浅谈天津电大信息资源网络存储系统的建设

天津电大学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＩＡＮＪＩＮ　ＲＴＶ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　第１１卷第１期　２００７年３月　浅谈天津电大信息资源网络存储系统的建设　刘英哲聂宏珉　（天津广播电视大学，天津　３００１９１）　摘要：本文介绍了天津电大信息资源网络存储系统的规划及建设全过程，对ＮＡＳ和ＳＡＮ两种存储　结构进行了全面分析，并总结该系统建成之后的效果。　关键词：网络存储；ＮＡＳ；ＳＡＮ；存储技术　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：　Ａ　文章编号：１００８—３００６（２００７）０１—００２４—０４　在飞速发展的信息时代，信息Ｅｌ益成为社会　各领域中最活跃、最具有决定意义的因素，信息爆　炸使得存储的扩容和升级已远远超出了处理器和　网络的升级速度。随着互联网的广泛应用，金融机　构、科研机构、电信邮政部门越来越依赖网络和计　算机来处理、交换和传输关键业务数据。一些新的　应用，如远程教育、电子商务、电子政务等对存储　提出了新的要求。尤其是《国家中长期科学和技术　发展规划纲要》关于“信息技术和现代服务业”内　容中，提出要加强对海量存储技术的研制与开发，　使得当前网络化存储已经成为传统存储方式的有　力替代者。　天津电大信息资源网络存储系统建设的　必要性　远程开放教育的性质决定了我校学习模式的　特点，这就是根据人才培养目标和教学计划，学生　在教师指导下，自主制定学习计划和学习进度，学　校利用现代信息技术和先进教育技术手段为学生　提供多种多样的教学资源，所以说教学资源已经　成为确保教学质量的关键。目前，我校的教学资源　大体分为四类：１、基于视听媒体技术（如电视、录　像、ＣＡＩ、幻灯等）的教学资源；２、基于卫星通信技　术的教学资源；３、基于计算机多媒体技术的教学　资源；４、基于计算机仿真技术“虚拟现实”的教学　资源。这些资源数据是以ＴＢ来计算容量的。面对　如此海量的多媒体教学资源，我们必须进行科学　的、标准化的管理，这样保证学生对资源的搜索和　一、获取都有章可循、方便简洁。而目前我校的教学资　源的分布比较广泛不利于进行科学管理，这就需　要一个可扩展性、可靠性、安全性都比较高的网络　存储系统来统一管理庞大的教学资源数据。　二、网络存储技术分析　当前的网络存储技术大致分为三类：　１、直接依附存储系统（Ｄｉｒｅｃｔ　Ａｔｔａｃｈｅｄ　Ｓｔｏｒ－　ａｇｅ，ＤＡＳ）ＤＡＳ又称为以服务器为中心的存储体　系。其特征为存储设备为通用服务器的一部分，该　服务器同时提供应用程序的运行，即数据访问与　操作系统、文件系统和服务程序紧密相关。当用户　数量增加或服务器正在提供服务时，其响应速度　会变慢。在网络带宽足够的情况下，服务器本身成　为数据输入输出的瓶颈。现在已渐渐不能满足用　户的需求，不再为大家所采用。　２、网络依附存储系统（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ａｔｔａｃｈｅｄ　Ｓｔｏｒ－　ａｇｅ，ＮＡＳ）ＮＡＳ的结构是以网络为中心，面向文件　服务的。在这种存储系统中，应用和数据存储部分　不在同一服务器上，即有专用的应用服务器和专　用的数据服务器。其中专用数据服务器不再承担　应用服务，称之为“瘦服务器”（Ｔｈｉｎ　Ｓｅｒｖｅｒ）。数据　服务器通过局域网的接口与应用服务器连接，应　用服务器将数据服务器视做网络文件系统，通过　标准ＬＡＮ进行访问。由于采用局域网上通用数据　传输协议，如ＮＦＳ、ＣＩＦＳ等，所以ＮＡＳ能够在异构　的服务器之间共享数据，如Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＮＴ和ＵＮＩＸ　混合系统。ＮＡＳ系统的关键是文件服务器，一个经　收稿日期：２００６—１２—１８　作者简介：刘英哲（１９７６一），男，天津广播电视大学现代教育技术中心工程师。　聂宏珉（１９７５一），男，天津广播电视大学现代教育技术中心工程师。　维普资讯 http://www.cqvip.com

刘英哲聂宏珉：浅谈天津电大信息资源网络存储系统的建设　过优化的专用文件服务和存储服务的服务器是文　件系统所在地和ＮＡＳ设备的控制中心，该服务器　般可以支持多个Ｉ／０节点和网络接口，每个Ｉ／　０节点都有自己的存储设备。　３、存储区域网络（Ｓｔｏｒａｇｅ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＳＡＮ）　ＳＡＮ是一种以光纤通道（Ｆｉｂｅｒ　Ｃｈａｎｎｅｌ，ＦＣ）实现　服务器和存储设备之间通讯的网络结构。ＳＡＮ的　核心是Ｆｃ，其中的服务器和存储系统各自，　地位平等，通过高带宽（传输速率为８００Ｍｂ／ｓ，双　一管理不同平台和介质上的数据，也就是说，在ＳＡＮ　中，其整个存储网络成为了一个集中化的存储池，　这样，管理人员管理起来就非常简单了。再者，ＮＡＳ　和ＳＡＮ管理对象也不相同。ＳＡＮ管理的是磁盘空　间，而ＮＡＳ管理的是文件，也就是说，ＳＡＮ是个磁　盘工厂，而ＮＡＳ只是一个文件服务器。最后，也是　最重要的一点，那就是二者在性能上有所不同。　ＮＡＳ是基于传统以太网络的存取设备，虽然减轻　了服务器所承担的压力，但势必严重增加网络的　全工时可达１．６Ｇｂ／ｓ）ＦＣ集线器或ＦＣ交换机相　连，可避免大流量数据传输时发生阻塞和冲突。各　应用工作站通过局域网访问服务器，在各存储设　备之间交换数据时可以不通过服务器，这样就大　大减轻了服务器承受的压力。　我们根据技术指标分析，ＮＡＳ、ＳＡＮ与传统网　络存储技术相比而言，无论是从网络传输带宽、数　据共享性还是从存储容量的可扩充性、数据的一　体化和安全性等方面来说，其优越性是不言而喻　的。所以，现在众多的用户在对其存储方案进行选　择时，实际上也就成为对ＮＡＳ和ＳＡＮ的选择。　ＮＡＳ和ＳＡＮ有许多共同的特点。它们都提供　集中化的数据存储和整合优化，都能有效的存取　文件，都允许在众多的主机间共享并支持多种操　作系统，都允许从应用服务器上分离存储。而且，　它们都提供数据的高可用性，都能通过冗余部件　和ＲＡＩＤ保证数据的完整性。　ＮＡＳ和ＳＡＮ也有着一些不同点。首先，实施　和维护的难易程度不同。上面曾提到，ＮＡＳ的存储　设备与众多访问客户的连接是通过标准的ＬＡＮ　进行的，也就是说，直接将ＮＡＳ存储设备接入　ＬＡＮ中就可以使用了，管理者所要做的只有来定　义网络存取权限或为每个用户定义磁盘限额。而　且由于ＮＡＳ采用了热插拔和即插即用技术，所以　在新设备接人时无需关闭数据服务器或进行重新　配置，新增的存储空间可以立即为众多的应用服　务器和客户机所共享，而ＳＡＮ的存储设备与客户　之间的联系是通过专用ＦＣ集线器和交换机来进　行的，如果客户端增加，就要对交换机进行级连，　这就增大了安装与设置难度。其次，二者的设备管　理难易成度不同。由于ＮＡＳ中每一个Ｉ／０节点都　有自己的存储设备，而这些设备又没有一个统一　的管理的界面，所以管理人员就必须逐一管理每　个ＮＡＳ设备，从而使管理成本随网络上的ＮＡＳ设　备的增多而线性增加。而ＳＡＮ对整个网络中的存　储设备的管理，是采用ＳＡＮ专用管理软件来进行　集中式管理的，用户可以通过简单的图形界面来　负荷。而且无论存储磁盘的速度有多快，存取速度　只可能与网络带宽所允许的速度一样快。即ＮＡＳ　达到高性能的前提条件是网络带宽足够，否则其　性能将急剧下降。而如果为了解决带宽问题而增　设宽带网段，就势必丧失ＮＡＳ价格较低、安装设置　容易的优势。与ＮＡＳ不同，ＳＡＮ构建于基于光纤的　专用数据网络，可以提供极高的带宽（新的Ｆｃ标　准可使带宽达到４ＧＢ），不必担心由于带宽不足而　引起的性能下降。　三、天津电大信息资源网络存储系统的规划　和建设　目前，在网络环境下为电大提供信息服务的　系统包括：学校主页系统、电大在线教学平台、教　务管理平台、教学资源库系统。这些系统中存储的　资源数据分布在不同的服务器上，而且数据类型　多种多样，容量也大小不一。这必然造成数据管理　不便，影响数据传输。　面对这种情况，我们根据以上对网络存储技　术的分析与我校具体应用相结合考虑，最终决定　构建以ＳＡＮ和ＮＡＳ混合结构的网络存储系统。以　ＳＡＮ结构为主，ＮＡＳ结构为辅的方法是将应用服　务器中文件系统功能剥离出来，集中到ＮＡＳ服务　器；对于数据库应用服务器实现块级数据的访问，　集中到ＳＡＮ系统上。　确定信息存储系统架构之后，就面临设备选　型问题。由于海量存储技术发展已日趋完善，相应　的设备类型也多种多样，使我们有丰富的选择空　间。经过一段时间的运行测试，我们决定采用宝德　ＧＳ一８４４０光纤磁盘阵列。　宝德ＧＳ一８４４０磁盘阵列是一款高性能的部　门级４Ｇｂ交换式存储系统。该系统是专门为开放　性的大、中型企事业单位的关键业务量身定做，完　全能够满足实时视频编辑、地震气象预测、在线交　易处理、海量数据挖掘等对吞吐带宽和访问性能　有苛刻要求的应用。其独特的“随增长偿付”的模　块性还可以使用户根据业务增长无缝升级到ＧＳ一　８４６０、ＧＳ一８４８０高端企业存储系统，这种扩展功　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７年第１期　天津电大学报　能适合我校对资源建设发展的需求，以备随时对　存储系统进行升级。该系统还具有以下特点：　◆高性能——采用Ｉｎｔｅｌ　Ｘｓｃａｌｅ架构６６７ＭＨｚ　ＲＩＳＣ处理器，完全硬件ＸＯＲ校验。　◆ＲＡＩＤ特性——支持ＲＡＩＤＯ、１、３、５、０＋１，　每个卷组最大支持３０块硬盘，并支持一个或多个　卷，每个存储卷有多种段大小供选择，可动态更改　ＲＡＩＤ级别、段大小、卷组及存储卷扩容，自动硬盘　故障保护，使用支持全局热备份盘重建。　◆大容量——３ｕ空间高密度设计，１６个磁盘　架位，可配置３６Ｇ／７３Ｇ／１４６Ｇ／３００Ｇ的４Ｇｂ光纤　通道硬盘或者２５０Ｇ／４００Ｇ／５００Ｇ的ＳＡＴＡＩＩ硬盘　混插，单阵列柜的最大存储能力８ＴＢ。　◆高可靠性——内部采用全光纤、全冗余的　系统设计，所有部件支持热插拔，支持冗余双主机　通道的工作，其内部ＲＡＩＤ子系统互为冗余，　支持透明的故障恢复。　◆数据安全保护——全局热备份盘自动　ＲＡＩＤ重建。　◆简便的管理——基于Ｊａｖａ图形界面的动态　存储管理软件ＤＡＮｔｒｉｃｉｔｙ可以通过ＤＡＮ或ＬＡＮ　在单一地点对多套不同的宝德光纤存储系统进行　配置、监控和在线管理。　网络存储拓扑图如下：　客户端　光纤盘阵光纤盘阵　备份系统作为网络存储系统的重要组成部　分，在系统构架中起着至关重要的作用，它提供了　网络数据备份和恢复系统两方面功能。我们采用　Ｖｅｒｉｔａｓ　Ｎｅｔｂａｃｋｕｐ　Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　Ｓｅｒｖｅｒ数据备份管理　软件。该系统软件可以为大规模的ＵＮＩＸ、Ｗｉｎ．　ｄｏｗｓ、Ｌｉｎｕｘ环境（特别是数据中心）提供大型机级　别的数据保护，可以使用直观图形用户界面，管理　所有方面的备份和恢复，在整个企业执行一致性　备份策略，以确保数据保护和可用性。Ｖｅｉｒｔａｓ　Ｎｅｔｂａｃｋｕｐ　Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　Ｓｅｒｖｅｒ还可以为Ｏｒａｃｌｅ、　Ｍｉ２ｃｒｏｓｏｆｔ　ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ、Ｍｉｃｏｒｓｏｆｔ　Ｅｘｃｈａｎｇｅ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　ＳｈａｒｅＰｏｉｎｔ　Ｐｏｒｔａｌ　Ｓｅｒｖｅｒ、ＤＢ２、Ｌｏｔｕｓ　Ｎｏｔｅｓ／Ｄｏｍｉｎｏ、　Ｓｙｂａｓｅ和Ｉｎｆｏｒｍｉｘ等提供相应的数据库和应用的　备份与恢复解决方案，极大的符合了我校信息存　储系统数据库多样性的特点。备份系统建成之后，　当系统或数据出现问题后，可以采用初始备份或　全备份中的系统备份进行恢复。恢复数据时，首先　恢复最近的一次数据全备份，数据全备份会根据　策略在每个月和每个星期的末尾进行。然后，依次　恢复之后的增量备份，直至故障发生时为止。从而　可以最大限度地减轻数据丢失所造成的损失。　天津电大网存储系统有效地把ＳＡＮ和ＮＡＳ　两种技术进行融合，充分体现了ＮＡＳ价格合理、便　于管理且能实现文件共享和ＳＡＮ的高速、数据的　集中、整合的特性。针对数据的不同级别要求，采　用不同的存储设备，具有良好的扩展性。现在建成　的ＳＡＮ结构网络存储系统存储的内容包括：电大　在线教学平台中的大量ＩＰ点播视频课件、文本教　学信息以及卫星接收数据，教务管理系统平台和　办公系统平台的大量备份数据以及教学资源库系　统中的多媒体教学资源，这些数据都是采用光纤　通道把数据存储在磁盘阵列中。大量不经常进行　维普资讯 http://www.cqvip.com

刘英哲聂宏珉：浅谈天津电大信息资源网络存储系统的建设　网络传输的文件数据则存储在ＮＡＳ存储系统中。　参考文献：　网络存储系统配合备份软件使用，可以实现数据　［１］赵文辉．网络存储技术［Ｍ］．北京：清华大学出版社，　的自动定时备份功能。该系统建成之后，提高了学　２ＯＯ５．　校教学资源数据存储的容量，使大力开展教学资　［２］罗宁．ＳＡＮ与ＮＡＳ融合技术的研究［Ｊ］．计算机应用与　源建设成为可能，同时大大提高了信息资源数据　软件，２００４，（１Ｏ）．　的可靠性、完整性和安全性。　Ａ　Ｂｒｉｅｆ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｓｔｏｒａｇｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｔｉａｎｊｉｎ　ＲＴＶＵ　ＬＩＵ　Ｙｉｎｇｚｈｅ，ＮＩＥ　Ｈｏｎｇｍｉｎ　（Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｒａｄｉｏ＆ＴＶ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉ　ｉｎ　３００１９１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｐｌａｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｔｉａｎｊｉｎ　ＲＴＶＵ．Ｉｔ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｗｏ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ＮＡＳ　ａｎｄ　ＳＡＮ，ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｗｈｉｃｈ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｒｏｄｕｃｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｔｏｒａｇｅ；ＳＡＮ；ＮＡＳ；ｓｔｏｒａｇｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　（责任编辑郝玲玲）　（上接第１５页）　［ｚ］．２００６．　［３］北京大学教务处．北京大学本科素质教育通　［６］曾庆龙．成人高等教育中的通识教育［Ｊ］．中　选课选课手册（ｚ３．２００５，６．　国成人教育，２００３．（３）．　［４］杨平，朱晓青．论远程教育环境下的学生素质　［７］丁柏铨．人文社会科学基础［Ｍ］．北京：首都　教育［Ｊ］．开放教育研究，２００３，（６）．　师范大学出版社，２００３．　［５］电大教务处．电大２００６级教学计划　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ＷＡＮＧ　Ｆｕｒｏｎｇ　（Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｒａｄｉｏ＆ＴＶ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００１９１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　ｎｌｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ（ＧＥ　１　ａｎｄ　ｉｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ＧＥ　ｉｎ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈｅｒ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｗｈｙ　Ｒ　ⅣＵ　ｎｅｅｄｓ　ＧＥ．ｗｈａｔ　ＧＥ　ｉｓ　ｆｏｒ　ＲＴＶＵ　ａｎｄ　ｈｏｗ　Ｉ¨ＩＶＵ　ｄｅｖｅｌｏｐｓ　ＧＥ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ａｎｄ　ｎｅｅｄ　ｏｆ　ａｄｕｌｔ　ｌｅａｒｎｅｒｓ　ｉｎ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｅｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｌａｓｏ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ａｂｏｕｔ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ＧＥ　ｉｎ　Ｒ　ⅣＵ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｇｅｎｅｒｌａ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ；Ｒ　ⅣＵ：ａｄｕｌｔ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ；ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　（责任编辑赵丕元）　２７