网络存储—课设(彭静).doc

河北科技大学课程设计报告 学生姓名： 学 号： 专业班级： 课设名称：科大新校区网络设计 课设时间： 指导教师： 2 0 1 1 年 1 1月课程设计成绩评定表学生姓名学 号成绩专业班级起止时间课设名称科大新校区网络设计指导教师评语 指导教师： 年 月 日河北科技数字图书馆存储方案目录1 引言当今的社会是一个信息时代，随着数字信息技术、网络技术的飞速发展，作为信息拥有者与提供者的传统图书文献机构图书馆，面临着自动化、数字化、网络化的挑战，需要不断的调整收藏结构和服务方式来适应信息社会的需求。全面实现海量电子图书资料存储、分布式信息存取和共享的数字图书馆在世界各国应运而生。从系统结构上看，数字图书馆是一个以数据存储系统为核心和低层支持，配合业务应用系统进行多功能数据查询服务的大型数据库应用解决方案。在数字图书馆中，数据的存储和管理是整个系统的核心部件，一切的应用服务全部由处于核心位置的数据存储和管理系统来支撑。2 需求分析2.1 系统管理网络数字图书信息不断增长，各大服务器存有海量数字图书，需要我校数字图书馆综合管理系统、方正电子资源服务器、书生之家数字图书服务器、清华，维普，万方期刊数据库服务器、VOD服务器、光盘检索服务器、自建数据库服务器、采编服务器、WEB服务器与中央存储系统构建数据集中管理和集中存储。2.2 存储容量我校数字图书信息量不断增加，数据库更新需求容量越来越多。经过初步计算，我校数字图书馆在未来三年内需要满足存储容量15.6TB，系统要求最大容量200TB。2.3 安全性能为保证系统数据在物理设备故障、链路故障等意外情况下的安全，需要拥有优良的电源环境及冗余设计。3 方案分析3.1 存储方式比较DASNASiSCSI/IP SANs光纤通道价格价格较低价格中等价格中等到较高价格较高可扩展性非常有限依赖于解决方案依赖于解决方案依赖于解决方案可管理性效率较低效率较低非常高效非常高效容错性一定程度的容错性一定程度的容错性容错性很好容错性很好是否适合文件存储是是是是是否适合数据库存储是否通常适合是是否适合网页服务是是是是是否适合Exchange存储是否通常适合是安装的简易性简单简单有一定的困难非常困难灾难恢复的能力没有没有很多很多操作系统的支持全部N/AWindows, Linux, UNIX, NetWare （其他系统是否支持依赖于驱动器本身）Windows, Linux, UNIX, NetWare（其他系统是否支持依赖于驱动器本身）主要提供商任何服务器提供商IBM, Dell, HP, Network ApplianceLeftHand, EMC, HP, IBM, NetworkApplianceIBM, EMC, HP, Network Appliance3.1.1 直连式存储DASDAS是一种传统的数字化资源存储方案，它将磁盘阵列、磁带机、磁带库等多种数据存储设备直接通过I/O总线与服务器相连，从而构成了一种以服务器喂中心的数据库存储结构体系。在这一体系中，用户要进行数据访问，必须由服务器经过I/O总线来协调用户与存储设备之间的数据传输过程。DAS特点：数据安全性差，难以备份/恢复;性能一般，可扩充性差，容量有限;数据被存放在多台不同的服务器上，难于访问，不支持不同操作系统访问。DAS技术成本低廉，易于安装，但需停止用户现有系统，且难以维护，存储利用率低。 3.1.2 网络连接存储NASNAS是一种将以服务器为中心的存储方式转换为以数据为中心的可实现资源共享的网络服务器存储方式，它客服了以服务器为中心存储的不足，是一种在存储设备端提供基于现有的局域网、以太网之类的网络访问的文件级服务的网络存储技术。NAS特点：易于备份/恢复;性能高，可扩充性强，即插即用，容量无极限;数据被整合并存放在相同的存储器上，易于访问，支持不同操作系统访问。NAS技术成本低廉，易于安装和维护，存储利用率较高。 3.1.3 SANSAN是答应在存储设备和处理器之间建立直接的高速网络连接，通过这种连接实现只受光纤线路长度限制的集中式存储。SAN可以被看作是存储总路线概念的一个扩展，它使用局域网和广域网中类似的单元，实现存储设备和服务器之间的互联。SAN具有高传输速度、远传输距离和支持数量众多的设备等优点。采用了专用的拓朴结构，不能直接使用通用的IP网络连接各个SAN存储网络。目前，多数供给商的SAN解决方案大多采用光纤通道技术，即FCSAN。SAN技术的特点是，易于备份/恢复;性能极高，可扩充性强，即插即用，容量无极限;数据被整合并存放在相同或不同的存储器上，提供统一的用户访问视图，易于访问，但不支持不同操作系统访问。SAN技术成本昂贵，需要长时间的设计和安装，且难以维护，存储利用率很高。 3.1.4 IP存储IP存储技术就是以高速以太网连接为基础，通过IP协议进行数据交换的存储技术，它将SCSI协议映射到TCP/IP协议上，使得SCSI的命令、数据和状态可以在传统的IP网上传输，其支持数据块形式的I/O访问和共享存储。它采用iFCP和iSCSI协议，由于光纤通道已经包含了SCSI协议，这种方法无需重大技术改造，就能满足SCSI协议的要求。IP技术的特点是，易于备份/恢复;性能高，可扩充性强，即插即用，容量无极限;数据被整合并存放在相同或不同的存储器上，提供统一的用户访问视图，易于访问，支持不同操作系统访问。IP技术成本低廉，易于安装和维护，存储利用率最高。3.1.5 存储方式选择在网络存储中，FCSAN在某些方面具有无可比拟的优势，如性能极高，可扩充性强等，但光纤通道存在着成本昂贵和互操作性问题。NAS技术虽然成本低廉，但却受到带宽消耗的限制，无法完成大容量存储的应用，而且系统难以满足开放性的要求。针对以上技术的缺陷和不足，根据国际上基于IP的存储设备已逐步上市和日渐成熟的情况，提出了一种既有ANS和SAN技术的优点，又能克服两者缺点的存储网方案，即基于IP的SAN。它由两部分构成，第一部分是利用IP互连设备构成存储区域网SAN，第二部分是通过SAN中的交换机多路接入LAN回路，形成一种广义的附网存储NAS，存储设备都是商用的NAS设备以及iSCSI设备，或通过转换桥将SCSI和FC设备转换为IP接口，接入基于IP协议SAN中。它采用最广泛的TCP/IP作为网络协议，既具有NAS易于访问的特点，又有专用的存储网络架构。因此，基于IP的存储网络可以利用以太网技术和设备来构建专用的存储网络，由于使用了以太网设备，其成本大大低于使用光纤交换机的SAN网络，而且保持了SAN的传输速率高且稳定的优点。用户在这一技术中，面对的是非常熟悉的技术内容，即IP协议和以太网，而且各种IP通用设备保证了用户可以具有非常广泛的选择空间。事实上，由于IP存储技术的设计目标，就是充分利用现有设备，使传统的SCSI存储设备和光纤存储设备都可以在IPSAN中利用起来。随着带有IP标准接口的存储设备的出现，我们可以单纯使用本地IP存储技术，来扩展已有的存储网络，或构建新的存储网络。以千兆甚至万兆以太网为骨干的网络连接，保证了本地IP存储网络。由于采用的是IP协议，与LAN和Intemet的连接是无缝的，远程备份十分方便，效率工作很高。基于IP的SAN在性能及功能上都具有突出的优势，是我校数字图书馆建设中存储区域方案设计的首选方案。3.2 存储设备比较..44 容灾方案目前远程容灾数据备份的主要方式有冷备份和热备份两大类,控制模式又可分类为一主一备、互为主备、多主一备三种方式。远程容灾的工作方式有远程同步、半同步、异步方式等三种。在考虑远程容灾的工作方式，需综合考虑容灾距离及通讯线路、I/O等整体成本。建立容灾备份系统时会涉及到多种技术如：远程镜像技术、虚拟存储、基于IP的SAN的互连技术、快照技术等。5 解决方案5.1 拓扑结构5.2 方案描述 本方案中，我们基于HP Bladesystem C-Class刀片系统、HP EVA 4400光纤存储系统来构建数字图书馆业务系统，同时针对数字图书馆的关键数据保护配以完善的数据备份和恢复方案，方案设计要点如下： 构建FC-SAN架构的数据存储系统。通过HP Bladesystem C-Class刀片系统内嵌的两台光纤交换机将数图系统中所有需要信息共享和海量存储空间的刀片服务器及HP EVA 4400光纤存储系统接入在一起。 保存关键数据的图书馆自动化管理服务器和数据量增长较快的应用服务器，如镜像数据服务器、电子图书服务器、VOD服务器、FTP服务器、资源数据库服务器等建议将其接入FC-SAN体系，在保证高速I/O通信带宽的前提下由EVA 4400提供海量的数据存储空间。 数字图书馆自动化、信息化的主体支撑系统自动化管理平台，考虑到运行此系统的服务器不仅存储着图书馆所有藏书的基本记录，而且图书馆各台工作机也需要服务器支持来完成图书馆的各项业务，服务器运行稳定、性能好坏将直接关系到图书馆各业务能否正常开展，因此建议采用2台HP ProLiant四路高性能刀片服务器BL680c G5搭建双机高可用集群（Windows MSCS/Linux Cluster Suit），在保证服务器处理性能的前提下提供连续的业务处理能力；其他业务平台服务器如WEB、联机公共查询目录（OPAC）、VOD、FTP、资源库等建议采用HP ProLiant双路刀片服务器BL460c构建。 考虑到某些关键业务的应用服务器及数据库服务器需要保障业务的连续性，应避免由于服务器硬件设备和存储设备连接线路上存在的单点故障而导致整个系统的宕机瘫痪，我们建议在对安全性和稳定性要求较高的关键应用服务器及数据库服务器（例如数据库服务器和对实时性要求较高的重要资源服务器等）每个结点配置两块光纤HBA卡，分别接入到两台不同的光纤交换机上 ，同时光纤存储的两个控制器也分别接入到不同的光纤交换机上，配合存储设备的链路失效切换软件做到真正意义上的全冗余架构，为用户提供透明容错的数据访问通道。 方案兼顾到对关键数据的备份。考虑到数字图书馆所需备份的数据类型众多且数据增长量较快等特点，备份方案建议采用基于SAN的LAN-Free的备份方式：即备份数据流通过光纤存储区域网完成从光纤存储系统（EVA 4400）备份至光纤带库系统（MSL 4048），不占用业务系统有限的LAN网络带宽。备份可通过专门的备份服务器（1台HP BL460c）来完成。通过安装HP OpenView Storage Data Protector备份软件构建更为智能化的自动备份与恢复系统。管理员可订制各种备份策略，实现7*24小时无人看守的备份体系。 实现集中管理、统一监控的系统硬件平台。通过刀片系统自带的OA管理器（Onboard Administrator，板载管理器）、Blade System Essentials管理软件、HP EVA Storage Essentials管理软件等，在HP Systems Insight Manager（HP 智能统一管理架构平台）上可以实现对所有硬件设备的一对一，一对多的集中管理和统一监控，最大程度方便系统管理员高效便捷的实现所有设备的本地、异地全方位综合管理和监控。5.3 方案特点及描述先进性：采用业界技术领先、成熟可靠的HP C-Class刀片系统及4Gb/s标准的 EVA 4400光纤存储系统；通过集群方案提供系统和数据的高可靠性；同时针对数据的保护提供了完善的备份方案；为数字图书馆的信息管理平台提供了先进的整体解决方案。 高性能：性能卓越的HP ProLiant两路/四路刀片服务器以及端到端的4Gb/s存储体系（EVA 4400）为整个平台的高效运行提供了无可比拟的处理性能，充分满足新一代数字图书馆对性能、带宽和海量存储空间的需求。可靠性：推荐产品关键部件采用冗余设计和配置如：风扇、电源、硬盘等；同时系统方案设计采用冗余架构体系如：双机高可用、冗余链路等，并配以完善的数据备份和恢复方案，大大提高了系统的容错和灾难恢复能力，非常适合数字图书馆对设备和系统的高可靠性的需求。可扩展性：系统设计采用模块化，具备极高的扩充能力；并且通过添加功能模块和硬件支撑平台可以方便的对系统进行升级和扩充；系统组织架构灵活，既能集中式采集和处理数据，又有分布式采集处理数据的能力。 简便