基于校园网存储系统的解决方案剖析

第２７卷第３期
２００
计算技术与自动
化ｖＤｌ．２７，Ｎｏ．３
Ｓｅｐ．２００
８年９月ＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ
８
文章编号：１００３—６１９９（２００８）０３—０１２５—０４
基于校园网存储系统的解决方案
罗跃国１，２
（１．重庆大学计算机学院．重庆４０００４４；２．长江师范学院网络信息中心，重庆４０８１００）
摘要：分析校园网存储系统的特点，对ＤＡＳ，ＮＡＳ，ＦＣＳＡＮ和ＩＰＳＡＮ技术进行对比分析。

结合需求
ＳＡＮ存储系统的技术特征，并对ＩＰＳＡＮ的优势进行说明，由此提出基于
ＳＡＮ与ＮＡＳ一体化以及分级存储的校园网网络存储解决方案，以满足校团网所面对的数据安全、可靠存储
重点分析基于ＩＳｌ笃Ｉ协议的ＩＰ及有效利用的挑战和需要。

关键词：ＳＡＮ；ｉＳｃＳＩ；ＩＰ中图分类号：ＴＰ３９３
ＳＡＮ；ＦｃＳＡＮ；＆州ＮＡＳ一体化
文献标识码：Ａ
ＳｏｌｕｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎｔｈｅ
ＳｔｏｒａｇｅｏｆＣａｍｐｕｓＮｅｔｗｏｒｋ
ＬＵＯＹｕｅ，ｇｕ０１ｏ
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ
ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
４０００４４，Ｃｈｉｎａ；
２．ＹａｎｇｔｚｅＮｏｒｍａＩＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＴｈｅＳｔｏｒａｇｅＯｆＣａｍｐｕｓ。

ＦＣ
４０８１００，Ｃｈｉｎａ）
ＮｅｔｗｏｒｋａｎｄｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇＤＡＳ，ＮＡＳ
ＳＡＮ
ａｎｄＩＰ
ＳＡＮ．ＴｈｉＳ
ｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＩＰ
ＳＡＮ
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ＳＡＮ
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ｓｔｏｒａｇｅ
ａｎｄ
ｖａｌｉｄｉｔｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＡＮ；ｉＳｃＳＩ；ＩＰ
ＳＡＮ；ＦＣ
ＳＡＮ；ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＳＡＮａｎｄＮＡＳ
主服务器，各个机关部门、各个学院的网站以及专
１校园网络存储的特点
目前各高校大力开展信息化教学，在校园网上开展的各种应用越来越多，越来越复杂，用户数越来越多，做好大容量数据的存储，以及解决数据安全性问题和传输问题的矛盾越来越突出，因此设计好校园网存储系统解决方案是信息化校园建设与发展规划中的一个重要内容。

以长江师范学院为例，我校在网络硬件设备搭建起来以后，特别注重教学资源和公共资源的建设，切实为教学提供服务。

我校校园网络数据存储需求主要包括以下几方面的应用：
１）学校Ｗｅｂ网站：学校网站包括学校ｗｗｗ
收稿日期：２００８一０５—１９
题网站等等近１００个，数目众多，这些数据都需要备份服务的支持。

２）大规模的邮件系统。

邮件用户分为教师用户和学生用户，教师用户邮箱大小为１００Ｍ，另外网络存储空间为２５０Ｍ，学生用户邮箱和网络存储空间均为２０Ｍ。

３）校园网计费系统。

用户数据的重要性和安全性都很高，需要实时备份。

而且光日志每天近
１０Ｇ。

４）校园视频点播系统和网络课程等。

这些基于多媒体开发的应用数据量大，需要海量的存储能力。

５）一些重要的软件系统（如资产管理系统，教
作者简介：罗跃国（１９８忙）。

男。

四川泸州人，研究实习员。

硕士研究生．研究方向：计算机网络与数据库（Ｅ～ｍａｉｌ：ｌｙｇ（马ｙｚｎｕ．ｅｄｕ．ｅｎ）。

计算技术与自动化
２００８年９月
务管理系统和招生就业系统等）包含了大量的有关学生学习和老师教学的重要数据。

６）ＳＱＬＳＥＲＶＥＲ以及ＯＲＡＣＬＥ等大型数据库的广泛运用。

读写数据的频率高，并发要求高（如教务系统的评教和选课等），就对存储提出了更高的要求。

此外，未来数字化以及校园一卡通系统不仅要求数据的绝对准确和安全，对稳定性、可靠性、并行处理能力和网络性能都要求很高。

总的来说，校园网络存储访问要求高的应用对存储的性能和有较高的要求。

而目前网络中心的的存储资源是各自
分立的，主要以ＲＡＩＤ和以服务器自动备份作为数
据存储的手段。

总体上看，存储方法和手段安全性低，管理繁锁而且费肘，可靠性低，数据损坏后，恢复时间长。

有些备份操作也使应用服务器性能下降，不能很好地对外服务，现阶段的存储方式已经不能很好的满足现有尤其是将来信息增长的需求，需要建立一个高效的网络存储平台。

２存储系统的选择
存储系统经历了从直连存储（ＤＡＳ）到附网存储（ＮＡＳ），最后到现在的存储区域网络（ＳＡＮ）的的发展过程。

２．１直连存储（ＤＡＳ）
以前我校的存储采用的是直连存储（ＤＡＳ）方式，即服务器直接和存储连接。

这种存储方式在备份、恢复、扩展和容灾等方面的问题变得日益突出。

２．２附网存储（ＮＡＳ）
附网存储（ＮＡＳ）是以数据为中心的存储模式，将存储设备通过标准的网络拓扑连接到一组计算机上，适用于网络文件服务模式的数据访问。

ＮＡＳ存储技术在使用中也暴露出一些问题：（１）数据的传输速度慢，因为ＮＡＳ只能提供文件级（经过多个协议栈）而不能提供块级（经过协议栈少）的数据传输；（２）数据备份时性能较低，ＮＡＳ在数据备份时要占用同一局域中大部分网络带宽；（３）只能对单个ＮＡＳ进行管理，很难将位于同一局域网中的多个ＮＡＳ集中管理。

２．３存储区域网络（ＳＡＮ）
ＳＡＮ（存储区域网络）：是一个高性能的网络，其设计的目的是使存储设备与计算机系统或存储
设备与存储设备之间通信。

无论是光纤ＦＣＳＡＮ，
还是ｉＳＣＳＩＳＡＮ，都可满足块级数据传输的需求，
这比ＤＡＳ和ＮＡＳ存储基于文件的传输进步了很
多。

ＳＡＮ技术在服务器与存储系统中间直接通过
专门的网络传输数据，不象ＮＡＳ那样完全依托于现有的网络，为企业的存储问题找到了新的方法。

以前我校存储这些数据的方式采用两种，一种采用的是直连存储（ＤＡＳ）方式，服务器直接和存储连接；另外一种是直接将数据存放在附属于服务器的磁盘阵列（ＲＡＩＤ）上。

从以上我校的网络存储中存在的问题和需求看出，直连存储（ＤＡＳ）有占用服务器资源等的缺点，而附网存储（ＮＡＳ）有占用网络带
宽等的不足，存储区域网络（＆州）可以突破瓶颈
问题，是目前存储领域发展的主流。

而且根据前面提到的我校的应用需求，我们决定选择存储区域网络（掣州）构建我们的校园网络存储系统。

但是究竟是选择ＩＰ
ＳＡＮ还是ＦＣＳＡＮ存储系统是争论
的焦点。

各用户单位在购买存储之前都会对这个问题争论不休。

我们在采购存储的品牌以及技术方案都进行了反复的探讨和论证。

下面我们先来看看ＩＰＳＡＮ和ＦＣ
ＳＡＮ存储系统各自的技术特
点，并做一个简单的对比。

２．４
ＩＰＳＡＮ和ＦＣＳＡＮ存储系统
ＦＣ
ＳＡＮ存储系统的连接方式是光纤网络，使
用的传输协议是１９９７年发布的ＦＣＰ协议。

而ＩＰＳＡＮ存储系统的连接方式是以太网，使用的传输协议是２００３年发布的ｉＳＣＳＩ协议。

ＦＣＳＡＮ存储系统是ｓｃＳＩ数据包在ＦＣ协议的网络上传输，在网络层及以下是ＦＣ协议；ＩＰＳＡ存储系统是ＳＣＳＩ数据包在ＴＣＰ／ＩＰ协议的网络上传输，在网络层及以下是ＴＣＰ／ＩＰ协议。

以前存储的唯一连接协议是ＦＣ（光纤通道）协议，而ＩＳＣＳＩ技术出现后，也使存储部署多了一份选择。

ＩＳＣＳＩ协议很好的结合了ＩＰ传输技术和ＳＣＳＩ传输技术的优点。

ＩＰ
ＳＡＮ存储是采用的ＩＳＣＳＩ协议。

因此要了解ＩＰ
ＳＡＮ存储，我们先从ＩＳＣｓＩ协
议开始。

ＩＳＣＳＩ协议是在ＴＣＰ／ＩＰ协议之上运行ＳＣＳＩ协议，所以其底层的协议层都是利用的现有以太网的。

在硬件上兼容现在的网卡、网线、以太网交换机等设备。

很多人对于ＩＳＣＳＩ协议是否适合构建ｓＡＮ（存储区域网络）怀有质疑的观点，以
往构建ＳＡＮ的主流协议是ＦＣ。

因为ＦＣ协议可
以实现高性能的传输，并可以提供千万级的地址空间，适合网络的扩展。

而这些特点ＩＳＣＳＩ协议都已具备。

ＩＳＣｓＩ协议借鉴了ＳＣＳＩ协议适合大数据量传输的优势，所以在千兆以太网上的性能表现还不错。

第２７卷第３期罗跃国：基于校园网存储系统的解决方案
２．５ＩＰＳＡＮ和ＦＣＳＡＮ的选型这在长期的应用过程中已经得到了证实。

ＦＣ
ＳＡＮ
以下为ＩＰＳＡＮ的优势ｉ
与ＩＰ
ＳＡＮ各有自己的优缺点，至少在短期内两者
ｌ）ＩＰＳＡＮ性价比更高，后续维护成本更低：使无法相互替代。

不能够笼统地说哪个更好，最关键用ＦＣＳＡＮ作存储，每个服务器需要配置一块
的是要结合具体的需求。

ＨＢＡ卡，同时光纤交换机价格非常贵。

ＩＰ
ＳＡＮ采
在选购设备时，我们结合学校当前和今后一段用服务器的千兆网卡，普通的千兆以太网交换机连
时间的业务发展需求，以及考虑整体的网络需求接即可。

等。

然后结合我校情况。

我校考虑目前以及今后几２）ＩＰ
ＳＡＮ能使部署更加灵活，能够提供分布
年的数据量，容量为１２Ｔ左右的存储基本可以满在不同地点的服务器接人：
足；并要求满足接人多种操作系统（我校需接人存３）ＩＰＳＡＮ管理起来更加简单：采用ＴＣＰ／ＩＰ储系统的服务器操作系统包括ｗｉｎｄｏｗｓ。

ｓｏｌａｒｉｓ，
协议技术，无需专门学习私有的ＦＣ协议，懂网络ｒｅｄ
ｈａｔ等）；要求具有良好的存储可扩展性，可灵
的人就能够简单维护；ＦＣＳＡＮ阵列要复杂些，后活方便的接人多个服务器；而且考虑到经费问题，
期维护相对麻烦。

ＩＰ
ＳＡＮ性价比更高，可节约设备成本。

ＩＰＳＡＮ基４）容灾方面：ＦＣ
ＳＡＮ需要另外购买与高端设
本上可以满足近期的需求，并且ＩＰＳＡＮ的优势明
备搭配的容灾软件，而ＩＰＳＡＮ本身包括本地和异
显，而这些优势正是我们部署存储系统所需要的，地数据容灾的功能，且成本较低。

因此经过了多次讨论，一致决定采用ＩＰ
ＳＡＮ存储
５）网络速度方面：目前ＦＣ
ＳＡＮ可以提供
系统。

１Ｇｂｐｓ、２Ｇｂｐｓ、４Ｇｂｐｓ的带宽，而ＩＰＳＡＮ能提供的
带宽主要受ＬＡＮ的影响，在千兆以太网中能提供３，网络存储系统方案的设计
１Ｇｂｐｓ，随着万兆以太网的逐渐成熟，将可以提供１０Ｇｂｐｓ的带宽，那么ＩＳＣＳＩ协议在存储网络中应我校购买了Ｈ３Ｃ的基于ＩＰ
ＳＡＮ的存储设备
用肯定会超过ＦＣ协议。

ＥＸｌ０００，并重新构建了校园网存储系统。

主要网ＦＣ
ＳＡＮ在构建的存储系统在安全性，流量控
络拓扑结构如下图（已省略了一些与存储关系不是制，Ｉ／Ｏ端的速度限制等方面都有很不错的优势，
很密切的设备）。

图Ｉ长江师范学院存储系统网络拓扑图
１）在校园网络中将ＳＡＮ和ＮＡＳ融合
将会在很长的一段时间内并存，新的＆州方案可
作为一种主流技术，ＳＡＮ具有传统存储方案以考虑到与ＮＡＳ存储系统的互操作性与融合。

无以比拟的优势，但从现状来看传统的基于文件访ＳＡＮ存储网络系统是以块级的方式操作，而ＮＡＳ
问服务器的存储方案仍然占据一定地位，两种方案
网络存储系统是以文件（Ｆｉｌｅ）级的方式表达。

这
计算技术与自动化
２００８年９月
意味着ＮＡＳ系统对于文件级的服务有着更高效和快速的性能。

而应用数据块的数据库应用和大数据块的Ｉ／ｏ操作则以ＳＡＮ为优先。

随着校园网络中数据量的增加，服务器的数据存储和操作越来越频繁，直接影响整个网络的性能，并成为使用的
等。

经常被读、写访问的关键应用数据，如Ｏｒａｃｌｅ数据库文件、邮件服务器、网上教学。

计费系统，重要的视频点播等，存放于ＩＰ
ＳＡＮ存储系统中；而
一些本身数据量大，读访问量也大但是不是很关键的数据就存储到ＤＡＳ磁盘阵列，比如影视视频资料；而其他那些数据量不是很大，读数据要求不是很高的数据放在磁盘阵列上，比如ＷＷＷ服务器的数据。

由上图可以看出，我校所使用的分级存储方式。

既充分利用了存储设备的性能。

又科学合理有效地组织了数据存储。

瓶颈。

ＳＡＮ和ＮＡＳ有着不同的存储结构和特点。

ＳＡＮ能够实现高速数据存储，适合做数据库服务
器存储以及一些对读取数据要求高的应用；ＮＡＳ着重于文件共享功能，完成多台服务器文件系统级的共享，适合做文件服务器。

在校园网络中存在着不同的数据需求，因此，根据校园网络中传输数据的特点，将ＳＡＮ和ＮＡＳ融合应用于校园网络，是
４结束语
长江师范学院在硬件条件相对薄弱的情况下，逐步建立了存储系统，投入较少的经费，较好的满足了当前的网络存储需求以及近期网络存储的发展要求，建立了灵活而安全的存储系统解决方案，取得了预期的目标。

提高系统性能的有效途经。

在ＮＡＳ与ＳＡＮ融合
的过程中，在融合的方案中“既有ＮＡＳ，又有ＳＡＮ”，我校在现有的存储系统中增加了ＮＡＳ功能作为文件服务器，使整个存储部署更加灵活。

２）分级存储
数据分级存储是指数据客体存放在不同级别的存储设备（磁盘、磁盘阵列、存储系统等）中的存储方式。

现在高校的数据中心越来越复杂，数据保护是其关键。

但是并非所有的数据都具有同样的价值和要求同样的存储性能。

用分级存储的方式构建存储体系可以在很大程度上降低存储成本，为学校节约资金。

我校根据数据的重要性和利用率高低将数据存储在不同类型的设备上。

这些设备根据其性能和成本划分为不同的级别，这些分级设备可以包括本地硬盘、本地阵列、ＤＡＳ磁盘阵列，ＩＰ
［１］周兆确。

叶青编．存储区域网概念与应用［Ｍ】．ｊＥ京：人民邮
电出版社。

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钟铭．ｉＳＣＳＩ协议探析［Ｊ】．计算机工程，２００４．
ＳＡＮ存储
（上接第９１页）
对于每个对象所涉及到具体类还有待进一步研究。

笔者下一步工作主要是迸一步研究ＷＭＭＳ系统中的元数据存储库，以及从可操作数据存储场景中抽取元数据并运用导出规则导出ＣＷＭ元数据，并
Ｍｅｔａｄａｔａ
ＩｎｔｅｒｃｈａｎｇｅＭａｄｅ
ＥａｓｙＵｓｉｎｇＣＷＭ［ＥＢ／ＯＬ】．
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｗｍｆｏｒｕｍ．ｏｒｇ／．
［３】Ｔｈｏｍｓｅｎ，ＥｒｉｋＯＬＡＰＳｏｌｕｔｉｏｎｓ：ＢｕｉｌｄｉｎｇＭｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ｉｎ．
Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｍ】．ＮＥＷＹＯＲＫＪｏｈｎＷｉｈｙ＆Ｓｏｎｓ。

Ｉｎｃ．
【４】ＪｏｈｎＰｏｏｌｅ，ＤａｎＣｈａｎｇ：ｃＩｍｌｍ∞ＷａｒｅｈｏｕｓｅＭｔａｍｏｄｄＤｅｖｅｌ．
ｏｐｅｒ’ｓ
根据对象——关系映射模式［８］把元数据存储于元
数据存储库中。

Ｇｕｉｄｅ．２００３．
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国防科技大学硕士学位论文．２００４．
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ＣｈａｎｇＴ．ＣＷＭＥｎａｂｌｅｍｅｎｔＳｈｏｗｃａｓｅ：Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ。