基于IP SAN技術的數字圖書館網絡存儲系統構建

●徐 茜（華東交通大學 圖書館，南昌 330013）

1 數字圖書館網絡存儲系統構建需求分析

數字圖書館是用數字技術處理和存儲各種文獻的圖書館，是基于網絡環境下共建共享的可擴展的知識網絡系統。在構建數字圖書館網絡存儲系統時，所有的考慮都以數據為中心：如何確保數據的安全存儲？如何使數據有最大的高可用性？如何使系統持續運行服務不間斷？這些問題是架構圖書館數字化信息管理系統的網絡計算環境必須優先考慮的。

目前，在高校數字圖書館，用戶的環境復雜，應用數據量大，應用數據增長速度極快，從而造成多服務器、多操作系統、多數據庫的復雜應用環境，因此需要構建完善的存儲體系結構來集中管理這些存儲資源，這樣才能適應變化的存儲量、性能和實用性的需求。

基于IP SAN技術存儲體系平臺，無須采用昂貴的光纖設備，在普通的以太網上，使用經濟的SCSI設備，就可以接近光纖的傳輸速率，真正實現大規模的圖書館信息資源共享。

2 IP SAN網絡技術

目前高端服務器所使用的專業存儲方案有DAS、NAS、SAN、iSCSI幾種，通過這幾種專業的存儲方案使用RAID技術提供高效安全的存儲空間。

2.1 IP SAN網絡存儲技術

SAN（Storage Area Network，存儲區域網絡） 是一個由存儲設備和系統部件構成的網絡。所有的通信都在一個與應用網絡隔離的單獨的網絡上完成，可以被用來集中和共享存儲資源。SAN不僅提供了對數據設備的高性能連接和高效數據備份，還增加了對存儲系統的冗余連接，提供了對高可用群集系統的支持。簡單地說，SAN是關聯存儲設備和服務器的網絡，與以太網有類似的架構。［1］

2.2 IP SAN關鍵技術——iSCSI

IP存儲就是使用IP，而不是光纖通道，把服務器與存儲設備連接起來的技術，除了標準已獲通過的iSCSI，還有FCIP、iFCP等正在制定的標準。而iSCSI發展最快，已經成了IP存儲一個有力的代表。

iSCSI（互聯網小型計算機系統接口，internet SCSI）是一種在Internet協議網絡上，特別是以太網上進行數據塊傳輸的標準。是一個供硬件設備使用的可以在IP協議上層運行的SCSI（小型計算機系統接口）指令集。SCSI是以一種廣泛使用的連接硬盤和計算機的技術標準，iSCSI這種技術則是將SCSI技術應用到傳統的以太網絡連接上，iSCSI技術的性價比要高于基于光纖的產品。［2］

iSCSI的出現解決了開放性、容量、傳輸速度、兼容性、安全性等問題，其優越的性能使其自發布之日始便受到市場的關注與青睞。

2.3 IP SAN的特點及優勢

2.3.1 系統的高可擴展性

采用IP存儲方案，只要聯入局域網的計算機都可以使用存儲系統里的存儲空間，并不需要改變網絡體系，使得整個存儲系統具有高擴展性。

2.3.2 系統的高性價比、低成本

采用iSCSI標準，只要計算機有網卡，就可以使用存儲系統中的存儲空間，以實現低成本的IP SAN。

2.3.3 系統的高可靠性

采用互為熱備的存儲設備。光纖磁盤陣列采用雙控制器，而且兩臺磁盤陣列互為備份；兩臺存儲交換機進行群集，提供雙機熱備負載均衡，從而保證整個系統的高可靠性。部分重要應用的服務器進行雙機工作，從而保證關鍵業務不被中斷，提供系統的可靠性和穩定性。

2.3.4 系統的高性能

IP SAN的速度可達2Gb，雖然速度仍比不上FC SAN的2Gb，但效能上已超越大部分的NAS。更重要的是，一旦下世代的10Gb以太網絡普及的時候，IP SAN就可能以10Gb的高速狂飆，甚至比FC SAN的下世代版本———4Gb還要快。［3］

2.3.5 存儲空間整合及統一管理

IP SAN的虛擬存儲交換機。可以對磁盤陣列(Raid)、JBOD等不同的物理磁盤空間進行統一管理，同時支持Raid0、Raid1、Raid10、Raid0+1等方式。支持 FC 1Gbps、FC 2Gbps、Ultra 2 SCSI、Ultra 3 SCSI等接口的磁盤陣列系統，可以對不同類型的磁盤陣列系統進行存儲空間的整合。這一切對于服務器來說是完全透明的，簡化服務器對存儲空間的管理。［4］

圖 基于IP SAN技術的高校數字圖書館網絡存儲系統結構

3 基于IP SAN技術的數字圖書館存儲系統設計

在華東交通大學圖書館，存儲設備主要用于：圖書館管理系統、多種數據庫服務系統、WWW服務、FTP服務、郵件服務器等服務；服務器的操作系統有Linux、Windows Server 2000、Windows Server 2003；后臺數據庫有SQL Server2000，Oracle。目前，我館共有8臺服務器和一臺容量為32T的磁盤存儲陣列共同承擔各種不同的應用，每個應用每時每刻都會產生海量數據，因此，為了滿足日益增長的存儲需求，華東交通大學圖書館決定在不改變原有局域網結構的前提下，通過新增存儲設備，利用IP SAN技術，統一解決局域網內所有服務器的海量存儲服務。

在本解決方案中，需要新增的設備是SANRAD iSCSI V SwitchTM虛擬存儲交換機和Cisco Catalyst 3750系列數據交換機，以此來實現IP SAN的存儲解決方案（如下圖）。

SANRAD iSCSI V SwitchTM虛擬存儲交換機這種設備是一種虛擬化的存儲設備管理產品，用它通過基于IP的局域網LAN、城域網MAN和廣域網WAN去構造存儲區域網SAN，因此具備了無限延伸與擴展的性能。本方案選擇兩臺V Switch 3000交換機進行雙機熱備負載均衡。兩套磁盤陣列互相冗余備份，保持數據一致性。兩個 iSCSI交換機負載均衡且互相備份。故障能自動切換，無須人工干預，且故障解除后數據和系統能自動恢復一致。雖然物理上存在兩套磁盤陣列設備，但對于服務器使用來說是透明的一個存儲設備和空間。

Cisco Catalyst 3750系列數據交換機主要是用來優化高密度千兆位以太網部署，以滿足接入小型網絡骨干連接需求。它作為IP SAN的核心交換機，連接2臺V Switch 3000交換機，每臺V Switch 3000交換機與3750G-24TS交換機以6Gbps的帶寬連接，實現全雙工。

應用系統現存的所有服務器主機都使用雙千兆網卡分別連接到Cisco Catalyst 3750千兆以太網交換機上。所有存儲設備連接到V Switch 3000虛擬存儲交換機上。這樣，整個系統形成一個完全冗余的結構。

4 結束語

數據是數字圖書館服務的基礎，是數字圖書館重要的財富。基于這種以數據為中心的數字圖書館，數字化信息管理系統的中心是數據的安全存儲。以上提供的存儲IP SAN方案采用的是iSCSI存儲技術，普通服務器或PC機只需要具備網卡即可以共享、使用大容量的存儲空間。與傳統的分散直接存儲方式不同，采用集中的存儲方式，極大提高了存儲空間的利用率，方便用戶的維護管理。本方案利用無所不在的IP網絡，減少了配置、維護、管理的復雜度，并且一定程度上保護了現有投資。由于IP存儲超越了地理距離的限制，IP能延伸到多遠，存儲就能延伸到多遠，基于IP SAN技術的數字圖書館網絡存儲系統是一個劃時代的革命。

［1］張宗利．基于IP SAN的高校數字圖書館解決方案研究［J］．計算機與信息技術，2009（5）：1－4.

［2］羅麗艷．IP SAN存儲服務器系統典范案例推薦［EB/OL］．［2008－ 04－ 22］．http://www.chinawe.net/network/NAS_SAN_DAS/20080905_47650.html.

［3］向建均．數字圖書館關于選擇 FC SAN與IP SAN的比較研究［J］．現代情報，2008（2）：1－3.

［4］馬東．基于IP-SAN架構的數字圖書館混合存儲系統構建研究［J］．河南圖書館學刊，2008（4）：1－3.