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基于VPN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

2016-12-07 02:54:28吳春祥
電腦與電信 2016年7期
關(guān)鍵詞:盤(pán)片磁盤(pán)陣列存儲(chǔ)設(shè)備

吳春祥

(廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院信息工程系,廣東 廣州 510075)

基于VPN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

吳春祥

(廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院信息工程系,廣東 廣州 510075)

開(kāi)發(fā)一種基于VPN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng),并將其應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。用戶(hù)通過(guò)VPN可登錄到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)服務(wù)器,對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備及虛擬存儲(chǔ)空間進(jìn)行配置與管理。服務(wù)端采集和監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)設(shè)備組運(yùn)行狀態(tài)、在線情況等信息,并把這些信息反饋給系統(tǒng)管理人員,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備及其構(gòu)成的虛擬存儲(chǔ)空間進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。

VPN;數(shù)據(jù)存儲(chǔ);遠(yuǎn)程;實(shí)時(shí);在線

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展和覆蓋范圍不斷擴(kuò)大,IT界對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信息安全問(wèn)題日益重視。VPN是一種利用公用網(wǎng)絡(luò)來(lái)構(gòu)建私有專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù),并使得在公共網(wǎng)絡(luò)上組建的VPN像企業(yè)現(xiàn)有的私有網(wǎng)絡(luò)一樣具備安全性、可靠性和可管理性等[1]。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本單元是由磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán)及它們組成的RAID陣列構(gòu)成,還可以通過(guò)用多個(gè)小存儲(chǔ)盤(pán)片(如磁盤(pán)、光盤(pán))組成一個(gè)大容量的邏輯存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)合理地在多個(gè)存儲(chǔ)盤(pán)片上分布存放,以支持同時(shí)從多個(gè)存儲(chǔ)盤(pán)片進(jìn)行讀寫(xiě),從而改善系統(tǒng)的I/O性能,解決高速CPU和低速存儲(chǔ)器之間速度不匹配的問(wèn)題[2-4]。開(kāi)發(fā)一個(gè)存取速度快、容量大、功耗低,且安全性高、可靠性好、穩(wěn)定性強(qiáng)并具備良好的可擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),已成為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)[5]。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)通常處于7×24不間斷運(yùn)行狀態(tài),溫度、電磁干擾等在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生各種軟件、硬件異常、單元失效、存儲(chǔ)設(shè)備箱溫度異常等。為了保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行,需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中邏輯存儲(chǔ)空間和物理存儲(chǔ)設(shè)備之間軟件硬件運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[6],對(duì)發(fā)生的異常進(jìn)行及時(shí)處理。目前數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的管理方式還是基于本地局域網(wǎng)[7],這種方式不能遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行管理?;赩PN的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)能通過(guò)安全可靠的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)鏈路管理各個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備,構(gòu)建一個(gè)功能完善、安全可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)[8-9]。

2 系統(tǒng)方案構(gòu)思

利用基于IP協(xié)議的Internet實(shí)現(xiàn)VPN的核心技術(shù)是各種隧道技術(shù)。通過(guò)隧道,企業(yè)私有數(shù)據(jù)可以跨越公共網(wǎng)絡(luò)安全地傳遞。對(duì)于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ),傳統(tǒng)的組網(wǎng)方式是通過(guò)專(zhuān)線或者電路交換連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而VPN是利用服務(wù)提供商所提供的公共網(wǎng)絡(luò)來(lái)建設(shè)虛擬的隧道,在遠(yuǎn)端用戶(hù)與總部之間建立廣域連接,保證連通性,同時(shí)也可以保證安全性。VPN網(wǎng)關(guān)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)包的加密和數(shù)據(jù)包目標(biāo)地址的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)。

用戶(hù)通過(guò)VPN網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)服務(wù)器上,對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行配置、管理和監(jiān)控。系統(tǒng)軟件采B/S結(jié)構(gòu),由運(yùn)行在客戶(hù)端的前臺(tái)程序和服務(wù)器端的后臺(tái)服務(wù)程序組成??蛻?hù)端程序通過(guò)瀏覽器與運(yùn)行在服務(wù)器程序建立TCP連接,用戶(hù)遠(yuǎn)程登錄到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)管理系統(tǒng)的服務(wù)端,對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行配置、管理及監(jiān)控。使客戶(hù)端界面層和業(yè)務(wù)邏輯層相分離,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同時(shí)提高了可靠性和擴(kuò)展能力。服務(wù)器程序?qū)Υ鎯?chǔ)設(shè)備的管理是通過(guò)與服務(wù)器連接有若干SCSI或SATA存儲(chǔ)模塊,并通過(guò)服務(wù)器所運(yùn)行的操作系統(tǒng)底層調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)服務(wù)端向上層提供數(shù)據(jù)包(包括命令,數(shù)據(jù)幀和加校驗(yàn)碼),客戶(hù)端界面通過(guò)解析數(shù)據(jù)包配置和管理存儲(chǔ)設(shè)備信息。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)的B/S(瀏覽器/服務(wù)器)模式,劃分為客戶(hù)端和服務(wù)器端??蛻?hù)端是通過(guò)JSP、JavaScript、HTML等開(kāi)

發(fā)的Web界面程序,運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。服務(wù)端是一個(gè)用C++面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的,運(yùn)行在存儲(chǔ)設(shè)備操作系統(tǒng)及其配置的Apache服務(wù)器基礎(chǔ)上的后臺(tái)守護(hù)進(jìn)程。守護(hù)進(jìn)程獲取存儲(chǔ)設(shè)備上的信息,并通過(guò)圖形管理界面?zhèn)鬟f給客戶(hù)端;用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)端網(wǎng)絡(luò)Web瀏覽器遠(yuǎn)程傳遞對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的配置管理信息,守護(hù)進(jìn)程調(diào)用相應(yīng)的操作系統(tǒng)命令來(lái)完成解析。

管理系統(tǒng)底層各子功能模塊都需要維護(hù)一些共同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),為了避免數(shù)據(jù)不一致,需要獨(dú)立的控制模塊對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行集中控制,并對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行并發(fā)管理。由于不同的客戶(hù)端對(duì)底層信息顯示的組織方式不同,需要將界面顯示同底層業(yè)務(wù)邏輯相隔離。

3.2 功能分解

系統(tǒng)所管理的對(duì)象主要包括:存儲(chǔ)盤(pán)片(磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶)、邏輯驅(qū)動(dòng)器、主機(jī)通道、SCSI LUN映射、緩存策略等。這些對(duì)象由獨(dú)立的功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn),具有相互獨(dú)立性,系統(tǒng)主要包括以下功能:

(1)盤(pán)片狀態(tài)監(jiān)控。監(jiān)控存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)盤(pán)片個(gè)數(shù)及信息、是否有存儲(chǔ)盤(pán)片損壞、拔出以及是否有新存儲(chǔ)盤(pán)片插入。

(2)設(shè)備配置管理。包括創(chuàng)建新陣列、刪除已存在陣列、向陣列添加存儲(chǔ)盤(pán)片、將存儲(chǔ)盤(pán)片從陣列移出以及陣列映射。

(3)設(shè)備參數(shù)設(shè)置與修改,如IP、DNS、Gateway等。

(4)存儲(chǔ)設(shè)備遠(yuǎn)程關(guān)閉和重啟。

(5)存儲(chǔ)設(shè)備配置文件備份和恢復(fù)。

(6)記錄系統(tǒng)運(yùn)行日志。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控

為了保證存儲(chǔ)系統(tǒng)能安全穩(wěn)定地運(yùn)行,需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,對(duì)發(fā)生的異常進(jìn)行及時(shí)處理。狀態(tài)監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)核產(chǎn)生的消息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[10-11]。為此對(duì)系統(tǒng)的消息做分級(jí)定義,對(duì)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的影響越嚴(yán)重消息的級(jí)別越高。實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊檢測(cè)到異常消息后的處理過(guò)程如下:

首先,解析消息并判斷消息級(jí)別,通知日志記錄模塊將消息寫(xiě)入異常日志。其次,向命令處理子模塊發(fā)送異常警報(bào),由該模塊將異常警報(bào)打包成命令放入報(bào)告隊(duì)列,以便通知聯(lián)機(jī)的配置終端。最后,監(jiān)控模塊將向預(yù)先設(shè)置的管理員郵箱發(fā)送電子郵件,報(bào)告詳細(xì)的異常信息。對(duì)于嚴(yán)重異常,狀態(tài)監(jiān)控子模塊會(huì)啟動(dòng)報(bào)警器發(fā)出警報(bào)或?qū)⑾到y(tǒng)關(guān)機(jī)以保護(hù)硬件。

3.3.2 數(shù)據(jù)傳輸

遠(yuǎn)程存儲(chǔ)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)VPN通路,采用XML方式實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)服務(wù)[12]。在存儲(chǔ)設(shè)備端,守護(hù)進(jìn)程獲取存儲(chǔ)設(shè)備的信息保存在XML文件中,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞到客戶(hù)端,在客戶(hù)端利用JavaScript技術(shù)將XML文件中的信息用樹(shù)形結(jié)構(gòu)的圖形化方式顯示在網(wǎng)頁(yè)上;用戶(hù)在客戶(hù)端的網(wǎng)頁(yè)上通過(guò)圖形界面進(jìn)行存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬配置和管理,然后通過(guò)XML的形式提交到存儲(chǔ)設(shè)備,存儲(chǔ)設(shè)備上的守護(hù)進(jìn)程分析該XML文件,并調(diào)用相應(yīng)的命令具體實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的配置和管理。

3.3.3 對(duì)象管理

服務(wù)器后臺(tái)程序采用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù),涉及到盤(pán)片、存儲(chǔ)設(shè)備等主要對(duì)象,存儲(chǔ)盤(pán)片和存儲(chǔ)設(shè)備的類(lèi)定義分別如表1、表2。

表1 存儲(chǔ)盤(pán)片類(lèi)定義

表2 存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)定義

4 系統(tǒng)應(yīng)用構(gòu)建

組建一個(gè)能實(shí)現(xiàn)VPN遠(yuǎn)程服務(wù)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò),安裝配置存儲(chǔ)服務(wù)器軟、硬件資源,運(yùn)行客戶(hù)機(jī)管理程序,進(jìn)行系統(tǒng)各部分軟、硬件以及VPN網(wǎng)絡(luò)的整體部署。虛擬空間管理服務(wù)器硬件上安裝IDESCSISATA卡、IDESCSISATA硬盤(pán)、網(wǎng)卡、

光纖卡及所需的線纜。在存儲(chǔ)管理服務(wù)器上安裝Microsoft Windows Server 2008,Redhat Enterprise Linux 5、SCO Unix等服務(wù)器操作系統(tǒng),并在操作系統(tǒng)中加入IDESCSISATA驅(qū)動(dòng)程序。配置Apache Web服務(wù)器,支持PHP模塊和XML模塊。

客戶(hù)機(jī)端安裝網(wǎng)卡、光纖卡及所需線纜,配置Windows XP操作系統(tǒng)、IE瀏覽器。管理界面通過(guò)JSP、PHP、JavaScript等Web開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn),運(yùn)行在IE、Chrome、Firefox、Maxthon等瀏覽器。

在應(yīng)用案例運(yùn)行環(huán)境下,系統(tǒng)中存儲(chǔ)設(shè)備上的虛擬存儲(chǔ)空間能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)快速被映射到遠(yuǎn)程客戶(hù)端[13]。用戶(hù)可遠(yuǎn)程登錄到存儲(chǔ)系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)服務(wù)器,對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)物理單元及虛擬邏輯存儲(chǔ)空間進(jìn)行配置與管理。服務(wù)端采集和監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)部單元在線情況、運(yùn)行狀態(tài)等信息,并把這些信息上傳到網(wǎng)絡(luò)層,再轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用層反饋給系統(tǒng)管理員,實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)及其構(gòu)成的虛擬存儲(chǔ)空間進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。系統(tǒng)客戶(hù)端運(yùn)行界面,如圖1。經(jīng)測(cè)試系統(tǒng)在當(dāng)前應(yīng)用場(chǎng)合下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行性能穩(wěn)定、安全可靠。

圖1 客戶(hù)端界面

5 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的重要組成部分,尤其是管理虛擬存儲(chǔ)空間的服務(wù)器必須運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠不間斷工作。基于公共網(wǎng)絡(luò)上VPN技術(shù)實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng),可以像企業(yè)私有網(wǎng)絡(luò)一樣監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)用環(huán)境下存儲(chǔ)設(shè)備及其構(gòu)成的虛擬存儲(chǔ)空間進(jìn)行配置管理,并具有更高的安全性和可靠性。此外系統(tǒng)管理人員遠(yuǎn)程管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),減少現(xiàn)場(chǎng)操作,提高工作效率。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了高內(nèi)聚、低耦合的思路,具有較好的擴(kuò)展性,進(jìn)一步研究將向系統(tǒng)添加診斷功能和自動(dòng)容災(zāi)功能。

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Development and Application of the Remote Data Store Management System Based on VPN

Wu Chunxiang
(Guangzhou Institute of Technology,Guangzhou 523808,Guangdong)

This paper develops a remote data storage management system based on VPN,and applies it to the network information system.Users can log in the management system server to remotely configure and manager storage devices which deploy in remote storage network.Server monitors the status of disk-arrays such as running status,online status,etc,and transfers this information to the client operator,and implements the remote,real-time and online functions to manage and monitor the store devices.

virtual private network;data storage;remote;real-time;online

TP393.1

A

1008-6609(2016)07-0098-03

吳春祥,男,江西撫州人,碩士,工程師,研究方向:物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)、職業(yè)技術(shù)教育。

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