陳雪華　孫赫　黃靜　王俊

摘? 要：網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)的發(fā)展催生了大容量存儲和高速數(shù)據(jù)安全共享備份需求。結(jié)合日常工作需求，在局域網(wǎng)環(huán)境下利用簡易硬件設(shè)備和開源軟件，設(shè)計了一種基于FreeNAS和NextCloud的云盤系統(tǒng)，給出了詳細的搭建和部署過程，并使用第三方IO測試工具對系統(tǒng)讀寫性能進行了測試。測試結(jié)果表明，設(shè)計的云盤系統(tǒng)能夠滿足一般日常辦公數(shù)據(jù)共享使用，是一種業(yè)務(wù)化小型云存儲解決方案。

關(guān)鍵詞：FreeNAS;NextCloud;云盤;云存儲

中圖分類號：TP333 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）21-0008-04

Abstract： The development of network and information technology has given rise to the demand for large-capacity storage and high-speed data security sharing backup. According to the requirements of daily work， a cloud disk system based on FreeNAS and NextCloud is designed by using simple hardware equipment and open source software in LAN environment. The detailed construction and deployment process are given， and the third-party IO testing tools are used to test the reading and writing performance of the system. The test results show that the designed cloud disk system can meet the general daily office data sharing and use， and it is an operational small cloud storage solution.

Keywords： FreeNAS; NextCloud; cloud disk; cloud storage

隨著網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)的發(fā)展，在線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和離線業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)積累迅速增多，由此催生了大容量存儲和高速數(shù)據(jù)共享的迫切需求。云盤是一種能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)便捷存儲、共享、備份的新型解決方案，具有存儲容量大、功能豐富等特點，在現(xiàn)實中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著云計算技術(shù)的發(fā)展，大型互聯(lián)網(wǎng)公司和運營商紛紛推出基于云存儲的在線云盤應(yīng)用，例如百度網(wǎng)盤、天翼云盤、蘋果iCloud、Google Drive等。一方面，這些在線云盤能夠面向個人和企業(yè)用戶提供高效地存儲服務(wù)，滿足了部分用戶需求;另一方面，依托公有云的各類存儲服務(wù)卻帶來了一定的網(wǎng)絡(luò)安全風險[1-3]。近年來，網(wǎng)盤和云存儲相關(guān)的數(shù)據(jù)泄露事件頻發(fā)，例如2010年蘋果公司用戶隱私數(shù)據(jù)泄露、2011年谷歌郵箱用戶數(shù)據(jù)泄露，使得用戶賬戶被重置、聊天紀錄和郵件被刪除。因此，對企業(yè)而言，涉及敏感和商業(yè)機密的數(shù)據(jù)更適合存儲于私有網(wǎng)盤內(nèi)。綜上，本文作者結(jié)合工作需要，利用簡易硬件設(shè)備設(shè)計實現(xiàn)了一種基于FreeNAS和NextCloud的云盤系統(tǒng)，能夠有效滿足大多數(shù)個人或小型公司的數(shù)據(jù)共享、同步和備份需求。

1 系統(tǒng)概述

1.1 FreeNAS

FreeNAS是一款開源免費的專門用于構(gòu)建NAS存儲服務(wù)器的專業(yè)操作系統(tǒng)。它基于FreeBSD開發(fā)，主要運行在x86-64架構(gòu)的計算上，采用ZFS（Zettabyte File System）文件系統(tǒng)存儲、管理和保護數(shù)據(jù)。ZFS系統(tǒng)提供了輕量級快照、壓縮、重復數(shù)據(jù)刪除等高級功能，可以快速的將數(shù)據(jù)增量備份到其他設(shè)備，帶寬占用少，可有效幫助系統(tǒng)從故障中恢復。FreeNAS支持CIFS、AFP、NFS、iSCSI、SSH、rsync、WebDAV、FTP/TFTP等多種文件共享和傳輸協(xié)議，能夠適用于企業(yè)文件共享、為虛擬化服務(wù)提供后端存儲等應(yīng)用場景。應(yīng)用FreeNAS，辦公電腦可通過網(wǎng)絡(luò)映射等傳統(tǒng)方式訪問其文件系統(tǒng)，但FreeNAS存在缺少應(yīng)用端Web界面、可視化數(shù)據(jù)管理不方便等不足[4]。

1.2 NextCloud

NextCloud是一套用于創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)硬盤的客戶端-服務(wù)器開放源代碼軟件，其功能與Dropbox相近。與Dropbox等專有服務(wù)相比，Nextcloud的開放架構(gòu)讓用戶可以利用應(yīng)用程序的方式在服務(wù)器上新增額外的功能，用戶可以完全掌握和管理自己的數(shù)據(jù)。此外，NextCloud提供了易用的Web界面和客戶端軟件，方便用戶直觀的共享、下載和同步數(shù)據(jù)，同時還具有加密和工作流管理等功能[5]。

1.3 硬件設(shè)備

搭建云盤系統(tǒng)的硬件包括EMC CX-80磁盤陣列1組、曙光300光纖通道交換機1臺、聯(lián)想P710工作站（內(nèi)存：16GB，CPU：3.4GHz）2臺。

2 設(shè)計云盤系統(tǒng)總體架構(gòu)

本文設(shè)計的基于FreeNAS和NextCloud的云盤系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。設(shè)計系統(tǒng)的核心主要包括存儲平臺、云盤服務(wù)兩部分。

2.1 存儲平臺

存儲平臺向下整合硬件存儲資源，向上為云盤服務(wù)提供底層基礎(chǔ)支撐。它由存儲服務(wù)、擴展服務(wù)、系統(tǒng)監(jiān)控組成。存儲服務(wù)提供卷管理、文件系統(tǒng)等功能;擴展服務(wù)提供負載均衡、故障轉(zhuǎn)移等功能;系統(tǒng)監(jiān)控提供存儲故障報警和檢測功能。

2.2 云盤服務(wù)

云盤服務(wù)能夠在存儲平臺之上，向用戶應(yīng)用層提供友好可視化的WEB操作界面、數(shù)據(jù)同步/備份/共享、全文搜索、視頻會議、在線文檔編輯等功能。

整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖2所示。工作站1的HBA卡和磁盤陣列均連接至光纖通道交換機，其萬兆網(wǎng)卡接入辦公業(yè)務(wù)系統(tǒng)交換機的萬兆網(wǎng)口，通過網(wǎng)絡(luò)為云盤應(yīng)用提供存儲服務(wù)。工作站2的萬兆網(wǎng)卡接入辦公業(yè)務(wù)系統(tǒng)交換機的萬兆網(wǎng)口，為業(yè)務(wù)辦公終端提供可視化云盤應(yīng)用服務(wù)。

3 設(shè)計云盤系統(tǒng)部署實現(xiàn)

3.1 磁盤陣列設(shè)置

（1）在磁盤陣列中利用EMC Navisphere Manager軟

件，進入磁盤陣列管理界面，如圖3所示。（2）識別工作站1的光纖接入信息，并在管理界面注冊該設(shè)備。（3）創(chuàng)建RAID組，選擇磁盤數(shù)量，形成多個RAID組，為了充分發(fā)揮磁盤陣列性能，在RAID組創(chuàng)建過程中，平均分配至磁盤陣列的兩個控制器中。（4）創(chuàng)建卷，并綁定上述RAID組。（5）創(chuàng)建Storage group，并將卷加入該RAID組。（6）在Storage group選擇連接主機，將工作站1加入該RAID組。至此，磁盤陣列完成配置，并確保工作站1能夠發(fā)現(xiàn)并使用存儲空間。

3.2 存儲平臺

首先安裝FreeNAS 9.10操作系統(tǒng)，并設(shè)置局域網(wǎng)IP;之后，通過“卷管理器”創(chuàng)建卷，將發(fā)現(xiàn)的“可用磁盤”納入該卷管理，并完成多路徑配置;隨后，創(chuàng)建用戶并分配不同的權(quán)限;最后，根據(jù)需求開放FTP、NFA或SMB服務(wù)（圖4a）。此時網(wǎng)絡(luò)中的終端能夠通過目錄形式訪問該存儲空間，如圖4b所示。

3.3 云盤服務(wù)

工作站2安裝Centos7.2操作系統(tǒng)，通過NFS掛載FreeNAS共享的存儲空間。在此基礎(chǔ)上安裝NextCloud（版本為12.0.3），完成后創(chuàng)建用戶，并將NextCloud數(shù)據(jù)目錄指向上述存儲空間;最后，根據(jù)工作需要對NextCloud源碼進行二次開發(fā)，完善業(yè)務(wù)應(yīng)用。安裝完成后的云盤系統(tǒng)界面如圖5所示。

4 存儲性能測試

通過網(wǎng)絡(luò)中的一臺服務(wù)器（內(nèi)存：32GB，CPU：Xeon（R） E5-2630 v4 @ 2.20GHz），利用第三方IO測試工具FIO對搭建云盤系統(tǒng)的存儲性能進行了測試，帶寬測試結(jié)果如表1、圖6所示。

通過測試，該云盤系統(tǒng)在單線程、雙線程和四線程并發(fā)情況下，順序讀速率均超過170MB/s。受限于前端工作站性能，并發(fā)20線程后其聚合帶寬呈緩慢下降趨勢。由于業(yè)務(wù)辦公多為文檔、圖片，持續(xù)大數(shù)據(jù)量并發(fā)應(yīng)用較少，根據(jù)實際運行情況，可支撐200余用戶數(shù)據(jù)共享使用。

5 結(jié)束語

給出了一種基于簡易硬件設(shè)備和開源系統(tǒng)的云盤系統(tǒng)設(shè)計方案。首先闡述了系統(tǒng)總體架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，然后結(jié)合FreeNAS和NextCloud等開源技術(shù)，詳細給出了軟硬件部署和系統(tǒng)搭建過程，并使用第三方IO測試工具FIO對不同線程讀寫性能進行了性能測試。測試結(jié)果表明，設(shè)計的云盤系統(tǒng)能夠滿足一般日常辦公數(shù)據(jù)共享使用。

參考文獻：

[1]Jansen W， Grance T. Guidelines on Security and Privacy in Public Cloud Computing[J].National Institute of Standards and Technology， 2011（3）：149-151.

[2]Ertaul L， Singhal S， Saldamli G. Security in cloud computing[C]. Security and Management， 2010：36-42.

[3]Takabi H， Joshi J B， Ahn G J. Security and privacy challenges in cloud computing environments[J]. IEEE Security & Privacy， 2010，8（6）：24-31.

[4]https：//www.getnas.com/what-is-freenas/[EB/OL].2019-12-19.

[5]https：//www.getnas.com/what-is-nextcloud/[EB/OL].2019-12-11.