“云”環(huán)境下的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)

文/上海電力學(xué)院 謝蘭玉

“云”環(huán)境下的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)

文/上海電力學(xué)院 謝蘭玉

傳統(tǒng)數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)在技術(shù)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)方案、數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)等方面存在著不足，云存儲(chǔ)以其獨(dú)特的技術(shù)和理念優(yōu)勢(shì)，有助于彌補(bǔ)這些不足之處。根據(jù)云存儲(chǔ)體系的架構(gòu)方案，筆者對(duì)“云”環(huán)境下的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)的前提條件、原則以及體系構(gòu)架提出了自己的看法。

云計(jì)算；云存儲(chǔ)；數(shù)字檔案信息；存儲(chǔ)方案

隨著信息社會(huì)的不斷深入和網(wǎng)絡(luò)IT技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)在技術(shù)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)方案、數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)等方面顯得越來(lái)越難以適應(yīng)檔案工作現(xiàn)代化的需要，也越來(lái)越不能滿足用戶(hù)對(duì)其個(gè)性化高層次的需求。檔案部門(mén)如何突破數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)的現(xiàn)有條件制約，解決其在存儲(chǔ)容量、資源共享、滿足用戶(hù)個(gè)性化服務(wù)等方面所面臨的難題。作為云計(jì)算重要組成部分并集合了集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)、分布式技術(shù)等眾多技術(shù)的云存儲(chǔ)技術(shù)，有望能為檔案部門(mén)帶來(lái)新的機(jī)遇和突破。

一、數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)的現(xiàn)狀

（一）數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)的技術(shù)結(jié)構(gòu)。依據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備在構(gòu)成數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)，可將數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)的技術(shù)結(jié)構(gòu)分為三類(lèi)，即DAS（直接連接存儲(chǔ)）、NAS(網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ))、SAN（存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)）。

1.DAS存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。DAS是指將存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)SCSI接口或光纖通道直接連接到服務(wù)器上。隨著服務(wù)器CPU的處理能力越來(lái)越強(qiáng)，存儲(chǔ)硬盤(pán)空間越來(lái)越大，陣列的硬盤(pán)數(shù)量越來(lái)越多，SCSI通道將會(huì)成為IO瓶頸；服務(wù)器主機(jī)SCSIID資源有限，能夠建立的SCSI通道連接有限。隨著檔案數(shù)字化建設(shè)的不斷發(fā)展，存儲(chǔ)容量的增多，訪問(wèn)用戶(hù)量增大，DAS存儲(chǔ)技術(shù)將逐漸被淘汰。

2.NAS存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。NAS采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接存儲(chǔ)系統(tǒng)和服務(wù)器主機(jī)，建立專(zhuān)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)私網(wǎng)。雖然NAS存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)具有即插即用、較強(qiáng)的可擴(kuò)展性、異類(lèi)文件共享等優(yōu)點(diǎn)，但附網(wǎng)存儲(chǔ)設(shè)備直接與以太網(wǎng)連接，其安全性存在一定問(wèn)題，而且該結(jié)構(gòu)在LAN上存儲(chǔ)大批數(shù)據(jù)可能會(huì)占用大量的帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

3.SAN存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。SAN是一種高速網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)絡(luò)，可以提供在計(jì)算機(jī)與數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。一個(gè)SAN網(wǎng)絡(luò)由負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接的通信結(jié)構(gòu)、負(fù)責(zé)組織連接的管理層、存儲(chǔ)部件以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院土Χ?。通常SAN與其它計(jì)算資源緊密集群來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字檔案信息遠(yuǎn)程備份和檔案存儲(chǔ)過(guò)程。SAN支持磁盤(pán)鏡像技術(shù)、備份與恢復(fù)、檔案數(shù)據(jù)的存檔和檢索、存儲(chǔ)設(shè)備間的數(shù)據(jù)遷移以及網(wǎng)絡(luò)中不同服務(wù)器間的數(shù)據(jù)共享等功能。雖然SAN功能強(qiáng)大，但許多設(shè)備價(jià)格高昂并難以維護(hù)，使很多檔案部門(mén)只能“望SAN興嘆”。

（二）數(shù)字檔案信息的“雙套制”存儲(chǔ)方案。雙套制融合了紙質(zhì)檔管理和數(shù)字檔案管理的優(yōu)勢(shì)，既可發(fā)揮高效存取檢索功能，又可在最大限度上保障數(shù)字檔案信息的安全長(zhǎng)期存儲(chǔ)。然而，雙套制意味著每份文件都必須對(duì)電子和紙質(zhì)兩個(gè)版本同進(jìn)行保存管理，投入雙倍的人力、物力、財(cái)力，大大增加檔案部門(mén)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。同時(shí)，雙套制沒(méi)有考慮到文件在其生命周期中，尤其是在辦理過(guò)程中會(huì)留下各種各樣痕跡，例如領(lǐng)導(dǎo)的批示、簽字等。這些重要的痕跡內(nèi)容就沒(méi)有在上述紙質(zhì)副本中體現(xiàn)出來(lái)，導(dǎo)致該副本的真實(shí)性和完整性難以保證。

（三）數(shù)字檔案信息的數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)問(wèn)題。當(dāng)前數(shù)字檔案信息的數(shù)據(jù)備份一般是采用數(shù)據(jù)內(nèi)置或外置的磁帶機(jī)進(jìn)行的冷備份，備份磁帶同時(shí)也存放在本地的網(wǎng)管中心，一旦本地的網(wǎng)管中心出現(xiàn)了災(zāi)難，如空襲、戰(zhàn)爭(zhēng)、火災(zāi)、盜竊和地震等災(zāi)難時(shí)，這些備份磁帶也隨之俱毀，災(zāi)難數(shù)據(jù)恢復(fù)也就失去了前提。彌補(bǔ)冷備份不足的辦法是采取異地實(shí)時(shí)備份，它在災(zāi)難發(fā)生時(shí)可以全面及時(shí)的恢復(fù)整個(gè)系統(tǒng)，但是這種備份策略投資比較大，對(duì)于經(jīng)費(fèi)一向拮據(jù)的檔案部門(mén)缺乏可行性。

二、云存儲(chǔ)及其運(yùn)用于數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)

云存儲(chǔ)是在云計(jì)算基礎(chǔ)上延伸和發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新概念，它是通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量不同類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)。從根本上說(shuō)，云存儲(chǔ)不是存儲(chǔ)，而是服務(wù)。人們使用云存儲(chǔ)，并不是使用某一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，而是使用云存儲(chǔ)系統(tǒng)帶來(lái)的一種數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)?？傮w來(lái)說(shuō)，云存儲(chǔ)運(yùn)用于數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)方面主要有以下優(yōu)勢(shì)：由成千上萬(wàn)臺(tái)甚至更多服務(wù)器組成的集群具有無(wú)限空間，支持無(wú)限存儲(chǔ)容量和超強(qiáng)擴(kuò)展能力；用戶(hù)不再需要購(gòu)買(mǎi)和升級(jí)相關(guān)管理軟件，只需要根據(jù)自己的需要和喜好來(lái)租用服務(wù)商的價(jià)格低廉的云服務(wù)，大大降低了數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)成本；提供更容易的群組協(xié)作，增強(qiáng)各部門(mén)的溝通，有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)字檔案信息的共享；采用虛擬化技術(shù)，其物理設(shè)備可能分布在世界上的不同地點(diǎn)，幫助用戶(hù)更為方便地形成多個(gè)異地備份。

三、基于“云”環(huán)境的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)方案構(gòu)想

（一）方案設(shè)計(jì)的前提條件。主要有以下幾個(gè)方面：

1.觀念前提。檔案人員必須認(rèn)識(shí)到那種認(rèn)為把資源放在自己眼下比放在云中更為安全可靠的想法是不科學(xué)的。檔案人員一定要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，認(rèn)識(shí)到云計(jì)算技術(shù)和理念給檔案信息化建設(shè)帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，在認(rèn)真研究數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合云存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)，探索“云”環(huán)境下的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)方案。

2.管理前提。檔案部門(mén)將云存儲(chǔ)技術(shù)引入到數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)領(lǐng)域必然會(huì)導(dǎo)致整個(gè)管理體制和管理方式的變革，同時(shí)會(huì)使整個(gè)部門(mén)的業(yè)務(wù)流程發(fā)生變化。因此，面臨云計(jì)算浪潮的沖擊，檔案部門(mén)如何重新調(diào)整管理是一個(gè)擺在眼前的首要問(wèn)題。

3.技術(shù)前提。云存儲(chǔ)本身就是一個(gè)多設(shè)備、多應(yīng)用、多服務(wù)協(xié)同工作的集合體，而將云存儲(chǔ)應(yīng)用到數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)中，還要考慮到數(shù)字檔案信息的特點(diǎn)，因此數(shù)字檔案信息云存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)需要以多種技術(shù)發(fā)展為前提。這些技術(shù)主要包括，影響云存儲(chǔ)性能的寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以共享為核心的Web2.0技術(shù)，保證存儲(chǔ)系統(tǒng)高效運(yùn)行的應(yīng)用存儲(chǔ)技術(shù)、集群技術(shù)、網(wǎng)格技術(shù)、虛擬化技術(shù)和分布式文件系統(tǒng)技術(shù)等。

（二）方案設(shè)計(jì)應(yīng)該堅(jiān)持的原則。主要內(nèi)容如下：

1.在對(duì)原有存儲(chǔ)系統(tǒng)充分整合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行平滑遷移。云存儲(chǔ)系統(tǒng)是要整合原有的存儲(chǔ)系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建更大容量、更快響應(yīng)速度的存儲(chǔ)系統(tǒng)。因此，檔案部門(mén)在準(zhǔn)備將數(shù)據(jù)遷移到云端時(shí)，一定要充分利用原有存儲(chǔ)系統(tǒng)，并做好擴(kuò)容準(zhǔn)備，滿足數(shù)字檔案信息的長(zhǎng)期存儲(chǔ)需求。同時(shí)，由于原有的存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)所處的生態(tài)環(huán)境已形成一定的依賴(lài)性，在向云端遷移時(shí)稍不注意就有可能造成數(shù)字檔案信息的損壞或丟失。因此，系統(tǒng)遷移過(guò)程中一定要注意遷移的平滑性，盡可能保持?jǐn)?shù)據(jù)的所處環(huán)境的安全穩(wěn)定。

2.最大限度地保障數(shù)字檔案信息的安全長(zhǎng)期保存。數(shù)字檔案信息的安全長(zhǎng)期保存是存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)的核心，也是難點(diǎn)?！霸啤杯h(huán)境下的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)方案的設(shè)計(jì)一定要從各方面最大限度地保障數(shù)字檔案信息的安全長(zhǎng)期保存。

3.保障數(shù)字檔案信息的共享性，滿足檔案部門(mén)的各種存儲(chǔ)需求。利用云存儲(chǔ)的共享優(yōu)勢(shì)，解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的多樣性和零散性，將地理位置分散的數(shù)字檔案信息進(jìn)行整合，形成具有統(tǒng)一邏輯視圖的高性能數(shù)字檔案信息云存儲(chǔ)系統(tǒng)。同時(shí)，由于各地區(qū)檔案部門(mén)在數(shù)字檔案資源建設(shè)發(fā)展程度上有很大的差別，對(duì)數(shù)字檔案信息資源的存儲(chǔ)需求有很大不同，而且云存儲(chǔ)中的存儲(chǔ)設(shè)備多種多樣，各種設(shè)備的性能根據(jù)資源的特點(diǎn)而有所差異。所以，在設(shè)計(jì)云存儲(chǔ)方案時(shí)就要考慮到不同檔案部門(mén)的差異化需求。

（三）數(shù)字檔案信息的存儲(chǔ)體系架構(gòu)設(shè)想。筆者認(rèn)為，參照云存儲(chǔ)的體系架構(gòu)，可以將“云”環(huán)境下的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)體系分為四層，分別為：存儲(chǔ)層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層和用戶(hù)訪問(wèn)層。

1.存儲(chǔ)層。存儲(chǔ)層是“云”環(huán)境下的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)架構(gòu)的底層，也是存儲(chǔ)的硬件層面。它為整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)提供基本的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、物理存儲(chǔ)資源和邏輯存儲(chǔ)資源。它通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把數(shù)量龐大且地理上分散的各種物理設(shè)備組合起來(lái)，用虛擬化技術(shù)屏蔽掉底層的硬件差異，使得檔案部門(mén)以資源池的方式對(duì)外提供服務(wù)，并通過(guò)統(tǒng)一的管理邏輯和接口，進(jìn)行存儲(chǔ)設(shè)備的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗余管理，以及硬件設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和故障維護(hù)，確保硬件設(shè)施的安全與及時(shí)更新。

2.基礎(chǔ)管理層?；A(chǔ)管理層是集群系統(tǒng)、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)分布技術(shù)的集成，它是“云”環(huán)境下的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)體系架構(gòu)的核心層。通過(guò)集群、分布式文件系統(tǒng)、網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)，檔案部門(mén)可以實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)中的多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備間的協(xié)同工作，包括存儲(chǔ)監(jiān)控、調(diào)度，副本管理等，并根據(jù)檔案部門(mén)的需求通過(guò)分布式文件系統(tǒng)在任何地點(diǎn)任何時(shí)刻向檔案用戶(hù)提供同一種數(shù)字檔案信息服務(wù)，并保障了更強(qiáng)更好的數(shù)據(jù)訪問(wèn)性能，保證眾多檔案用戶(hù)可以同時(shí)訪問(wèn)使用數(shù)字檔案信息資源。

3.應(yīng)用接口層。應(yīng)用接口層是指利用云基礎(chǔ)設(shè)施為用戶(hù)提供各種應(yīng)用軟件部署和運(yùn)行環(huán)境，并使根據(jù)用戶(hù)需求開(kāi)發(fā)出來(lái)的應(yīng)用程序可以運(yùn)行在這個(gè)環(huán)境之內(nèi)，并且其生命周期被該環(huán)境所控制，而并非只是簡(jiǎn)單地調(diào)用平臺(tái)提供的接口。應(yīng)用層為檔案用戶(hù)提供了數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)平臺(tái)和各種個(gè)性化的Web服務(wù)，并用靈活簡(jiǎn)易的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字檔案信息資源的聚合共享，同時(shí)可以對(duì)數(shù)字檔案信息的安全備份和系統(tǒng)容災(zāi)進(jìn)行全程監(jiān)控。

4.訪問(wèn)層。經(jīng)過(guò)授權(quán)，任何一個(gè)用戶(hù)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備隨時(shí)隨地地登錄“云”環(huán)境下的數(shù)字檔案信息存儲(chǔ)系統(tǒng)，并對(duì)各種數(shù)字檔案信息服務(wù)實(shí)行“一站式”瀏覽與體驗(yàn)，從而滿足自己對(duì)數(shù)字檔案信息的個(gè)性化需求。為了保障數(shù)字檔案信息免遭非法用戶(hù)的訪問(wèn)，云計(jì)算采用用戶(hù)訪問(wèn)控制、身份認(rèn)證、用戶(hù)行為監(jiān)測(cè)與審計(jì)等技術(shù)手段，對(duì)數(shù)字檔案信息的安全性進(jìn)行全方位的監(jiān)控，以保障合法用戶(hù)獲取安全數(shù)字檔案信息的權(quán)利。

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