一種新型網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

韋霖

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)數(shù)據(jù)信息量需求的飛速提升，各種經(jīng)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和信息處理服務(wù)的企業(yè)所配置的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)也不斷升級(jí)，原本傳統(tǒng)模式下所采用的SAN/IP存儲(chǔ)管理方案已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)目前數(shù)據(jù)處理需求的發(fā)展趨勢(shì)，必須加以優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的快速處理。在存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理方面，最大的難點(diǎn)就在于各種存儲(chǔ)設(shè)備之間的差異性較大所導(dǎo)致的兼容問(wèn)題。該文提出以SMI-S規(guī)范為基礎(chǔ)，結(jié)合目前流行的CIM/WBEM框架來(lái)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中多類型設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理，從而保障數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性，最終提高用戶的體驗(yàn)度，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)；SMI-S；CIM；實(shí)時(shí)管理

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）13-0032-02

1概述

近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)量急劇增長(zhǎng)，帶來(lái)了信息化時(shí)代的大發(fā)展，各種類型的數(shù)據(jù)均需要依賴網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸與存儲(chǔ)，尤其在各種云空間技術(shù)不斷投入使用之后，使得這一發(fā)展趨勢(shì)得到了進(jìn)一步加速，網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量呈爆炸式的增長(zhǎng)，各網(wǎng)絡(luò)通信及信息處理類公司在業(yè)務(wù)量不斷上升的同時(shí)，也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。首先，大規(guī)模的數(shù)據(jù)管理勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致處理時(shí)延的增加，而根據(jù)調(diào)查顯示，隨著網(wǎng)絡(luò)性能的不斷提高，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的容忍度呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì)，即用戶普遍認(rèn)定無(wú)論數(shù)據(jù)規(guī)模增大多少，系統(tǒng)響應(yīng)速度應(yīng)當(dāng)越來(lái)越快，這就要求信息服務(wù)水平達(dá)到一個(gè)新的高度；另一方面，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增大，存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)量也會(huì)不斷增加，這些設(shè)備之間的差異性往往隨著廠商采用技術(shù)的不同而呈現(xiàn)出高低不等的差異程度，如訪問(wèn)控制策略、數(shù)據(jù)操作指令、文件格式等均可能存在較大差異，在這些設(shè)備之間進(jìn)行快速的監(jiān)控與管理顯然是非常困難的；其次是軟硬件的兼容性問(wèn)題，由于未來(lái)的存儲(chǔ)系統(tǒng)呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向，因此可以預(yù)見，將來(lái)的存儲(chǔ)系統(tǒng)會(huì)以互聯(lián)網(wǎng)媒介而相互融合，形成有機(jī)結(jié)合體，共同承擔(dān)大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)任務(wù)，目前的云技術(shù)就已經(jīng)在一定程度上具備了這一特征，這就更需要解決多種不同硬件設(shè)備即相關(guān)管理系統(tǒng)之間的兼容性問(wèn)題；最后，隨著硬件設(shè)備數(shù)量的不斷增多，一旦發(fā)生異常，如何在大量分散的設(shè)備群中迅速定位故障點(diǎn)也成為該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，異常信息的及時(shí)抓取、分析和定位是實(shí)現(xiàn)高水平運(yùn)維工作的前提條件，也是維持網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)整體性能的重要保障。

SMI-S提供了統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于解決多種存儲(chǔ)設(shè)備間的差異性問(wèn)題可起到良好的規(guī)范作用，這為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)省去了原本大量消耗在兼容性方面的工作。本文以SMI-S標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并結(jié)合CIM/WBEM（Common Information Model/WebBased Enterprise Management）框架，構(gòu)建統(tǒng)一化的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、快照、遠(yuǎn)程復(fù)制等功能，加強(qiáng)了存儲(chǔ)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與管理質(zhì)量，顯著減少了運(yùn)維工作量，并可實(shí)現(xiàn)方便快捷的擴(kuò)容。

2SMI-S規(guī)范結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

SMI-S規(guī)范的主要作用就是解決不同設(shè)備接口之間的不兼容問(wèn)題。該標(biāo)準(zhǔn)首先就制定了不同系統(tǒng)和設(shè)備間進(jìn)行通信應(yīng)遵循的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如數(shù)據(jù)包的封裝格式，數(shù)據(jù)傳輸速率調(diào)整方法、訪問(wèn)控制策略等，使得采用該標(biāo)準(zhǔn)的分布在異地的所有客戶端都可以使用互聯(lián)網(wǎng)方便地從SMI-S服務(wù)器端得到基于XML和消息機(jī)制的接口，并利用該接口來(lái)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別和監(jiān)控SAN中的各種資源。由于采用了統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)處理規(guī)則，因此無(wú)論底層的硬件系統(tǒng)和高層信息管理系統(tǒng)差異性如何，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備都可以實(shí)現(xiàn)無(wú)差別的通信，而在SAN技術(shù)當(dāng)中則必須花費(fèi)大量的計(jì)算資源來(lái)處理設(shè)備的異構(gòu)性，由此可以對(duì)比出SMI-S技術(shù)的優(yōu)越性，采用該技術(shù)后，用戶在進(jìn)行存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)備選型工作時(shí)就可擁有更大的自由度，而不需要考慮不同設(shè)備是否可以良好的兼容。圖1中的參考模型給出了針對(duì)多種管理實(shí)體時(shí)，SMI-S規(guī)范采用的通信傳輸機(jī)制。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)能夠?qū)λ牭母鞣N設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)化管理的前提就是及時(shí)獲取設(shè)備的狀態(tài)信息，同時(shí)在完成對(duì)設(shè)備的動(dòng)態(tài)調(diào)控后，也需要將調(diào)控的效果及時(shí)反饋給管理者，以確定下一輪調(diào)控的目標(biāo)；其次應(yīng)充分考慮到多設(shè)備同時(shí)管理時(shí)的復(fù)雜度問(wèn)題，應(yīng)基于高效的遠(yuǎn)程控制策略，來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中多站點(diǎn)統(tǒng)一的管理和協(xié)調(diào)，并執(zhí)行可靠的負(fù)載均衡機(jī)制，以減緩局部網(wǎng)絡(luò)的通信壓力和存儲(chǔ)壓力；在操作流程方面，系統(tǒng)還應(yīng)提供完整、可靠、操作簡(jiǎn)單、界面友好的各項(xiàng)管理工具，以減低用戶的使用門檻，讓用戶可以輕松地完成存儲(chǔ)管理工作；最后，考慮到設(shè)備故障對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)帶來(lái)的嚴(yán)重影響，應(yīng)盡可能縮減維護(hù)所需時(shí)間，對(duì)系統(tǒng)的故障應(yīng)及時(shí)報(bào)告用戶，并根據(jù)故障類型，自動(dòng)搜索相應(yīng)的處理方案以供用戶選擇。根據(jù)以上分析，本文在CIM/WBEM框架的基礎(chǔ)上進(jìn)行了研究和改進(jìn)，所設(shè)計(jì)的新型存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

由于本系統(tǒng)需要與SAN系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也參照了后者的模式，從功能方面看，主要分為存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程指令控制、日志記錄分析、錯(cuò)誤信息統(tǒng)計(jì)和預(yù)警報(bào)警處理五大塊，如圖3所示。對(duì)于前兩個(gè)功能，目前本系統(tǒng)并沒有將所有類型的存儲(chǔ)系統(tǒng)都預(yù)先添加進(jìn)來(lái)，僅保留了個(gè)人主機(jī)、非寫前拷貝快照系統(tǒng)和遠(yuǎn)程復(fù)制系統(tǒng)這幾類，以減少必要的數(shù)據(jù)通信量，保持系統(tǒng)的響應(yīng)速度，日后可根據(jù)需求添加新的Provider部件來(lái)連接其他類型的存儲(chǔ)系統(tǒng)。

3.3CIM Client與CIM Server的通信模型設(shè)計(jì)

在針對(duì)不同存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行管理時(shí)，首先需要獲得該系統(tǒng)的相關(guān)信息。本系統(tǒng)采用/proc文件系統(tǒng)來(lái)完成這一工作。

roe文件系統(tǒng)是一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)，因此，該文件不會(huì)固定的存儲(chǔ)在某設(shè)備的硬盤當(dāng)中，而是在需要使用時(shí)臨時(shí)生成并駐留在內(nèi)存中，一旦使用完畢則可釋放其占用的內(nèi)存單元，從而節(jié)約了系統(tǒng)資源，減少了消耗。該系統(tǒng)功能較為單一，僅負(fù)責(zé)在內(nèi)核與用戶程序間的信息通信任務(wù)，本系統(tǒng)利用/proc文件系統(tǒng)從被控系統(tǒng)內(nèi)核中獲得所需的相關(guān)信息，并以此為依據(jù)配置對(duì)應(yīng)的provider接口。對(duì)于CIMClient而言，其主要的工作就是向服務(wù)器端提交CIM Operation請(qǐng)求，服務(wù)器在接受其請(qǐng)求，并根據(jù)其提出的數(shù)據(jù)處理需求完成相關(guān)業(yè)務(wù)后，將結(jié)果封裝于響應(yīng)報(bào)文內(nèi)反向發(fā)送回客戶端，如上文所述，這一過(guò)程是通過(guò)CIM pro-vider程序完成的，相關(guān)的客戶端至服務(wù)器端的通信流程如圖4所示。

4總結(jié)

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理平臺(tái)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已成為目前信息處理服務(wù)不可獲取的重要系統(tǒng)；本文基于SMI-S規(guī)范和CIM/WBEM框架設(shè)計(jì)了一款實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，利用SMI-S的統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，將網(wǎng)絡(luò)中分散的存儲(chǔ)設(shè)備有機(jī)地結(jié)合為一個(gè)整體，并對(duì)存儲(chǔ)資源進(jìn)行更加高效合理的分配與利用。經(jīng)過(guò)實(shí)踐測(cè)試，本系統(tǒng)能夠較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端主機(jī)、快照系統(tǒng)和遠(yuǎn)程復(fù)制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果穩(wěn)定。相信隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，將來(lái)會(huì)涌現(xiàn)出更多更優(yōu)秀的存儲(chǔ)管理方案，進(jìn)一步提高存網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)管理效率，以滿足日益增長(zhǎng)的用戶需求。