基于NAS存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)文檔共享系統(tǒng)

黃鴻，李文杰，嚴(yán)源，劉東東

[摘? ? 要]隨著云服務(wù)器的廣泛使用，基于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的業(yè)務(wù)也日益增多，但是對(duì)于內(nèi)外網(wǎng)文件交換、文件共享的服務(wù)卻是少之又少，伴隨著業(yè)務(wù)需求的深入，內(nèi)外網(wǎng)多系統(tǒng)之間互相合作，資源共享的需求越來(lái)越高，意味著需要更多的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)出現(xiàn)?；贜AS的存儲(chǔ)環(huán)境的合理設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)了近年來(lái)存儲(chǔ)空間動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。本文著重探討了業(yè)務(wù)邏輯和文件特征等屬性，性屬性具有一定的通用性，在業(yè)務(wù)邏輯的生產(chǎn)環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]NAS（網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)）;分級(jí)存儲(chǔ);RAID（獨(dú)立冗余磁盤陣列）

[中圖分類號(hào)]TP333 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）12–0–02

Network Document Sharing System Based on NAS Storage

Huang Hong ，Li Wen-jie ，Yan Yuan ，Liu Dong-dong

[Abstract]With the widespread use of cloud server， business based on Internet services is increasing， but for internal and external file exchange and file sharing service is few， with the depth of business demand， more cooperation between internal and external systems， resource sharing demand is more and more high， means that more intranet services.The rational design of the NAS-based storage environment can realize the dynamic expansion of the storage space in recent years.This paper focuses on the attributes of business logic and file characteristics， which are somewhat universal and are widely used in the production environment of business logic.

[Keywords]NAS （network-connected storage）; tiered storage; RAID （independent redundant disk array）

隨著云服務(wù)器的廣泛使用，基于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的業(yè)務(wù)也日益增多，但是對(duì)于內(nèi)外網(wǎng)文件交換、文件共享的服務(wù)卻是少之又少，隨著業(yè)務(wù)需求的深入，內(nèi)外網(wǎng)多系統(tǒng)之間互相合作，資源共享的需求越來(lái)越高，意味著需要更多的內(nèi)網(wǎng)服務(wù)出現(xiàn)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，內(nèi)外網(wǎng)之間是相互隔離的，但是外網(wǎng)用戶有獲取內(nèi)網(wǎng)文件的需求，現(xiàn)有技術(shù)中為了解決該問(wèn)題，通常采用設(shè)置獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)的方式，內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器將內(nèi)網(wǎng)文件上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中，外網(wǎng)用戶在身份驗(yàn)證通過(guò)后訪問(wèn)該數(shù)據(jù)庫(kù)。這種采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)的方式，只適用于需要備份的文件數(shù)量較少的情況，對(duì)于并發(fā)的多文件存儲(chǔ)與同時(shí)訪問(wèn)，造成數(shù)據(jù)庫(kù)備份困難、請(qǐng)求響應(yīng)困難。對(duì)于電子資料來(lái)說(shuō)，其存儲(chǔ)方案主要分為三大類：直接連接存儲(chǔ)（以下簡(jiǎn)稱：DAS）、網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)（以下簡(jiǎn)稱：NAS）和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（以下簡(jiǎn)稱：SAN）。

（1）DAS的存儲(chǔ)方法是經(jīng)由SCSI或ATA接口直接連接服務(wù)器和存儲(chǔ)裝置。

（2）NAS使用TCP/IP、ATM、FDDI等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，連接到服務(wù)器的方式是經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)開關(guān)將存儲(chǔ)裝置（如硬盤陣列、CD或DVD驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器或可移動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)），經(jīng)由TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳送數(shù)據(jù)。

（3）SAN是一種通過(guò)光纖通道連接磁盤陣列的高速網(wǎng)絡(luò)。

本文提供一個(gè)基于NAS的intranet和extranet文件共享系統(tǒng)，用于執(zhí)行intranet和extranet文件共享，并能夠及時(shí)響應(yīng)購(gòu)買extranet用戶文件的需求。通用存儲(chǔ)解決方案NAS主要包括以下幾個(gè)部分：外部網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部無(wú)線AP、路由器等設(shè)備、NAS服務(wù)器、電視、平板電腦、計(jì)算機(jī)、機(jī)頂盒以及IP攝像頭、測(cè)試儀器、智能家居設(shè)備等，還包括移動(dòng)硬盤、USB閃存等。

1 相關(guān)技術(shù)

NAS的全稱是Network Attached Storage，翻譯成中文就是網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)。其拆解一下就是網(wǎng)絡(luò)、附加、存儲(chǔ)。存不需要過(guò)多的解釋，就是來(lái)存儲(chǔ)東西的。附加的意思就是這塊存儲(chǔ)可以輕松的附加上，或者取下而不影響系統(tǒng)使用。對(duì)比我們電腦上的硬盤，就不能說(shuō)是附加的。因?yàn)殡娔X硬盤不能隨便的取下，而且硬盤取下來(lái)之后你的電腦就沒法用了。網(wǎng)絡(luò)的意思是想要訪問(wèn)存儲(chǔ)里面的內(nèi)容，需要有網(wǎng)絡(luò)才行，不管是公網(wǎng)還是局域網(wǎng)反正得有網(wǎng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，NAS提供存儲(chǔ)服務(wù)，可用通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)訪問(wèn)存儲(chǔ)里面的內(nèi)容。

1.1 常見的NAS設(shè)備

當(dāng)前為了滿足我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求，各國(guó)都出現(xiàn)了成熟的解決方案。例如，群暉科技（Synology）、威聯(lián)通科技股份有限公司（QNAP）以及其他如Netgear、HP ProLiant存儲(chǔ)服務(wù)器等。國(guó)內(nèi)NAS及部分產(chǎn)品制造商：如華為rh2285v1存儲(chǔ)服務(wù)器等。此外，NAS設(shè)備具有相應(yīng)的集成功能，包括迅雷路由器、小米盒、樂(lè)視等。

此外，部分單位還組裝硬件、軟件，以實(shí)現(xiàn)家庭NAS。NAS系列級(jí)應(yīng)用程序中也是獨(dú)一無(wú)二的。例如，它對(duì)硬件也有一定的要求，如接口多、體積小、散熱好、噪聲小等，因?yàn)榧彝ブ袥]有專門的專業(yè)機(jī)房來(lái)存放機(jī)器設(shè)備。

通過(guò)分級(jí)存儲(chǔ)功能將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于介質(zhì)當(dāng)中，在不同的土層級(jí)間再結(jié)合相關(guān)策略實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)流動(dòng)，以提升系統(tǒng)的存儲(chǔ)性能。根據(jù)硬盤種類型來(lái)分，主要包括性能層、均衡層和容量層。其性能層主要利用熱數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，存儲(chǔ)介質(zhì)為全SSD固態(tài)存儲(chǔ)，與傳統(tǒng)機(jī)械硬盤相比，在存儲(chǔ)容量及響應(yīng)時(shí)間上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，如可以大大降低系統(tǒng)存儲(chǔ)的響應(yīng)時(shí)間和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)效率。均衡層的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)主要采用固態(tài)硬盤進(jìn)行數(shù)據(jù)服務(wù)，轉(zhuǎn)速為10 000 r/min。容量層的存儲(chǔ)介質(zhì)為機(jī)械硬盤，可存儲(chǔ)歷史歸檔數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)速為7 200 r/min，存儲(chǔ)時(shí)間為3～5 a（圖1）。

1.2 NAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

NAS存儲(chǔ)利用光纖與核心交換機(jī)相接進(jìn)入局域網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)兩端配置接口互通，便于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的快速訪問(wèn)。

為了確保存儲(chǔ)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)對(duì)硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主柜采用3U16盤位主柜，并配置雙控制器，以實(shí)現(xiàn)控制器的冗余備份，確保存儲(chǔ)的訪問(wèn)性能。在主機(jī)接口設(shè)計(jì)時(shí)，主機(jī)接口分為4個(gè)10 GbE和4個(gè)1 GbE，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)備份接口;擴(kuò)展柜優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，選用24盤位擴(kuò)展柜，硬盤槽位112個(gè)。在軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)上，應(yīng)合理配置協(xié)議許可、快照、卷克隆等存儲(chǔ)功能，以提高存儲(chǔ)效率（圖2）。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 存儲(chǔ)容量設(shè)計(jì)及磁盤選型

為了滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)響應(yīng)速度的要求，應(yīng)不斷優(yōu)化吞吐量性能。容量層硬盤選擇NL_SAS企業(yè)級(jí)硬盤，以滿足大容量需求，確保企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。此類硬盤前端采用雙端口，并與不同的控制器相連，如果前端單個(gè)控制器出現(xiàn)故障，另一個(gè)控制器實(shí)現(xiàn)硬盤識(shí)別。

緩存層的SSD緩存加速應(yīng)選擇企業(yè)級(jí)硬盤。由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)中有大量小文件讀寫，對(duì)存儲(chǔ)的IOP要求較高;而SSD與7200 r/min

轉(zhuǎn)速機(jī)械硬盤相比，在帶寬及響應(yīng)時(shí)間方面具有著較大的優(yōu)勢(shì)。故在SSD緩存加速設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)利用SSD盤提升小文件讀取速度，并且可以將它介于內(nèi)存與HDD間的緩存池。另外，因SSD盤的讀取速度較高，故可有效地縮短數(shù)據(jù)的響應(yīng)時(shí)間，提升系統(tǒng)的性能功能。由此可見，本次包括112個(gè)盤位，16盤位主柜1個(gè)和24盤位擴(kuò)展柜4個(gè)，SSD緩存有2個(gè)盤位，剩余的盤位采用NL_SAS企業(yè)級(jí)硬盤。

2.2 軟件配置

根據(jù)Pogoplug設(shè)備的使用需求，需要進(jìn)行TTL線路驅(qū)動(dòng)程序下載。當(dāng)解壓文件以后，應(yīng)按照系統(tǒng)指示找到相應(yīng)的文件，并點(diǎn)擊路徑完成操作。當(dāng)插入TTL線時(shí)，可通過(guò)NAS的存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行新硬件安裝，且可以執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器操作的自動(dòng)化。另外，應(yīng)按照協(xié)議要求，合理地選擇序列號(hào)和端口。本地連接的IP地址為192.168。

從智能判識(shí)系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)需求方面考慮，其對(duì)存儲(chǔ)容量需求量較高，加上單套存儲(chǔ)硬盤種類較多，所以為了避免不同的RAID組在多次校驗(yàn)時(shí)引起控制器性能損失問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)選擇RAID5方式。在RAID5模式下，配置9塊磁盤和1個(gè)RAID組，通過(guò)多個(gè)塊數(shù)據(jù)盤，達(dá)到了確保盤性能和數(shù)據(jù)安全的目的。因此，在RAID選擇時(shí)，應(yīng)選用RAID5（8D+1P）模式。

2.3 系統(tǒng)運(yùn)行與評(píng)測(cè)

為了滿足NAS的私有云存儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行需求，應(yīng)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的功能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)置以下環(huán)境。

（1）在選擇測(cè)試手機(jī)時(shí)，應(yīng)選用一款A(yù)ndroid4.4系統(tǒng)的手機(jī)。

（2）應(yīng)合理地設(shè)置內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器的運(yùn)行環(huán)境，其系統(tǒng)環(huán)境如下：CentOS Linux release 7.1.1503（Core）。JDK版本：jdk-8u65-linux-x64.tar.gz。IP地址：192.168.0.47

（3）系統(tǒng)可設(shè)置公網(wǎng)服務(wù)器運(yùn)行環(huán)境：CentOS Linux release 7.1.1503（Core）;版本采用JDK版本：jdk-8u65-linux-x64.tar.gz;驅(qū)動(dòng)采用MySQL驅(qū)動(dòng)：mysql-connector-java-5.1.37-hin.jar;IP地址：42.62.101.111

通過(guò)對(duì)NAS的存儲(chǔ)系統(tǒng)的功能進(jìn)行測(cè)試，相對(duì)于傳統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)而言，在數(shù)據(jù)安全和平臺(tái)穩(wěn)定性方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)所具備的私有NAS的云存儲(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)的私有云平臺(tái)的優(yōu)化且通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，此云存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠有效地解決傳統(tǒng)平臺(tái)存在的不足，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，從整體上來(lái)說(shuō)，其優(yōu)化程度將達(dá)到數(shù)十倍。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求，應(yīng)合理地選擇NAS設(shè)備，并配置相應(yīng)的軟件和硬件，對(duì)NAS的私有云存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)踐證明，通過(guò)系統(tǒng)評(píng)估，大大地提升NAS的私有云存儲(chǔ)平臺(tái)數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性，且數(shù)據(jù)傳輸速度較快、功能齊全，擁有良好的網(wǎng)絡(luò)交互環(huán)境，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

本文通過(guò)NAS的存儲(chǔ)環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到了多年存儲(chǔ)空間動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的目標(biāo)。在設(shè)計(jì)拓展方面，不斷地優(yōu)化數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)環(huán)境，對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，只需進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)調(diào)整即可，從上可以看出，NAS存儲(chǔ)環(huán)境能夠?yàn)槠渌W(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)提供良好的應(yīng)用環(huán)境和解決方案，為今后NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 石夫乾，周林.一種基于NAS的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2006（26）：67-69.