高校图书馆网络设计与应用研究

（二）存储技术选择

随着图书馆信息量的剧增，存储规模也越来越大，信息度量单位也不断改变，从KB到MB，进而到TB，以至PB。存储这些海量信息不但要求存储设备有很大的储存容量，而且还需要大规模数据库存储和处理这些数据[9]，这就涉及到硬件随时读取的速度、数据集中与分布、存储管理方法等问题。 1.常用的存储技术简介

(1)直连式存储(DAS)

DAS是所有网络存储设备的基础，依赖服务器主机的操作系统对数据进行存储维护和I/O读写，在进行数据备份和恢复的时候会占用主机的资源，包括CPU和I/O系统。直连式存储的数据量越大，备份和恢复数据所用的时间就越长，对服务器硬件的依赖性、影响性就越大[10]。

图5.1显示DAS存储拓扑：此模式的好处是前期投入低，缺点是后续成本大，总拥有成本(TCO)较高;随着应用服务器的增加，网络系统效率会急剧下降。

图5.1 DAS存储拓扑图

(2)网络附加存储（NAS）

NAS是一数据为核心的存储系统，可以实现异构平台上的文件共享，可以直接和LAN相连，提供文件级服务，其拓扑结构如图5.2所示。在实际应用中，多个用户同时并发访问同一数据时，传输过程十分繁琐，极大的增加了网络的开销，使得数据的I/O速度变慢，严重影响用户的正常使用。所以，NAS不适合在对访问速度要求过高的应用场合使用。此外NAS无法将多个NAS设备，整合成一个统一的存储池进行集中管理。

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图5.2 NAS存储拓扑图

NAS存储设备不承担应用服务，它有自己的CPU、内存、主板和操作系统从这点看，NAS存储设备本身与文件服务器没有太大的区别。其数据访问过程如图5.3所示：

(l)客户机向服务器发出连接请求；

(2)服务器确认后将存放在存储设备中的文件目录信息发送给客户机； (3)服务器监听客户机下一个的数据请求； (4)客户机发出数据访问请求命令；

(5)服务器返回文件的地址信息，并等待客户机的下一个命令请求或其他客户机的连接请求；

(6)客户机向目标存储设备发出连接请求；

(7)目标存储设备确认后，等待客户机的读写命令，等待接收数据； (8)目标存储设备向客户机发送数据，结束后等待下一个读写请求。

图5.3 NAS数据访问过程

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(3)存储区域网络（SAN）

存储区域网络是一个高速子网，子网中的设备可以从主网卸载流量。通常SAN由RAID阵列连接光纤通道，SAN和客户端、服务器的数据通信是通过SCSI命令而不是TCP/IP实现，数据处理是“块级”[11]。

SAN中数据访问过程如图5.4所示：

(l)首先，在IP网络中，客户端通过TCP/IP协议向服务器发送数据访问请求； (2)服务器确认访问请求后，同时在SAN网络中，服务器通过FCP协议向目标存储设备发出数据读写命令；

(3)服务器等待其他客户端的数据访问请求；

(4)在SAN网络中，目标设备将封装在FCP协议中的数据帧传输到服务器； (5)服务器上的HBA卡将FC数据帧转换为IP数据包，再通过TCP/IP协议传送到客户端。数据的传输是在一个专用、高速的网络中进行，并不占用服务器的CPU资源，使得服务器专注于应用程序的处理，也很好地解决了NAS网络中的带宽问题。

图5.4 SAN数据访问过程

2.学院图书馆存储技术具体选择

在三种主流的存储技术中，DAS是最古老的存储技术，它最主要的优势是简单易用；它的缺点磁盘利用率很低，只有30％左右，而NAS和SAN可达70%；不易扩容，在

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将来网络扩建时会出现瓶颈，本网络中放弃使用。对于SAN来说，它的投资太大，只有电信、金融等超大型企业可以承担；文件的处理在服务器上实现，对前端服务器要求高 ；数据共享困难；对大量小文件的读写性能甚至不如NAS。

基于上述分析和该校图书馆中对文件高速上传、下载的需求采用NAS存储技术，它的优势在于简单易用，通过WEB界面管理，管理者不需专业技术；价格便宜，有的NAS甚至比SAN便宜一个数量级！共享方便，可给不同操作系统服务器/pc机同时提供存储容量；扩容方便，可动态给不同用户分配/修改存储空间；对前端服务器要求不高，文件的管理、缓存在NAS上实现[12]。

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