基于FreeNAS搭建網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)

張光勇

摘 要：文章論述了使用NAS存儲(chǔ)利用iSCSI解決虛擬化條件下重要數(shù)據(jù)及服務(wù)器相關(guān)日志等數(shù)據(jù)備份的問(wèn)題。文章重點(diǎn)研究了基于IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)備份系統(tǒng)，使用iSCSI技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備本地化使用，優(yōu)化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，降低數(shù)據(jù)備份耗時(shí)、數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)，提高了數(shù)據(jù)的安全性。

關(guān)鍵詞：NAS； iSCSI； CHAP；網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ) 隨著學(xué)校信息化建設(shè)的推進(jìn)，信息技術(shù)在教學(xué)和科研中的作用越來(lái)越大，面向全校提供信息系統(tǒng)、在線教學(xué)等多種應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)，這些系統(tǒng)運(yùn)行于不同的物理機(jī)器上，位置分散，維護(hù)難度較大。數(shù)據(jù)中心通過(guò)使用虛擬化技術(shù)，能夠減少數(shù)據(jù)中心計(jì)算設(shè)備的數(shù)量，大幅提升數(shù)據(jù)中心IT效率，減少了數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)成本，提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性以及易用性。與此同時(shí)，大量的舊服務(wù)器資源被閑置，并未得到充分有效的利用。使用FreeNAS技術(shù)、利用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)可方便地解決重要數(shù)據(jù)及服務(wù)器相關(guān)日志等數(shù)據(jù)備份的問(wèn)題。

1 數(shù)據(jù)備份的現(xiàn)狀

在當(dāng)前信息社會(huì)時(shí)代，數(shù)據(jù)被認(rèn)為是數(shù)據(jù)中心當(dāng)中最寶貴的資產(chǎn)。正因?yàn)槿绱?，從文件系統(tǒng)到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等各種信息必須時(shí)刻備份保護(hù)，以防丟失。不管數(shù)據(jù)在物理服務(wù)器還是在虛擬服務(wù)器的存儲(chǔ)介質(zhì)上，它們都要被保護(hù)起來(lái)，同時(shí)要保持可用性。在虛擬化服務(wù)器系統(tǒng)中，雖然一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備能夠完成備份任務(wù)，但對(duì)上面運(yùn)行著多個(gè)虛擬機(jī)的服務(wù)器進(jìn)行備份很可能會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。

虛擬化環(huán)境下，由于服務(wù)器的使用在增加，所用的相應(yīng)資源在減少。備份應(yīng)用是資源消耗大戶，它們會(huì)消耗大量服務(wù)器的輸入/輸出、CPU 和內(nèi)存資源，使得服務(wù)器不再具有大量的閑置資源可供備份使用。同時(shí)， FC-SAN或IP-SAN資源的價(jià)格相對(duì)比較昂貴，我們基于開(kāi)源的FreeNAS，建立一套高性價(jià)比、成熟可靠的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)，滿足了學(xué)校數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份的需求。

2 NAS和FreeNAS

網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器（Network Access Server，縮寫為NAS）是遠(yuǎn)程訪問(wèn)接入設(shè)備。NAS 網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)，將儲(chǔ)存設(shè)備連接到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上，提供數(shù)據(jù)和文件服務(wù)，與客戶通信通常采用NFS、CIFS協(xié)議。

NAS是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)領(lǐng)域重要的發(fā)展方向之一，它通過(guò)基于IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議如NFS、CIFS等將存儲(chǔ)空間連接到IP網(wǎng)絡(luò)上，向各種客戶端提供文件服務(wù)。NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過(guò)基于IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議向多種客戶端提供文件級(jí)I/O服務(wù)，客戶端可以在NAS存儲(chǔ)設(shè)備提供的目錄或設(shè)備中進(jìn)行文件級(jí)操作。當(dāng)一個(gè)用戶或應(yīng)用程序試圖訪問(wèn)文件時(shí)，經(jīng)過(guò)解釋的I/O請(qǐng)求被重定向到網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑。這些I/O請(qǐng)求經(jīng)過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絅AS服務(wù)器端，由那里的網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議接收，隨后解包并處理客戶端和塊設(shè)備的映射關(guān)系，最后將正常的I/O操作請(qǐng)求交給服務(wù)器上的文件系統(tǒng)處理。

FreeNAS是一套免費(fèi)的NAS服務(wù)器，它能將一部普通PC變成網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器。該軟件基于FreeBSD、Samba 及PHP，支持CIFS 、FTP、NFS protocols、Software RAID （0，1，5） 及web界面的設(shè)定工具。用戶可通過(guò)Windows、Mac、FTP、SSH 及網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng) （NFS）來(lái)訪問(wèn)存儲(chǔ)服務(wù)器。

文中將著重講解虛擬化平臺(tái)下，使用FreeNAS為各個(gè)虛擬主機(jī)提供存儲(chǔ)空間的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器文件及訪問(wèn)日志的備份。

3 FreeNAS的安裝和初始設(shè)置

FreeNAS是開(kāi)放源代碼軟件，本文以FreeNAS 8.3.1 64Bit 版本為例，介紹如何部署以及 ISCSI服務(wù)端、客戶端的詳細(xì)安裝、調(diào)試過(guò)程。

3.1 FreeNAS的安裝

（1）首先將 FreeNAS安裝盤放入光驅(qū)中，并選擇從光驅(qū)引導(dǎo)。

（2）引導(dǎo)完成，出現(xiàn)安裝選項(xiàng)，選擇第一項(xiàng)“Boot FreeNAS[Default]”，以默認(rèn)方式安裝 FreeNAS。

（3）下一步，進(jìn)入到安裝選項(xiàng)，選擇 “Install/Upgrade to hard drive/flash device，etc.”，選擇OK后，開(kāi)始進(jìn)行安裝。

（4）下一步，選擇安裝的磁盤，F(xiàn)reeNAS8.0版之后，為了提高數(shù)據(jù)的安全性，用于部署系統(tǒng)盤的剩余空間將不再用作存儲(chǔ)空間的用途。為避免磁盤的浪費(fèi)，推薦將 FreeNAS部署在移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)上，本文中將系統(tǒng)部署在250G硬盤上，另有兩塊硬盤做存儲(chǔ)介質(zhì)。

（5）選擇好磁盤后，系統(tǒng)提示用于安裝的磁盤將擦除所有的分區(qū)信息，詢問(wèn)：“是否繼續(xù)”，選擇“OK”。

（6）開(kāi)始安裝，這時(shí)狀態(tài)欄有安裝進(jìn)度，達(dá)到100%后，系統(tǒng)安裝完畢。

（7）安裝完畢后，提示移除光驅(qū)介質(zhì)并重新啟動(dòng)機(jī)器，選擇“OK”，返回到安裝選項(xiàng)界面，選擇3，“Reboot System”，重新啟動(dòng)電腦。

（8）系統(tǒng)重新后，進(jìn)入控制臺(tái)，首先進(jìn)行管理地址的配置。選擇“（1）”，配置網(wǎng)卡接口地址。

（9）首先選擇網(wǎng)卡，按照提示依次IPV4地址的配置，配置完成后，選擇“（6）”，配置DNS，然后重新啟動(dòng)電腦。配置好管理 IP（如：172.18.1.111/24）之后，通過(guò)瀏覽器可以管理FreeNas，進(jìn)行后續(xù)參數(shù)的配置。

（10）重新啟動(dòng)后，使用瀏覽器訪問(wèn)配置好的IP地址，首先進(jìn)行認(rèn)證，默認(rèn)用戶名為“admin”，默認(rèn)密碼為“freenas”。

（11）默認(rèn)語(yǔ)言是英語(yǔ)，可以在配置選項(xiàng)中更換語(yǔ)言，點(diǎn)擊“System”，選擇“Settings”，更改Language選項(xiàng)，選擇“Simplified Chinese”，重新刷新頁(yè)面即可。

圖1 FreeNAS管理界面

3.2 配置FreeNAS的iSCSI服務(wù)。

（1）在硬盤菜單中選管理，點(diǎn)擊右側(cè)的“+”號(hào)，進(jìn)入添加硬盤界面。依次選擇要添加的硬盤。

（2）格式化硬盤，依次選擇“硬盤”、“格式化”。

（3）創(chuàng)建存儲(chǔ)卷，進(jìn)入“存儲(chǔ)”選項(xiàng)點(diǎn)選“創(chuàng)建 ZFS 卷”進(jìn)行創(chuàng)建。

（4）選擇“服務(wù)”中的“iSCSI 設(shè)置”選項(xiàng)，進(jìn)行ISCSI 服務(wù)配置。依次配置服務(wù)入口、配置發(fā)起端、配置授權(quán)訪問(wèn)用戶、配置目標(biāo)、配置目標(biāo)機(jī)、配置范圍，按從左往右的順序依次進(jìn)行操作。

（5）開(kāi)啟 iSCSI 服務(wù)開(kāi)關(guān)，即可啟用 ISCSI 服務(wù)。要使用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，需要在客戶端的操作系統(tǒng)上完成相應(yīng)的配置。

3.3 為客戶端添加iSCSI服務(wù)。

本文以Windows Server 2008為例，介紹如何添加iSCSi設(shè)備（Windows XP、Windows 2003需要額外安裝連接器程序。Windows2008內(nèi)建了iSCSI Initiator，在Administrator Tools中可以找到iSCSI Initiator的控制臺(tái)程序。

（1）在iSCSI發(fā)起程序窗口，選擇“發(fā)現(xiàn)”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“發(fā)現(xiàn)門戶”，在彈出對(duì)話框中輸入目標(biāo)iSCSI的IP地址，如果設(shè)置了CHAP驗(yàn)證，需要點(diǎn)選“高級(jí)”，進(jìn)行CHAP登陸選項(xiàng)的設(shè)置。在VMWARE EXSI系列中，添加iSCSI設(shè)備必須設(shè)置CHAP驗(yàn)證。

（2）進(jìn)入“目標(biāo)”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“刷新”按鈕，目標(biāo)機(jī)如果正常發(fā)現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)在列表中，選中“iqn.2011-03.org.example.istgt：zgy”，點(diǎn)擊“連接”，彈出對(duì)話框點(diǎn)選“確定”，即可添加相應(yīng)的iSCSI設(shè)備。

圖2 iSCSI發(fā)起程序

（3）打開(kāi)“服務(wù)器管理器”，選擇“存儲(chǔ)”中的“磁盤管理”，點(diǎn)選新添加的iSCSI設(shè)備，對(duì)其初始化、新建分區(qū)等操作。至此，iSCSI在Windows2008中，可以像本地磁盤一樣使用了。

圖3 磁盤管理

4 結(jié)束語(yǔ)

利用基于IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方式，合理配置閑置的IT資源，很好的解決了存儲(chǔ)資源緊張的問(wèn)題，使資源得到了充分利用。在虛擬化環(huán)境中以SAN存儲(chǔ)為主，以NAS存儲(chǔ)為輔助， 山東理工大學(xué)數(shù)據(jù)中心基本上保證了數(shù)據(jù)的高度完整性和數(shù)據(jù)零丟失。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)趨勢(shì)，NAS存儲(chǔ)在存儲(chǔ)領(lǐng)域的使用將越來(lái)越廣泛。

參考文獻(xiàn)

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