基于IP SAN技術(shù)的數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)構(gòu)建

●徐 茜（華東交通大學(xué) 圖書館，南昌 330013）

1 數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)構(gòu)建需求分析

數(shù)字圖書館是用數(shù)字技術(shù)處理和存儲各種文獻(xiàn)的圖書館，是基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下共建共享的可擴(kuò)展的知識網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在構(gòu)建數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)時，所有的考慮都以數(shù)據(jù)為中心：如何確保數(shù)據(jù)的安全存儲？如何使數(shù)據(jù)有最大的高可用性？如何使系統(tǒng)持續(xù)運行服務(wù)不間斷？這些問題是架構(gòu)圖書館數(shù)字化信息管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境必須優(yōu)先考慮的。

目前，在高校數(shù)字圖書館，用戶的環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)用數(shù)據(jù)量大，應(yīng)用數(shù)據(jù)增長速度極快，從而造成多服務(wù)器、多操作系統(tǒng)、多數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境，因此需要構(gòu)建完善的存儲體系結(jié)構(gòu)來集中管理這些存儲資源，這樣才能適應(yīng)變化的存儲量、性能和實用性的需求。

基于IP SAN技術(shù)存儲體系平臺，無須采用昂貴的光纖設(shè)備，在普通的以太網(wǎng)上，使用經(jīng)濟(jì)的SCSI設(shè)備，就可以接近光纖的傳輸速率，真正實現(xiàn)大規(guī)模的圖書館信息資源共享。

2 IP SAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

目前高端服務(wù)器所使用的專業(yè)存儲方案有DAS、NAS、SAN、iSCSI幾種，通過這幾種專業(yè)的存儲方案使用RAID技術(shù)提供高效安全的存儲空間。

2.1 IP SAN網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)

SAN（Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)） 是一個由存儲設(shè)備和系統(tǒng)部件構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。所有的通信都在一個與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)隔離的單獨的網(wǎng)絡(luò)上完成，可以被用來集中和共享存儲資源。SAN不僅提供了對數(shù)據(jù)設(shè)備的高性能連接和高效數(shù)據(jù)備份，還增加了對存儲系統(tǒng)的冗余連接，提供了對高可用群集系統(tǒng)的支持。簡單地說，SAN是關(guān)聯(lián)存儲設(shè)備和服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)，與以太網(wǎng)有類似的架構(gòu)。［1］

2.2 IP SAN關(guān)鍵技術(shù)——iSCSI

IP存儲就是使用IP，而不是光纖通道，把服務(wù)器與存儲設(shè)備連接起來的技術(shù)，除了標(biāo)準(zhǔn)已獲通過的iSCSI，還有FCIP、iFCP等正在制定的標(biāo)準(zhǔn)。而iSCSI發(fā)展最快，已經(jīng)成了IP存儲一個有力的代表。

iSCSI（互聯(lián)網(wǎng)小型計算機(jī)系統(tǒng)接口，internet SCSI）是一種在Internet協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上，特別是以太網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。是一個供硬件設(shè)備使用的可以在IP協(xié)議上層運行的SCSI（小型計算機(jī)系統(tǒng)接口）指令集。SCSI是以一種廣泛使用的連接硬盤和計算機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，iSCSI這種技術(shù)則是將SCSI技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的以太網(wǎng)絡(luò)連接上，iSCSI技術(shù)的性價比要高于基于光纖的產(chǎn)品。［2］

iSCSI的出現(xiàn)解決了開放性、容量、傳輸速度、兼容性、安全性等問題，其優(yōu)越的性能使其自發(fā)布之日始便受到市場的關(guān)注與青睞。

2.3 IP SAN的特點及優(yōu)勢

2.3.1 系統(tǒng)的高可擴(kuò)展性

采用IP存儲方案，只要聯(lián)入局域網(wǎng)的計算機(jī)都可以使用存儲系統(tǒng)里的存儲空間，并不需要改變網(wǎng)絡(luò)體系，使得整個存儲系統(tǒng)具有高擴(kuò)展性。

2.3.2 系統(tǒng)的高性價比、低成本

采用iSCSI標(biāo)準(zhǔn)，只要計算機(jī)有網(wǎng)卡，就可以使用存儲系統(tǒng)中的存儲空間，以實現(xiàn)低成本的IP SAN。

2.3.3 系統(tǒng)的高可靠性

采用互為熱備的存儲設(shè)備。光纖磁盤陣列采用雙控制器，而且兩臺磁盤陣列互為備份；兩臺存儲交換機(jī)進(jìn)行群集，提供雙機(jī)熱備負(fù)載均衡，從而保證整個系統(tǒng)的高可靠性。部分重要應(yīng)用的服務(wù)器進(jìn)行雙機(jī)工作，從而保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)不被中斷，提供系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2.3.4 系統(tǒng)的高性能

IP SAN的速度可達(dá)2Gb，雖然速度仍比不上FC SAN的2Gb，但效能上已超越大部分的NAS。更重要的是，一旦下世代的10Gb以太網(wǎng)絡(luò)普及的時候，IP SAN就可能以10Gb的高速狂飆，甚至比FC SAN的下世代版本———4Gb還要快。［3］

2.3.5 存儲空間整合及統(tǒng)一管理

IP SAN的虛擬存儲交換機(jī)?？梢詫Υ疟P陣列(Raid)、JBOD等不同的物理磁盤空間進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時支持Raid0、Raid1、Raid10、Raid0+1等方式。支持 FC 1Gbps、FC 2Gbps、Ultra 2 SCSI、Ultra 3 SCSI等接口的磁盤陣列系統(tǒng)，可以對不同類型的磁盤陣列系統(tǒng)進(jìn)行存儲空間的整合。這一切對于服務(wù)器來說是完全透明的，簡化服務(wù)器對存儲空間的管理。［4］

圖 基于IP SAN技術(shù)的高校數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 基于IP SAN技術(shù)的數(shù)字圖書館存儲系統(tǒng)設(shè)計

在華東交通大學(xué)圖書館，存儲設(shè)備主要用于：圖書館管理系統(tǒng)、多種數(shù)據(jù)庫服務(wù)系統(tǒng)、WWW服務(wù)、FTP服務(wù)、郵件服務(wù)器等服務(wù)；服務(wù)器的操作系統(tǒng)有Linux、Windows Server 2000、Windows Server 2003；后臺數(shù)據(jù)庫有SQL Server2000，Oracle。目前，我館共有8臺服務(wù)器和一臺容量為32T的磁盤存儲陣列共同承擔(dān)各種不同的應(yīng)用，每個應(yīng)用每時每刻都會產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，因此，為了滿足日益增長的存儲需求，華東交通大學(xué)圖書館決定在不改變原有局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)的前提下，通過新增存儲設(shè)備，利用IP SAN技術(shù)，統(tǒng)一解決局域網(wǎng)內(nèi)所有服務(wù)器的海量存儲服務(wù)。

在本解決方案中，需要新增的設(shè)備是SANRAD iSCSI V SwitchTM虛擬存儲交換機(jī)和Cisco Catalyst 3750系列數(shù)據(jù)交換機(jī)，以此來實現(xiàn)IP SAN的存儲解決方案（如下圖）。

SANRAD iSCSI V SwitchTM虛擬存儲交換機(jī)這種設(shè)備是一種虛擬化的存儲設(shè)備管理產(chǎn)品，用它通過基于IP的局域網(wǎng)LAN、城域網(wǎng)MAN和廣域網(wǎng)WAN去構(gòu)造存儲區(qū)域網(wǎng)SAN，因此具備了無限延伸與擴(kuò)展的性能。本方案選擇兩臺V Switch 3000交換機(jī)進(jìn)行雙機(jī)熱備負(fù)載均衡。兩套磁盤陣列互相冗余備份，保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性。兩個 iSCSI交換機(jī)負(fù)載均衡且互相備份。故障能自動切換，無須人工干預(yù)，且故障解除后數(shù)據(jù)和系統(tǒng)能自動恢復(fù)一致。雖然物理上存在兩套磁盤陣列設(shè)備，但對于服務(wù)器使用來說是透明的一個存儲設(shè)備和空間。

Cisco Catalyst 3750系列數(shù)據(jù)交換機(jī)主要是用來優(yōu)化高密度千兆位以太網(wǎng)部署，以滿足接入小型網(wǎng)絡(luò)骨干連接需求。它作為IP SAN的核心交換機(jī)，連接2臺V Switch 3000交換機(jī)，每臺V Switch 3000交換機(jī)與3750G-24TS交換機(jī)以6Gbps的帶寬連接，實現(xiàn)全雙工。

應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)存的所有服務(wù)器主機(jī)都使用雙千兆網(wǎng)卡分別連接到Cisco Catalyst 3750千兆以太網(wǎng)交換機(jī)上。所有存儲設(shè)備連接到V Switch 3000虛擬存儲交換機(jī)上。這樣，整個系統(tǒng)形成一個完全冗余的結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)束語

數(shù)據(jù)是數(shù)字圖書館服務(wù)的基礎(chǔ)，是數(shù)字圖書館重要的財富?；谶@種以數(shù)據(jù)為中心的數(shù)字圖書館，數(shù)字化信息管理系統(tǒng)的中心是數(shù)據(jù)的安全存儲。以上提供的存儲IP SAN方案采用的是iSCSI存儲技術(shù)，普通服務(wù)器或PC機(jī)只需要具備網(wǎng)卡即可以共享、使用大容量的存儲空間。與傳統(tǒng)的分散直接存儲方式不同，采用集中的存儲方式，極大提高了存儲空間的利用率，方便用戶的維護(hù)管理。本方案利用無所不在的IP網(wǎng)絡(luò)，減少了配置、維護(hù)、管理的復(fù)雜度，并且一定程度上保護(hù)了現(xiàn)有投資。由于IP存儲超越了地理距離的限制，IP能延伸到多遠(yuǎn)，存儲就能延伸到多遠(yuǎn)，基于IP SAN技術(shù)的數(shù)字圖書館網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)是一個劃時代的革命。

［1］張宗利．基于IP SAN的高校數(shù)字圖書館解決方案研究［J］．計算機(jī)與信息技術(shù)，2009（5）：1－4.

［2］羅麗艷．IP SAN存儲服務(wù)器系統(tǒng)典范案例推薦［EB/OL］．［2008－ 04－ 22］．http://www.chinawe.net/network/NAS_SAN_DAS/20080905_47650.html.

［3］向建均．?dāng)?shù)字圖書館關(guān)于選擇 FC SAN與IP SAN的比較研究［J］．現(xiàn)代情報，2008（2）：1－3.

［4］馬東．基于IP-SAN架構(gòu)的數(shù)字圖書館混合存儲系統(tǒng)構(gòu)建研究［J］．河南圖書館學(xué)刊，2008（4）：1－3.