黃鴻，李文杰，嚴源，劉東東

[摘? ? 要]隨著云服務(wù)器的廣泛使用，基于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的業(yè)務(wù)也日益增多，但是對于內(nèi)外網(wǎng)文件交換、文件共享的服務(wù)卻是少之又少，伴隨著業(yè)務(wù)需求的深入，內(nèi)外網(wǎng)多系統(tǒng)之間互相合作，資源共享的需求越來越高，意味著需要更多的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)出現(xiàn)。基于NAS的存儲環(huán)境的合理設(shè)計，可實現(xiàn)了近年來存儲空間動態(tài)擴展。本文著重探討了業(yè)務(wù)邏輯和文件特征等屬性，性屬性具有一定的通用性，在業(yè)務(wù)邏輯的生產(chǎn)環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]NAS（網(wǎng)絡(luò)連接存儲）;分級存儲;RAID（獨立冗余磁盤陣列）

[中圖分類號]TP333 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–0–02

Network Document Sharing System Based on NAS Storage

Huang Hong ，Li Wen-jie ，Yan Yuan ，Liu Dong-dong

[Abstract]With the widespread use of cloud server， business based on Internet services is increasing， but for internal and external file exchange and file sharing service is few， with the depth of business demand， more cooperation between internal and external systems， resource sharing demand is more and more high， means that more intranet services.The rational design of the NAS-based storage environment can realize the dynamic expansion of the storage space in recent years.This paper focuses on the attributes of business logic and file characteristics， which are somewhat universal and are widely used in the production environment of business logic.

[Keywords]NAS （network-connected storage）; tiered storage; RAID （independent redundant disk array）

隨著云服務(wù)器的廣泛使用，基于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的業(yè)務(wù)也日益增多，但是對于內(nèi)外網(wǎng)文件交換、文件共享的服務(wù)卻是少之又少，隨著業(yè)務(wù)需求的深入，內(nèi)外網(wǎng)多系統(tǒng)之間互相合作，資源共享的需求越來越高，意味著需要更多的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)出現(xiàn)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，內(nèi)外網(wǎng)之間是相互隔離的，但是外網(wǎng)用戶有獲取內(nèi)網(wǎng)文件的需求，現(xiàn)有技術(shù)中為了解決該問題，通常采用設(shè)置獨立的數(shù)據(jù)庫的方式，內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器將內(nèi)網(wǎng)文件上傳到數(shù)據(jù)庫中，外網(wǎng)用戶在身份驗證通過后訪問該數(shù)據(jù)庫。這種采用獨立的數(shù)據(jù)庫的方式，只適用于需要備份的文件數(shù)量較少的情況，對于并發(fā)的多文件存儲與同時訪問，造成數(shù)據(jù)庫備份困難、請求響應(yīng)困難。對于電子資料來說，其存儲方案主要分為三大類：直接連接存儲（以下簡稱：DAS）、網(wǎng)絡(luò)連接存儲（以下簡稱：NAS）和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（以下簡稱：SAN）。

（1）DAS的存儲方法是經(jīng)由SCSI或ATA接口直接連接服務(wù)器和存儲裝置。

（2）NAS使用TCP/IP、ATM、FDDI等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，連接到服務(wù)器的方式是經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)開關(guān)將存儲裝置（如硬盤陣列、CD或DVD驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器或可移動的存儲介質(zhì)），經(jīng)由TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳送數(shù)據(jù)。

（3）SAN是一種通過光纖通道連接磁盤陣列的高速網(wǎng)絡(luò)。

本文提供一個基于NAS的intranet和extranet文件共享系統(tǒng)，用于執(zhí)行intranet和extranet文件共享，并能夠及時響應(yīng)購買extranet用戶文件的需求。通用存儲解決方案NAS主要包括以下幾個部分：外部網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部無線AP、路由器等設(shè)備、NAS服務(wù)器、電視、平板電腦、計算機、機頂盒以及IP攝像頭、測試儀器、智能家居設(shè)備等，還包括移動硬盤、USB閃存等。

1 相關(guān)技術(shù)

NAS的全稱是Network Attached Storage，翻譯成中文就是網(wǎng)絡(luò)附加存儲。其拆解一下就是網(wǎng)絡(luò)、附加、存儲。存不需要過多的解釋，就是來存儲東西的。附加的意思就是這塊存儲可以輕松的附加上，或者取下而不影響系統(tǒng)使用。對比我們電腦上的硬盤，就不能說是附加的。因為電腦硬盤不能隨便的取下，而且硬盤取下來之后你的電腦就沒法用了。網(wǎng)絡(luò)的意思是想要訪問存儲里面的內(nèi)容，需要有網(wǎng)絡(luò)才行，不管是公網(wǎng)還是局域網(wǎng)反正得有網(wǎng)。簡單來說，NAS提供存儲服務(wù)，可用通過網(wǎng)絡(luò)來訪問存儲里面的內(nèi)容。

1.1 常見的NAS設(shè)備

當前為了滿足我國互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)數(shù)據(jù)存儲的需求，各國都出現(xiàn)了成熟的解決方案。例如，群暉科技（Synology）、威聯(lián)通科技股份有限公司（QNAP）以及其他如Netgear、HP ProLiant存儲服務(wù)器等。國內(nèi)NAS及部分產(chǎn)品制造商：如華為rh2285v1存儲服務(wù)器等。此外，NAS設(shè)備具有相應(yīng)的集成功能，包括迅雷路由器、小米盒、樂視等。

此外，部分單位還組裝硬件、軟件，以實現(xiàn)家庭NAS。NAS系列級應(yīng)用程序中也是獨一無二的。例如，它對硬件也有一定的要求，如接口多、體積小、散熱好、噪聲小等，因為家庭中沒有專門的專業(yè)機房來存放機器設(shè)備。

通過分級存儲功能將數(shù)據(jù)存儲于介質(zhì)當中，在不同的土層級間再結(jié)合相關(guān)策略實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)流動，以提升系統(tǒng)的存儲性能。根據(jù)硬盤種類型來分，主要包括性能層、均衡層和容量層。其性能層主要利用熱數(shù)據(jù)進行交換，存儲介質(zhì)為全SSD固態(tài)存儲，與傳統(tǒng)機械硬盤相比，在存儲容量及響應(yīng)時間上具有明顯的優(yōu)勢，如可以大大降低系統(tǒng)存儲的響應(yīng)時間和數(shù)據(jù)的訪問效率。均衡層的數(shù)據(jù)存儲主要采用固態(tài)硬盤進行數(shù)據(jù)服務(wù)，轉(zhuǎn)速為10 000 r/min。容量層的存儲介質(zhì)為機械硬盤，可存儲歷史歸檔數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)速為7 200 r/min，存儲時間為3～5 a（圖1）。

1.2 NAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

NAS存儲利用光纖與核心交換機相接進入局域網(wǎng)，并實現(xiàn)兩端配置接口互通，便于數(shù)據(jù)存儲的快速訪問。

為了確保存儲系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，應(yīng)對硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)進行優(yōu)化。在硬件架構(gòu)設(shè)計時，主柜采用3U16盤位主柜，并配置雙控制器，以實現(xiàn)控制器的冗余備份，確保存儲的訪問性能。在主機接口設(shè)計時，主機接口分為4個10 GbE和4個1 GbE，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)備份接口;擴展柜優(yōu)化設(shè)計時，選用24盤位擴展柜，硬盤槽位112個。在軟件架構(gòu)設(shè)計上，應(yīng)合理配置協(xié)議許可、快照、卷克隆等存儲功能，以提高存儲效率（圖2）。

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 存儲容量設(shè)計及磁盤選型

為了滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)對存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問響應(yīng)速度的要求，應(yīng)不斷優(yōu)化吞吐量性能。容量層硬盤選擇NL_SAS企業(yè)級硬盤，以滿足大容量需求，確保企業(yè)的經(jīng)濟效益。此類硬盤前端采用雙端口，并與不同的控制器相連，如果前端單個控制器出現(xiàn)故障，另一個控制器實現(xiàn)硬盤識別。

緩存層的SSD緩存加速應(yīng)選擇企業(yè)級硬盤。由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)中有大量小文件讀寫，對存儲的IOP要求較高;而SSD與7200 r/min

轉(zhuǎn)速機械硬盤相比，在帶寬及響應(yīng)時間方面具有著較大的優(yōu)勢。故在SSD緩存加速設(shè)計時，應(yīng)利用SSD盤提升小文件讀取速度，并且可以將它介于內(nèi)存與HDD間的緩存池。另外，因SSD盤的讀取速度較高，故可有效地縮短數(shù)據(jù)的響應(yīng)時間，提升系統(tǒng)的性能功能。由此可見，本次包括112個盤位，16盤位主柜1個和24盤位擴展柜4個，SSD緩存有2個盤位，剩余的盤位采用NL_SAS企業(yè)級硬盤。

2.2 軟件配置

根據(jù)Pogoplug設(shè)備的使用需求，需要進行TTL線路驅(qū)動程序下載。當解壓文件以后，應(yīng)按照系統(tǒng)指示找到相應(yīng)的文件，并點擊路徑完成操作。當插入TTL線時，可通過NAS的存儲系統(tǒng)進行新硬件安裝，且可以執(zhí)行驅(qū)動器操作的自動化。另外，應(yīng)按照協(xié)議要求，合理地選擇序列號和端口。本地連接的IP地址為192.168。

從智能判識系統(tǒng)對存儲需求方面考慮，其對存儲容量需求量較高，加上單套存儲硬盤種類較多，所以為了避免不同的RAID組在多次校驗時引起控制器性能損失問題，本次設(shè)計選擇RAID5方式。在RAID5模式下，配置9塊磁盤和1個RAID組，通過多個塊數(shù)據(jù)盤，達到了確保盤性能和數(shù)據(jù)安全的目的。因此，在RAID選擇時，應(yīng)選用RAID5（8D+1P）模式。

2.3 系統(tǒng)運行與評測

為了滿足NAS的私有云存儲系統(tǒng)的運行需求，應(yīng)對存儲系統(tǒng)的功能進行實驗，設(shè)置以下環(huán)境。

（1）在選擇測試手機時，應(yīng)選用一款A(yù)ndroid4.4系統(tǒng)的手機。

（2）應(yīng)合理地設(shè)置內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器的運行環(huán)境，其系統(tǒng)環(huán)境如下：CentOS Linux release 7.1.1503（Core）。JDK版本：jdk-8u65-linux-x64.tar.gz。IP地址：192.168.0.47

（3）系統(tǒng)可設(shè)置公網(wǎng)服務(wù)器運行環(huán)境：CentOS Linux release 7.1.1503（Core）;版本采用JDK版本：jdk-8u65-linux-x64.tar.gz;驅(qū)動采用MySQL驅(qū)動：mysql-connector-java-5.1.37-hin.jar;IP地址：42.62.101.111

通過對NAS的存儲系統(tǒng)的功能進行測試，相對于傳統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)而言，在數(shù)據(jù)安全和平臺穩(wěn)定性方面具有較大的優(yōu)勢。同時，通過系統(tǒng)所具備的私有NAS的云存儲平臺，實現(xiàn)了傳統(tǒng)的私有云平臺的優(yōu)化且通過對數(shù)據(jù)進行分析，此云存儲系統(tǒng)能夠有效地解決傳統(tǒng)平臺存在的不足，實現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化目標，從整體上來說，其優(yōu)化程度將達到數(shù)十倍。

3 結(jié)束語

根據(jù)NAS存儲系統(tǒng)總體設(shè)計要求，應(yīng)合理地選擇NAS設(shè)備，并配置相應(yīng)的軟件和硬件，對NAS的私有云存儲系統(tǒng)進行優(yōu)化。實踐證明，通過系統(tǒng)評估，大大地提升NAS的私有云存儲平臺數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性，且數(shù)據(jù)傳輸速度較快、功能齊全，擁有良好的網(wǎng)絡(luò)交互環(huán)境，具有較高的應(yīng)用價值。

本文通過NAS的存儲環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計，達到了多年存儲空間動態(tài)擴展的目標。在設(shè)計拓展方面，不斷地優(yōu)化數(shù)據(jù)的存儲環(huán)境，對于不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，只需進行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)調(diào)整即可，從上可以看出，NAS存儲環(huán)境能夠為其他網(wǎng)絡(luò)存儲提供良好的應(yīng)用環(huán)境和解決方案，為今后NAS存儲系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用提供參考。

參考文獻

[1] 石夫乾，周林.一種基于NAS的網(wǎng)絡(luò)存儲管理軟件的設(shè)計與應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2006（26）：67-69.