

2.附網(wǎng)存儲(chǔ)(NAS)

附網(wǎng)存儲(chǔ)(NAS)是以數(shù)據(jù)為中心的存儲(chǔ)模式,將存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接到一組計(jì)算機(jī)上,適用于網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)模式的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。NAS存儲(chǔ)技術(shù)在使用中也暴露出一些問(wèn)題,如:數(shù)據(jù)的傳輸速度慢,數(shù)據(jù)備份時(shí)性能較低,只能對(duì)單個(gè)NAS 進(jìn)行管理等。

3.存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)

SAN是一個(gè)高性能的網(wǎng)絡(luò),其設(shè)計(jì)的目的是使存儲(chǔ)設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或存儲(chǔ)設(shè)備與存儲(chǔ)設(shè)備之間進(jìn)行通信。無(wú)論是光纖FC SAN,還是iSCSI SAN,都可滿足塊級(jí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?這比DAS和NAS存儲(chǔ)基于文件的傳輸進(jìn)步了很多。但究竟是選擇IP SAN還是FC SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)或者是二者融合是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。

FC SAN與IP SAN各有自己的優(yōu)缺點(diǎn),至少在短期內(nèi)兩者無(wú)法相互替代。不能籠統(tǒng)地說(shuō)哪個(gè)更好,關(guān)鍵是要結(jié)合具體的需求。IP SAN成本低,部署靈活,容災(zāi)方便;FC SAN構(gòu)建的存儲(chǔ)系統(tǒng)在安全性、流量控制、I/O端的速度限制等方面都有優(yōu)勢(shì),這在長(zhǎng)期應(yīng)用過(guò)程中已經(jīng)得到了證實(shí)。

根據(jù)前面提到我校的應(yīng)用需求以及多方論證,我校決定采用SAN結(jié)合NAS功能構(gòu)建校園網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu),并依據(jù)應(yīng)用級(jí)別綜合部署FC SAN和IP SAN。

三、存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)

1.總體架構(gòu)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程,不能一蹴而就,需要根據(jù)具體應(yīng)用需求來(lái)制定科學(xué)的規(guī)劃。我們擬通過(guò)兩階段實(shí)現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo):第一步對(duì)數(shù)據(jù)整合存儲(chǔ),擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,同時(shí)提高數(shù)據(jù)的安全性和可管理性;第二步建設(shè)數(shù)據(jù)容災(zāi)備份系統(tǒng),提高數(shù)據(jù)安全。

根據(jù)對(duì)表1應(yīng)用的分析,采用FC SAN存儲(chǔ)產(chǎn)品作為數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)滿足教務(wù)系統(tǒng)、教學(xué)系統(tǒng)等對(duì)帶寬、響應(yīng)、可靠性等的較高要求,在每臺(tái)服務(wù)器中安裝光纖通道卡,通過(guò)光纖接到光纖交換機(jī)中或直接接入存儲(chǔ)設(shè)備。對(duì)于其他應(yīng)用采用IP SAN的接入方式。此外,在校園網(wǎng)應(yīng)用中存在大量資源文件,為了便于文件共享和管理,應(yīng)用存儲(chǔ)設(shè)備的NAS功能從SAN存儲(chǔ)空間中劃出容量,由NAS進(jìn)行管理。其中部分空間用于學(xué)校終端用戶的存儲(chǔ)分配,另有部分空間用于學(xué)校文件級(jí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),以及跨平臺(tái)數(shù)據(jù)共享應(yīng)用。

在滿足應(yīng)用的前提下考慮到投資成本問(wèn)題,實(shí)施方案采用了FC SAN和IP SAN融合的SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),同時(shí)提供NAS文件訪問(wèn)功能。作為完整的存儲(chǔ)架構(gòu),虛擬帶庫(kù)以及異地容災(zāi)是必須考慮的。由于我校北京保定兩地辦學(xué),為遠(yuǎn)程異地容災(zāi)提供了條件,所以方案中選擇的IP SAN存儲(chǔ)亦滿足了這方面的擴(kuò)展需求。

2.系統(tǒng)應(yīng)用以及數(shù)據(jù)的管理

搭建存儲(chǔ)架構(gòu),為系統(tǒng)應(yīng)用以及數(shù)據(jù)的備份恢復(fù)和高可用性的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)平臺(tái),在此基礎(chǔ)上,我們對(duì)系統(tǒng)及應(yīng)用進(jìn)行分級(jí),依據(jù)不同級(jí)別做相應(yīng)的部署。

(1)利用跨存儲(chǔ)平臺(tái)鏡像技術(shù),將FC存儲(chǔ)設(shè)備上的重要應(yīng)用鏡像到IP存儲(chǔ)設(shè)備上,既保證重要數(shù)據(jù)安全性,又可保證FC存儲(chǔ)上的重要應(yīng)用(教務(wù)、教學(xué)等)不會(huì)因故障而中斷。備份服務(wù)器連接現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、FC SAN和IP SAN,可以方便靈活地備份相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)及各類數(shù)據(jù)。學(xué)校信息查詢、招生、就業(yè)等重要應(yīng)用均架設(shè)在基于Windows操作系統(tǒng)的服務(wù)器上,保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行,并在軟硬件故障出現(xiàn)時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確恢復(fù)。同樣利用備份服務(wù)器將重要資源備份至IP存儲(chǔ)設(shè)備上,實(shí)現(xiàn)高級(jí)別的快速恢復(fù)。

(2)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示,教務(wù)1服務(wù)器和教務(wù)2服務(wù)器構(gòu)建高可用性,兩臺(tái)服務(wù)器各自承擔(dān)相應(yīng)工作(數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用訪問(wèn)),一旦某臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障,則另一臺(tái)服務(wù)器自動(dòng)接管對(duì)方的服務(wù)功能,由該臺(tái)服務(wù)器承擔(dān)全部工作直至故障消除。

(3)視頻點(diǎn)播服務(wù)器利用集群管理方式,將視頻內(nèi)容依據(jù)訪問(wèn)頻率、重要性等因素分別置于兩臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備上,形成本地、FC SAN、IP SAN三級(jí)存放。

(4)我校在中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)、公網(wǎng)出口均架設(shè)了精品課程展示、評(píng)審系統(tǒng)服務(wù)器,為保證兩臺(tái)服務(wù)器展示內(nèi)容一致,管理靈活方便,利用NAS功能,實(shí)現(xiàn)共享空間管理;伴隨著數(shù)字化、信息化教育教學(xué)發(fā)展,教師、學(xué)生間經(jīng)常需要大文件的交互及共享,NAS功能同樣可以滿足這一方面的需求。

數(shù)據(jù)備份解決方案是一個(gè)完全模塊化的體系,備份與恢復(fù)機(jī)制是基于網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)保護(hù)方案的核心部分,而不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的備份軟件。實(shí)施方案采用了磁盤備份方式,通過(guò)磁盤備份,可大大提高備份和恢復(fù)的速度。因?yàn)榇疟P讀寫速度快,也不像磁帶庫(kù)需要有磁帶加載的時(shí)間。磁盤設(shè)備的快速I/O特性及即時(shí)特性保證了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的快速備份,大大減少磁帶設(shè)備上的磁道搜索時(shí)間,提高了備份的效率。

四、結(jié)束語(yǔ)

本方案簡(jiǎn)單有效地解決了現(xiàn)在這種分散的服務(wù)器系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存放的安全隱患和管理備份的復(fù)雜性。將用戶的數(shù)據(jù)存放在專業(yè)的磁盤陣列中,保證了數(shù)據(jù)的安全性;通過(guò)兩個(gè)交換機(jī)將服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列連接起來(lái),保證了數(shù)據(jù)讀寫的可持續(xù)性?？梢愿鶕?jù)自己應(yīng)用的需求,靈活地增加服務(wù)器主機(jī),保護(hù)用戶現(xiàn)有的存儲(chǔ)投資。NAS能夠真正為用戶提供一個(gè)完全共享和跨平臺(tái)的存儲(chǔ)空間,對(duì)于各種Mail、Web、Serve-U及辦公OA等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中存儲(chǔ)共享管理,而SAN可以提供給大數(shù)據(jù)庫(kù)使用,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的共享。對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行備份,一旦數(shù)據(jù)丟失或誤刪除時(shí)可以通過(guò)備份軟件進(jìn)行恢復(fù),提高了數(shù)據(jù)安全性。支持?jǐn)?shù)據(jù)容災(zāi),為今后的數(shù)據(jù)保護(hù)提供了良好的解決方案。?筅

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(編輯:楊馥紅)