基于NAS和SAN的数字图书馆网络存储系统的研究

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009－2552(2011)06－0210－03基于NAS和SAN的数字图书馆网络存储系统的研究张王莹王莹(首都医科大学附属北京妇产医院，北京100026)摘要:介绍了网络存储系统在数字图书馆建设中的重要意义，分析了数字图书馆数据存储的现状及模式，分别阐释了现有网络存储的主要技术，即NAS和SAN各自的技术特点。最后给出了基于NAS和SAN技术的数字图书馆数据存储系统的整体解决方案。关键词:NAS;SAN;网络存储;数字图书馆ResearchonnetworkstorageforthedigitallibrarybasedonNASandSANZHANGYing-ying(BeijingObstetricsGynecologyHospitalAttachedtotheCapitalMedicalUniversity，Beijing100026，China)Abstract:Thisessayintroducedtheimportanceofnetworkstoragesystemindigitallibraryconstructionandanalyzedthedevelopmentofdigitallibrarydatastoragetechnologyandplatform．ItpresentstwointerpretationsforthepresentnetworkstoragetechnologieswhichincluderespectivetechnicalfeaturesforNASandSAN．Finally，itmadeanintegralsolutionbasedonNASandSANtechnologyfordigitallibrarydatastoragesystem．Keywords:NAS;SAN;networkstorage;digitallibrary0引言随着电子文献资源的日益丰富和不断扩充，访问数字图书馆查阅资料的上网用户也越来越多，如何面对呈几何级增长的数据存储压力同时又能高效检查和管理，为用户提供优质快捷的服务，已成为目前摆在数字图书馆建设者面前亟待解决的问题［1］。馆藏的电子文献信息的载体从原来的计算机硬盘、光盘发展到磁盘阵列、磁带库等存储设备，这些设备具有存储容量大的特点，堪称海量存储。近几年图书馆数字化资源建设的步伐明显加快，很多图书馆的数字化资源早已达到了TB级［2］，所以在数字化信息爆炸式增长的情况下，建设一个稳定、高效的网络存储系统是对数字图书馆的必然要求，以存储为中心也将成为数字图书馆发展的趋势。1存储现状及传统存储模式现代数字图书馆的电子资源类型有很多，例如:电子期刊全文数据库、文摘数据库、引文数据库、电子图书、事实数据库、电子报纸、学位论文数据库等等。目前，国内市场上还有很多商品化的电子资源产品，其中比较知名的产品有超星电子图书、书生之家电子图书、读秀知识库、CNKI中国期刊全文数据库、万方数据库、VIP中国科技期刊全文数据库等等。另外图书馆还有很多自建数据库和VOD等多媒体数据，特别是连续出版物的数据不宜断档，各个数据库的数据都在源源不断地扩充，这就要求存储设备的容量要非常大且有很好的可扩展性［3］。截止到现在累计数据存储容量已达到几十个TB，在这种数字化信息爆炸式增长的情况下，海量存储是对图书馆的必然要求，以存储为中心也将成为现代化数字图书馆的发展趋势。传统的图书馆存储系统中，这些海量数据往往分别存储在几台磁盘阵列上，通过院内局域网连接终端客户机以供上网读者检索，这种传统的存储方式称为直接连接存储(DirectAttachedStorage，DAS)［4］。在DAS体系结构中，每一个磁盘阵列与自己专用服务器相连，使大型数据源的数据不能跨阵列存储，存储空间不能得到充分的利用，这样势必造成存储空间的浪费，其次DAS系统每一组阵列的存储容量不能无限制地增长，其可扩展性差，并且当用户数量增加或服务器正在提供服务时，其响应速度就会变慢，出现瓶颈。这种存储方式并不能提供真正意义上的网络存储，难以适应数字图书馆的建设和发展。2数字图书馆网络存储主流技术目前网络存储技术最为成熟和应用最广的有以下两种即网络附加存储(NetworkAttachedStorage，NAS)和存储区域网络(StorageAreaNetwork，SAN)［5］。NAS不像DAS那样通过I/O总线附属于某个特定的服务器，而是通过RJ－45接口与网络交换机直接相连。作为网络中的一个节点设备，是一种即插即用的设备，其设备通常集成了处理器和磁盘柜，连接到TCP/IP网络上，应用服务器对它仅仅起到控制和管理的作用，客户机对存储设备的访问不再像DAS那样需要通过网络服务器转发而是直接进行数据存取。可将网络服务器及繁重的I/O负载中解脱出来，因而具有更快的响应速度和更宽的数据带宽，便于实现海量数据的网络共享。NAS的主要优点是:独立于操作平台，易于管理，安装使用简便;安全性，可用性好，性价比高易于升级和维护;提高了数据的可用性，实现了文件的跨服务器同享［6］。但在实际的应用中其不足也是显而易见的，因为NAS直接跟网络交换机相连占用了局域网的部分带宽，造成局域网传输能力下降，直接影响了其它前台应用系统的速度。SAN即存储区域网络，是通过专用高速网络将一个或多个网络存储设备和服务器连接起来的专用存储系统，独立于局域网外，采用高可靠性的存储协议，使用光纤通道将存储设备、服务器连到光纤通道交换机上构成的高速专用存储局域网［7］。它通常由磁盘阵列、磁带库、服务器、光纤交换机等设备组成。由于SAN是高带宽存储网络，具有传输速率高，数据吞吐量大，容错能力强，并且不占用局域网带宽，不会影响其它前台应用系统，所以SAN这种存储系统适合于为大型图书馆构建网络存储系统。3NAS与SAN相结合的网络存储系统设计方案通过以上对NAS和SAN两种存储模式的介绍，分析了各自的不足与可取之处，NAS和SAN经常被视为两种竞争的技术，但是在实际的数字图书馆建设中，我们可以采用NAS和SAN混合模式来解决数字图书馆的海量数据的网络存储问题［8］。其拓扑图如下图1所示。图1数字图书馆网络存储系统连接示意图在介绍网络存储系统之前，先谈及一下图书馆书、电子期刊、音视频数据库和一些其它类型数据所要存取的数据:数字图书馆的数据可分为两大类，库。不同的数据类型可以采用不同的存储模式，一类是业务数据，包括借还书记录日志、书目数据以NAS与SAN各有其擅长的地方，譬如可以把图书馆及计费情况等;另一类为电子数据库，包括电子图管理系统所产生出的业务数据存放在NAS上，把访问频率很高的电子数据库中的数据存放在SAN上，实现高速访问，不占用局域网带宽。数字图书馆的网络存储系统的拓扑图如图1所示:以两台光纤交换机为核心构建医院的SAN存储网络，两台光纤交换机一用一备，其中主交换机宕机时备用交换机马上接管，这样就大大减少了单点故障对医院业务的影响，各种异构平台服务器组成的服务器系统通过光纤通道汇集到光纤交换机上，直接和光纤交换机相连的各种磁盘阵列、磁带库等存储器组成的分级存储系统交换数据。NAS设备直接接在局域网的核心交换机上，当然NAS也可以通过光纤通道与光纤交换机相连，这样NAS上存储的数据可以在SAN网络的存储设备上得到有效的备份。4结束语数字图书馆的网络存储系统建设是一项庞大复杂的系统工程，面对海量的数据资源，既要保证数据完整安全的存储，又要确保访问的高效。所以对于数字图书馆资源的存储来讲，NAS和SAN相结合组建存储网络便于实现数据集中管理、备份、高速共享等需求，这种混合使用的存储模式是今后数字图书馆网络存储的发展方向。参考文献:［1］李静，董倩．SAN与NAS融合技术在数字图书馆中的应用研究［J］．数字图书馆技术，2009，29(9):101－103．［2］徐革，李宁．基于FCSAN和IPSAN架构的数字图书馆综合网络存储应用［J］．计算机应用研究，2005(6):168－170．［3］金文新．高校图书馆存储系统的构建及其数据安全和备份方案研究［J］．信息化与网络化建设，2009(1):40－43［4］杜海宁．基于云计算的图书馆海量数据存储研究［J］．图书与情报，2010(3):99－101．［5］刘玉照，刘建准，岳修志．基于SAN与NAS混合模式的数字图书馆网络存储系统研究［J］．图书馆工作与研究，2006(5):18－21．［6］梁禄金，乔强．NAS存储技术在现代数字图书馆中的应用研究［J］．现代情报，2008(12):99－101．［7］张建中，陈松乔，方正，等．一种基于SAN架构的存储网络系统的设计与实现［J］．中南大学学报，2008(2):350－355．［8］曹玉平．基于SAN与NAS的数字图书馆网络存储系统研究［J］．现代情报，2007(9):91－94．责任编辑:刘新影(上接第209页)系统的用例模型如图1所示。图1系统的用例模型(1)短信息功能此子系统利用无线消息传递目标扩展J2ME应用的联网和I/O能力，实现不仅能收发普通的文本信息，而且能收发图像信息的短信息服务。发送短信:书写新信息、转发短信、回复短信、发送预设短信;接收短信:提示“有新信息”、察看新信息;预设短信:增加预设、编辑预设、删除预设;处理短信:查看已发送的短信、查看已接受的短信、全部删除、删除选中短信、编辑选中短信。(2)移动上网功能此子系统实现手机的移动上网的功能，即手机在移动电子商务中的应用，主要实现一个“查询服务系统”，包括客户端实现、服务器端实现两块。客户端应用(查询服务系统):注册用户、登录服务器、查询详细信息;服务器端应用(服务器系统):接受用户请求、向数据库提取数据、向用户发送数据。(3)后台管理功能后台管理主控窗口;用户管理;信息更新:类型录入、详细信息录入、日程安排录入。2结束语系统采用面向对象的开发方法，使用J2ME平台，开发了这个基于Java的手机系统。本系统由收发短信、电话簿管理、上网、游戏、话机设置模块组成。采用Java应用管理器JAM，从Web服务器下载应用程序到手机仿真器中;短信息子系统中，能够接收到短信息;上网子系统中，实现JSP与MIDlet间的中文传输问题;还有在上网子系统中，在手机客户端不能识别HTML格式的情况下，采用JSP技术解决涉及J2SE的服务器端编程的问题。参考文献:［1］温尚书．J2ME无线通信实用案例教程［M］．北京:清华大学出版社，2003．［2］J2ME移动应用开发［M］．梁超，王延华，译．北京:清华大学出版社，2004．［3］王森．Java手机程序设计入门与应用［M］．北京:中国铁道出版社，2003．责任编辑:么丽苹