基于云存儲的網(wǎng)絡(luò)硬盤管理軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

1、邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計(論文)課 題 名 稱基于云存儲的網(wǎng)絡(luò)硬盤管理軟件的設(shè)計與實現(xiàn) 學(xué) 生 姓 名 xxxx 學(xué) 號 0941301066 系、年級專業(yè) 信息工程系、09網(wǎng)絡(luò)工程 指 導(dǎo) 教 師 xxxx 職 稱 副教授 2013年05月10日- II -摘要云存儲是在云計算概念上延伸和發(fā)展出來的一個新的概念，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)硬盤是一些網(wǎng)絡(luò)公司推出的在線存儲服務(wù)。向用戶提供文件的存儲、訪問、備份、共享等文件管理功能。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)硬盤技

2、術(shù)中，傳輸速度慢、冗余備份及恢復(fù)能力低、安全性差、營運成本高等瓶頸已經(jīng)制約了它的發(fā)展。本文研究的基于云存儲的網(wǎng)絡(luò)硬盤通過分布式文件系統(tǒng)的運用能提高傳輸速度，降低營運成本，是網(wǎng)絡(luò)硬盤發(fā)展的重要方向。 分布式文件系統(tǒng)的實現(xiàn)是云存儲的關(guān)鍵。隨著 NAS，SAN 和 IP 存儲等新的存儲技術(shù)的出現(xiàn)，存儲設(shè)備的管理變得困難，此外，新的應(yīng)用需求如災(zāi)難恢復(fù)、快照和遠(yuǎn)程鏡像等不斷產(chǎn)生，虛擬存儲技術(shù)正是這些問題的一個解決方案。虛擬存儲技術(shù)能夠提高存儲效率，降低存儲投資的費用，簡化存儲管理的復(fù)雜性，降低存儲管理和營運成本。 如何在 Linux 下實現(xiàn)對稱的虛擬存儲是本文的重點。經(jīng)過研究，本文首先通過 iSCSI

3、協(xié)議把存儲設(shè)備映射為本地 SCSI 設(shè)備，再用邏輯卷管理(LVM)對存儲設(shè)備進(jìn)行動態(tài)管理，根據(jù)需要虛擬存儲設(shè)備，然后再通過 NFS 服務(wù)器把這些虛擬設(shè)備提供給主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)硬盤客戶端使用。 隨后，在客戶端的實現(xiàn)中，本文使用了 ASP.NET 進(jìn)行 B/S 架構(gòu)的網(wǎng)站開發(fā)，并同時使用了微軟提供的 Microsoft SQL Server 2008 作為數(shù)據(jù)庫?？蛻舳藫碛芯W(wǎng)絡(luò)硬盤最基本的功能包括新建文件夾，上傳文件，下載文件及搜索文件等。 最后，經(jīng)過測試，服務(wù)器端和客戶端都能很好運作，本文的目標(biāo)圓滿完成。 關(guān)鍵詞：云存儲；網(wǎng)絡(luò)硬盤管理；虛擬存儲 IABSTRACT Cloud storage is a

4、 new technology based on cloud computing. Via clustering applications, grid technology and distributed file system, it uses application to make a large number of different types of storage device provide data storage service and business access. Network hard drive is a kind of online storage technol

5、ogy provided by some network companies. It provides client the service including store, access, backup and share files. In traditional network hard drive, low transmission rate, redundancy backup, lack of ability of recovery and high expanse of running have been the bottleneck of its development. Ne

6、twork hard drive based on cloud storage can increase transmission rate, lower running expanse via distributed file system. It is the future of network hard drive. Distributed file system is the key to cloud storage. Since new storage technology like NAS, SAN and IP storage appears, the management of

7、 storage device become more and more difficult, besides, new application needs like disaster recovery, snapshot, remote mirror image require a new solution. And virtual storage is that solution which can increase the storage efficient, lower expanse of storage investment, simplify management and low

8、er running expanse. How to achieve a simple symmetrical virtual storage in Linux is the primary part of this paper. First, this paper uses iSCSI protocol to map storage device into local SCSI device; then, it makes use of logical volume manager to achieve dynamic management of storage device and vir

9、tualize device on demand; finally, is builds a NFS sever to provide these virtual device to host who is running a network hard drive client. Afterward, in the process of implement of client, this paper uses ASP.NET to develop website client based on B/S architecture. And meanwhile, Microsoft SQL Ser

10、ver 2008 is adopted as the database system in this paper. The Client has functions as well as normal network hard drive, including newing folder, uploading file, downloading file, searching file and so on. As a result, the test of both our Server and Client turns out to be good, which means that we

11、have accomplished our goal. Key Words：Cloud Storage；Network Drive Management；Virtual StorageI目錄摘 要 . IAbstract. II引 言 .11相關(guān)背景 .21.1 云計算 .21.2 云存儲 .21.3 網(wǎng)絡(luò)硬盤 .21.4 分布式文件系統(tǒng) .21.5 存儲技術(shù) .31.6 虛擬存儲 .42需求分析 .82.1 可行性分析 .82.2 概述 .82.3 功能需求 .92.4 性能需求 .92.5 安全性需求 .93服務(wù)器端設(shè)計 . 103.1 整體功能 . 103.2 開發(fā)運行環(huán)境 . 103.

12、3 結(jié)構(gòu)模型 . 103.4 服務(wù)器端功能部件介紹 .124服務(wù)器配置 .204.1 iSCSI 配置 .204.2 LVM 配置 .234.3 NFS 配置 .264.4 測試 .295網(wǎng)絡(luò)硬盤客戶端設(shè)計與實現(xiàn) .335.1 整體功能 .335.2 開發(fā)運行環(huán)境 .335.3 功能結(jié)構(gòu)模型 .335.4 流程圖 .335.5 類圖 .345.6 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 .356客戶端測試 .376.1 測試 .376.2 測試結(jié)果 .39結(jié) 論 .40參 考 文 獻(xiàn) .41致 謝 .42引 言網(wǎng)絡(luò)硬盤是一些網(wǎng)絡(luò)公司推出的在線存儲服務(wù)。向用戶提供文件的存儲、訪問、備份、共享等文件管理功能，使用起來十分方便

13、。不花錢的移動硬盤。用戶可以把網(wǎng)盤看成一個放在網(wǎng)絡(luò)上的硬盤或 U 盤，不管你是在家中、單位或其它任何地方，只要你連接到因特網(wǎng)，你就可以管理、編輯網(wǎng)盤里的文件。不需要隨身攜帶，更不怕丟失。 隨著市場競爭的日益激烈和存儲技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)顯得力不從心，傳輸速度慢、冗余備份及恢復(fù)能力低、安全性差、營運成本高等瓶頸一直困擾著網(wǎng)絡(luò)硬盤服務(wù)提供商。 最新應(yīng)用的云計算儲存技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)硬盤帶來了新的革命，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)硬盤將逐步被云存儲網(wǎng)絡(luò)硬盤取代。云存儲是構(gòu)建在高速分布式存儲網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)中心，它將網(wǎng)絡(luò)中大量不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，形成一個安全的數(shù)據(jù)存儲和訪問的系統(tǒng)，適用于各大

14、中小型企業(yè)與個人用戶的數(shù)據(jù)資料存儲、備份、歸檔等一系 列需求。云存儲最大優(yōu)勢在于將單一的存儲產(chǎn)品轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)存儲與服務(wù)，在這個技術(shù)下，網(wǎng)路硬盤行業(yè)可能像金融行業(yè)銀行一樣，在單一的存儲服務(wù)基礎(chǔ)衍生出更多增值的服務(wù)，只有這種改變才能使云存儲迎來蓬勃發(fā)展的春天。 在現(xiàn)有的許多國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)硬盤軟件如華為網(wǎng)盤 、百度網(wǎng)盤 、金山快盤、 115網(wǎng)盤及國外網(wǎng) 絡(luò)硬盤軟件如 Dropbox, Skydrive, iCloud, Google Drive, Everynote 中，有部分網(wǎng)絡(luò)硬盤運用了已有的 NAS，SAN 等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，但是在性能和管理上越來越高的要求使得新的技術(shù)需求不斷增長。本文介紹并簡單實現(xiàn)了使用

15、虛擬存儲技術(shù)的基于云存儲的網(wǎng)絡(luò)硬盤，能提高管理效率，降低營運成本，提高軟件性能，是網(wǎng)絡(luò)硬盤技術(shù)的一種理想選擇。 -1-1 相關(guān)背景 1.1 云計算 云計算（cloud computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示電信網(wǎng)，后來也用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。狹義云計算指 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源；廣義云計算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是 IT 和軟件、互聯(lián)網(wǎng)

16、相關(guān)，也可是其他服務(wù)。它意味著計算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。 1.2 云存儲 云存儲是在云計算概念上延伸和發(fā)展出來的一個新的概念，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)。 當(dāng)云計算系統(tǒng)運算和處理的核心是大量數(shù)據(jù)的存儲和管理時，云計算系統(tǒng)中就需要配置大量的存儲設(shè)備，那么云計算系統(tǒng)就轉(zhuǎn)變成為一個云存儲系統(tǒng)，所以云存儲是一個以數(shù)據(jù)存儲和管理為核心的云計算系統(tǒng)。 1.3 網(wǎng)絡(luò)硬盤 網(wǎng)絡(luò)硬盤是一些網(wǎng)絡(luò)公司推出的在線存儲服務(wù)。向用戶提供文件的存儲、訪問、備份、共享等文件管理

17、功能，使用起來十分方便。不花錢的移動硬盤。用戶可以把網(wǎng)盤看成一個放在網(wǎng)絡(luò)上的硬盤或 U 盤，不管你是在家中、單位或其它任何地方，只要你連接到因特網(wǎng)，你就可以管理、編輯網(wǎng)盤里的文件。 1.4 分布式文件系統(tǒng) 分布式文件系統(tǒng)（Distributed File System）是指文件系統(tǒng)管理的物理存儲資源不一定直接連接在本地節(jié)點上，而是通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點相連。分布式文件系統(tǒng)的設(shè)計基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式。它主要可分為網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)（NFS），Andrew 分布式系統(tǒng)（AFS）和分布式文件系統(tǒng)（DFS）。 -2-1.5 存儲技術(shù) 1.5.1 傳統(tǒng)的存儲技術(shù) 在NAS，SAN等新的存儲方式出現(xiàn)以前，存儲

18、產(chǎn)品大多作為服務(wù)器的組成部分之一，這種形式的存儲被稱為SAS（Server Attached Storage，服務(wù)器連接存儲)或 DAS(Direct Attached Storage，直接連接存儲)。 直連式存儲依賴服務(wù)器主機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的 IO 讀寫和存儲維護(hù)管理，數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)要求占用服務(wù)器主機(jī)資源(包括 CPU、系統(tǒng) IO 等)，數(shù)據(jù)流需要回流主機(jī)再到服務(wù)器連接著的磁帶機(jī)(庫)，數(shù)據(jù)備份通常占用服務(wù)器主機(jī)資源 20-30%，因此許多企業(yè)用戶的日常數(shù)據(jù)備份常常在深夜或業(yè)務(wù)系統(tǒng)不繁忙時進(jìn)行，以免影響正常業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行。直連式存儲的數(shù)據(jù)量越大，備份和恢復(fù)的時間就越長，對服務(wù)器硬件的依賴性

19、和影響就越大。 直連式存儲與服務(wù)器主機(jī)之間的連接通道通常采用 SCSI 連接，帶寬為 10MB/s、 20MB/s、40MB/s、80MB/s 等，隨著服務(wù)器 CPU 的處理能力越來越強(qiáng)，存儲硬盤空間越來越大，陣列的硬盤數(shù)量越來越多，SCSI 通道將會成為 IO 瓶頸;服務(wù)器主機(jī) SCSI ID 資源有限，能夠建立的 SCSI 通道連接有限。 無論直連式存儲還是服務(wù)器主機(jī)的擴(kuò)展，從一臺服務(wù)器擴(kuò)展為多臺服務(wù)器組成的群集(Cluster)，或存儲陣列容量的擴(kuò)展，都會造成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的停機(jī)，從而給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失，對于銀行、電信、傳媒等行業(yè) 24 小時服務(wù)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這是不可接受的。并且直連式存儲或

20、服務(wù)器主機(jī)的升級擴(kuò)展，只能由原設(shè)備廠商提供，往往受原設(shè)備廠商限制。 1.5.2 新的存儲技術(shù) 在 DAS 之后又誕生了許多新的存儲技術(shù)，主要有 NAS 和 SAN。 NAS（Network Attached Storage，網(wǎng)絡(luò)附屬存儲）是一種將分布、獨立的數(shù)據(jù)整合為大型、集中化管理的數(shù)據(jù)中心，以便于對不同主機(jī)和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行訪問的技術(shù)。按字面簡單說就是連接在網(wǎng)絡(luò)上，具備資料存儲功能的裝置，因此也稱為“網(wǎng)絡(luò)存儲器”。它是一種專用數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器。它以數(shù)據(jù)為中心，將存儲設(shè)備與服務(wù)器徹底分離，集中管理數(shù)據(jù)，從而釋放帶寬、提高性能、降低總擁有成本、保護(hù)投資。其成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 DAS(服務(wù)器存儲)，而效率

21、卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。 SAN(Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò))是一種高速網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)絡(luò)，提供在計算機(jī)與存儲系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。存儲設(shè)備是指一臺或多臺用以存儲計算機(jī)數(shù)據(jù)的磁盤設(shè)備，通常-3-指磁盤陣列。一個 SAN 網(wǎng)絡(luò)由負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接的通信結(jié)構(gòu)、負(fù)責(zé)組織連接的管 理層、存儲部件以及計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院土Χ取?典型的 SAN 是一個企業(yè)整個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源的一部分。通常 SAN 與其它計算資源緊密集群來實現(xiàn)遠(yuǎn)程備份和檔案存儲過程。SAN 支持磁盤鏡像技術(shù)、備份與恢復(fù)、檔案數(shù)據(jù)的存檔和檢索、存儲設(shè)備間的數(shù)據(jù)遷移以及網(wǎng)絡(luò)中不同服務(wù)器間的數(shù)據(jù)共享等功能。此外 SAN

22、 還可以用于合并子網(wǎng)和 NAS 系統(tǒng)。 當(dāng)前常見的可使用 SAN 技術(shù)，諸如 IBM 的光纖 SCON，它是 FICON 的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)， 或者說是一種更新的光纖信道技術(shù)。另外存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中也運用到高速以太網(wǎng)協(xié)議。SCSI 和 iSCSI 是目前使用較為廣泛的兩種存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 1.6 虛擬存儲 1.6.1 虛擬存儲的分類 目前虛擬存儲的發(fā)展尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，從虛擬化存儲的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來講主要有兩種方式：即對稱式與非對稱式。對稱式虛擬存儲技術(shù)是指虛擬存儲控制設(shè)備與存儲軟件系統(tǒng)、交換設(shè)備集成為一個整體，內(nèi)嵌在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸路徑中；非對稱式虛擬存儲技術(shù)是指虛擬存儲控制設(shè)備獨立于數(shù)據(jù)傳輸路徑之外。從虛擬化存儲

23、的實現(xiàn)原理來講也有兩種方式；即數(shù)據(jù)塊虛擬與虛擬文件系統(tǒng)。具體如下： 1對稱式虛擬存儲 在圖 3.1 所示的對稱式虛擬存儲結(jié)構(gòu)圖中，存儲控制設(shè)備 High Speed Traffic Directors （HSTD）與存儲池子系統(tǒng) Storage Pool 集成在一起，組成 SAN Appliance?？梢钥吹皆谠摲桨钢写鎯刂圃O(shè)備 HSTD 在主機(jī)與存儲池數(shù)據(jù)交換的過程中起到核心作用。該方案的虛擬存儲過程是這樣的：由 HSTD 內(nèi)嵌的存儲管理系統(tǒng)將存儲池中的物理硬盤虛擬為邏輯存儲單元（LUN），并進(jìn)行端口映射（指定某一個 LUN 能被哪些端口所見），主機(jī)端將各可見的存儲單元映射為操作系統(tǒng)可識別

24、的盤符。當(dāng)主機(jī)向 SAN Appliance 寫入數(shù)據(jù)時，用戶只需要將數(shù)據(jù)寫入位置指定為自己映射的盤符（LUN），數(shù)據(jù)經(jīng)過 HSTD 的高速并行端口，先寫入高速緩存，HSTD 中的存儲管理系統(tǒng)自動完成目標(biāo)位置由 LUN 到物理硬盤的轉(zhuǎn)換，在此過程中用戶見到的只是虛擬邏輯單元，而不關(guān)心每個 LUN 的具體物理組織結(jié)構(gòu)。該方案具有以下主要特點： （1）采用大容量高速緩存，顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速度。 緩存是存儲系統(tǒng)中廣泛采用的位于主機(jī)與存儲設(shè)備之間的 I/O 路徑上的中間介質(zhì)。當(dāng)主機(jī)從存儲設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)時，會把與當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲位置相連的數(shù)據(jù)讀到緩存中，并把多次調(diào)用的數(shù)據(jù)保留在緩存中；當(dāng)主機(jī)讀數(shù)據(jù)時，在很大

25、幾率上能夠從緩存中找到所需要的數(shù)據(jù)。 -4-直接從緩存上讀出。而從緩存讀取數(shù)據(jù)時的速度只受到電信號傳播速度的影響（等于光速），因此大大高于從硬盤讀數(shù)據(jù)時盤片機(jī)械轉(zhuǎn)動的速度。當(dāng)主機(jī)向存儲設(shè)備寫入數(shù)據(jù)時，先把數(shù)據(jù)寫入緩存中，待主機(jī)端寫入動作停止，再從緩存中將數(shù)據(jù)寫入硬盤，同樣高于直接寫入硬盤的速度 （2）多端口并行技術(shù)，消除了 I/O 瓶頸。 傳統(tǒng)的 FC 存儲設(shè)備中控制端口與邏輯盤之間是固定關(guān)系，訪問一塊硬盤只能通過控制它的控制器端口。在對稱式虛擬存儲設(shè)備中，SAN Appliance 的存儲端口與 LUN 的關(guān)系是虛擬的，也就是說多臺主機(jī)可以通過多個存儲端口（最多 8 個）并發(fā)訪問同一個LUN

26、；在光纖通道 100MB/帶寬的大前提下，并行工作的端口數(shù)量越多，數(shù)據(jù)帶寬就越高。 （3）邏輯存儲單元提供了高速的磁盤訪問速度。 在視頻應(yīng)用環(huán)境中，應(yīng)用程序讀寫數(shù)據(jù)時以固定大小的數(shù)據(jù)塊為單位（從512byte 到 1MB 之間）。而存儲系統(tǒng)為了保證應(yīng)用程序的帶寬需求，往往設(shè)計為傳輸 512byte 以上的數(shù)據(jù)塊大小時才能達(dá)到其最佳 I/O 性能。在傳統(tǒng) SAN 結(jié)構(gòu)中，當(dāng)容量需求增大時，唯一的解決辦法是多塊磁盤（物理或邏輯的）綁定為帶區(qū)集，實現(xiàn)大容量 LUN。在對稱式虛擬存儲系統(tǒng)中，為主機(jī)提供真正的超大容量、高性能 LUN，而不是用帶區(qū)集方式實現(xiàn)的性能較差的邏輯卷。與帶區(qū)集相比，Power L

27、UN 具有很多優(yōu)勢，如大塊的 I/O block 會真正被存儲系統(tǒng)所接受，有效提高數(shù)據(jù)傳輸速度；并且由于沒有帶區(qū)集的處 理過程，主機(jī) CPU 可以解除很大負(fù)擔(dān)，提高了主機(jī)的性能。 （4）成對的 HSTD 系統(tǒng)的容錯性能。 在對稱式虛擬存儲系統(tǒng)中，HSTD 是數(shù)據(jù) I/O 的必經(jīng)之地，存儲池是數(shù)據(jù)存放地。由于存儲池中的數(shù)據(jù)具有容錯機(jī)制保障安全，因此用戶自然會想到 HSTD 是否有容錯保護(hù)。象許多大型存儲系統(tǒng)一樣，在成熟的對稱式虛擬存儲系統(tǒng)中，HSTD 是成對配制的，每對 HSTD 之間是通過 SAN Appliance 內(nèi)嵌的網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)實現(xiàn)緩存數(shù)據(jù)一致和相互通信的。 （5）在 SAN Appl

28、iance 之上可方便的連接交換設(shè)備，實現(xiàn)超大規(guī)模 Fabric 結(jié)構(gòu)的 SAN。 因為系統(tǒng)保持了標(biāo)準(zhǔn)的 SAN 結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展和互連提供了技術(shù)保障，所以在 SAN Appliance 之上可方便的連接交換設(shè)備，實現(xiàn)超大規(guī)模 Fabric 結(jié)構(gòu)的 SAN。2非對稱式虛擬存儲系統(tǒng) 在圖3.2 所示的非對稱式虛擬存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中，網(wǎng)絡(luò)中的每一臺主機(jī)和虛擬存儲管理設(shè)備均連接到磁盤陣列，其中主機(jī)的數(shù)據(jù)路徑通過 FC 交換設(shè)備到達(dá)磁盤陣列；虛擬存儲設(shè)備 -5-對網(wǎng)絡(luò)上連接的磁盤陣列進(jìn)行虛擬化操作，將各存儲陣列中的 LUN 虛擬為邏輯帶區(qū)集（Strip）,并對網(wǎng)絡(luò)上的每一臺主機(jī)指定對每一個 Strip

29、 的訪問權(quán)限（可寫、可讀、禁止訪問）。當(dāng)主機(jī)要訪問某個 Strip 時，首先要訪問虛擬存儲設(shè)備，讀取 Strip 信息和訪問權(quán)限，然后再通過交換設(shè)備訪問實際的 Strip 中的數(shù)據(jù)。在此過程中，主機(jī)只會識別到邏輯的 Strip，而不會直接識別到物理硬盤。這種方案具有如下特點： （1）將不同物理硬盤陣列中的容量進(jìn)行邏輯組合，實現(xiàn)虛擬的帶區(qū)集，將多個陣列控制器端口綁定，在一定程度上提高了系統(tǒng)的可用帶寬。 （2）在交換機(jī)端口數(shù)量足夠的情況下，可在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)安裝兩臺虛擬存儲設(shè)備，實現(xiàn) Strip 信息和訪問權(quán)限的冗余。 但是該方案存在如下一些不足： （1）該方案本質(zhì)上是帶區(qū)集磁盤陣列結(jié)構(gòu)，一旦帶區(qū)集中

30、的某個磁盤陣列控制器損壞，或者這個陣列到交換機(jī)路徑上的銅纜、GBIC 損壞，都會導(dǎo)致一個虛擬的 LUN 離線，而帶區(qū)集本身是沒有容錯能力的，一個 LUN 的損壞就意味著整個 Strip 里面數(shù)據(jù)的丟失。 （2）由于該方案的帶寬提高是通過陣列端口綁定來實現(xiàn)的，而普通光纖通道陣列控制器的有效帶寬僅在 40MB/S 左右，因此要達(dá)到幾百兆的帶寬就意味著要調(diào)用十幾臺陣列，這樣就會占用幾十個交換機(jī)端口，在只有一兩臺交換機(jī)的中小型網(wǎng)絡(luò)中，這是不可實現(xiàn)的。 （3）由于各種品牌、型號的磁盤陣列其性能不完全相同，如果出于虛擬化的目的將不同品牌、型號的陣列進(jìn)行綁定，會帶來一個問題：即數(shù)據(jù)寫入或讀出時各并發(fā)數(shù)據(jù)流的

31、速度不同，這就意味著原來的數(shù)據(jù)包順序在傳輸完畢后被打亂，系統(tǒng)需要占用時間和資源去重新進(jìn)行數(shù)據(jù)包排序整理，這會嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。 1.6.2 虛擬存儲的實現(xiàn)方式 目前實現(xiàn)虛擬存儲主要分為如下幾種： 1在服務(wù)器端的虛擬存儲 服務(wù)器廠商會在服務(wù)器端實施虛擬存儲。同樣，軟件廠商也會在服務(wù)器平臺上實施虛擬存儲。這些虛擬存儲的實施都是通過服務(wù)器端將鏡像映射到外圍存儲設(shè)備上，除了分配數(shù)據(jù)外，對外圍存儲設(shè)備沒有任何控制。服務(wù)器端一般是通過邏輯卷管理來實現(xiàn)虛擬存儲技術(shù)。邏輯卷管理為從物理存儲映射到邏輯上的卷提供了一個虛擬層。服務(wù)器只需要處理邏輯卷，而不用管理存儲設(shè)備的物理參數(shù)。 用這種構(gòu)建虛擬存儲系統(tǒng)，服務(wù)器端

32、是一性能瓶頸，因此在多媒體處理領(lǐng)域幾乎很少采用。 -6-2在存儲子系統(tǒng)端的虛擬存儲 另一種實施虛擬的地方是存儲設(shè)備本身。這種虛擬存儲一般是存儲廠商實施的，但是很可能使用廠商獨家的存儲產(chǎn)品。為避免這種不兼容性，廠商也許會和服務(wù)器、軟件或網(wǎng)絡(luò)廠商進(jìn)行合作。當(dāng)虛擬存儲實施在設(shè)備端時，邏輯（虛擬）環(huán)境和物理設(shè)備同在一個控制范圍中，這樣做的益處在于：虛擬磁盤高度有效地使用磁盤容量，虛擬磁帶高度有效地使用磁帶介質(zhì)。 在存儲子系統(tǒng)端的虛擬存儲設(shè)備主要通過大規(guī)模的 RAID 子系統(tǒng)和多個 I/O 通道連接到服務(wù)器上，智能控制器提供 LUN 訪問控制、緩存和其他如數(shù)據(jù)復(fù)制等的管理功能。這種方式的優(yōu)點在于存儲設(shè)備

33、管理員對設(shè)備有完全的控制權(quán)，而且通過與服務(wù)器系統(tǒng)分開，可以將存儲的管理與多種服務(wù)器操作系統(tǒng)隔離，并且可以很容易地調(diào)整硬件參數(shù)。 3網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端實施虛擬存儲 網(wǎng)絡(luò)廠商會在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端實施虛擬存儲，通過網(wǎng)絡(luò)將邏輯鏡像映射到外圍存儲設(shè)備，除了分配數(shù)據(jù)外，對外圍存儲設(shè)備沒有任何控制。在網(wǎng)絡(luò)端實施虛擬存儲具有其合理性，因為它的實施既不是在服務(wù)器端，也不是在存儲設(shè)備端，而是介于兩個環(huán)境之間，可能是最“開放”的虛擬實施環(huán)境，最有可能支持任何的服務(wù)器、操作系統(tǒng)、應(yīng)用和存儲設(shè)備。從技術(shù)上講，在網(wǎng)絡(luò)端實施虛擬存儲的結(jié)構(gòu)形式有以下兩種：即對稱式與非對稱式虛擬存儲。 從目前的虛擬存儲技術(shù)和產(chǎn)品的實際情況來看，基于主機(jī)和基

34、于存儲的方法對于初期的采用者來說魅力最大，因為他們不需要任何附加硬件，但對于異構(gòu)存儲系統(tǒng)和操作系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的運行效果并不是很好?；诨ヂ?lián)設(shè)備的方法處于兩者之間，它回避了一些安全性問題，存儲虛擬化的功能較強(qiáng)，能減輕單一主機(jī)的負(fù)載，同時可獲得很好的可擴(kuò)充性。 不管采用何種虛擬存儲技術(shù)，其目的都使為了提供一個高性能、安全、穩(wěn)定、可靠、可擴(kuò)展的存儲網(wǎng)絡(luò)平臺，滿足節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的苛刻要求。根據(jù)綜合的性能價格比來說，一般情況下，在基于主機(jī)和基于存儲設(shè)備的虛擬存儲技術(shù)能夠保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力要求時，優(yōu)先考慮，因為這兩種虛擬存儲技術(shù)構(gòu)架方便、管理簡單、維護(hù)容易、產(chǎn)品相對成熟、性能價格比高。在單純的基于存

35、儲設(shè)備的虛擬存儲技術(shù)無法保證存儲系統(tǒng) 性能要求的情況下，我們可以考慮采用基于互連設(shè)備的虛擬存儲技術(shù)。 -7-2 需求分析2.1 可行性分析 2.1.1 技術(shù)可行性分析 本文實現(xiàn)主要分為兩個部分，網(wǎng)絡(luò)硬盤客戶端的實現(xiàn)和服務(wù)器端基于云存儲的分布式系統(tǒng)實現(xiàn)。 本文采用了微軟提供的.NET 平臺以及 Microsoft SOL Server 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)硬盤客戶端并對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。 在服務(wù)器端，本文在 Linux 環(huán)境下采用了虛擬存儲的技術(shù)，首先通過 iSCSI 協(xié)議把存儲設(shè)備映射成本低 SCSI 設(shè)備，再通過邏輯卷管理實現(xiàn)對存儲設(shè)備的動態(tài)管理和按需虛擬化，最后通過 NFS 服務(wù)器把存儲設(shè)備上的資料共

36、享給主機(jī)端的網(wǎng)絡(luò)硬盤客戶端使用。 經(jīng)上所述可以看到整個系統(tǒng)是技術(shù)可行的，并且，系統(tǒng)對操作系統(tǒng)環(huán)境的配置要求中等，現(xiàn)有的普通計算機(jī)就可以運行。 2.1.2 操作可行性分析 本系統(tǒng)采用 C/S 架構(gòu)，在主機(jī)端的用戶通過安裝客戶端軟件從服務(wù)器端上傳或者下載用戶數(shù)據(jù)，整個操作方便，簡單。 2.1.3 經(jīng)濟(jì)可行性分析 本系統(tǒng)在服務(wù)器端利用軟件實現(xiàn)虛擬存儲技術(shù)，大大地提高了服務(wù)器端存儲設(shè)備的利用率，降低了存儲設(shè)備的維護(hù)費用，在顯示應(yīng)用中有著較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益。 除此之外，在整個開發(fā)過程中，所有功能的實現(xiàn)都通過軟件模擬，并不需要購買硬件，經(jīng)濟(jì)上簡單易行。 2.2 概述 2.2.1 整體需求描述 用戶：實現(xiàn)基本的

37、網(wǎng)絡(luò)硬盤功能 技術(shù)：服務(wù)器端在 Linux 下簡單實現(xiàn)虛擬存儲的技術(shù)，客戶端用.NET 平臺編寫簡單的客戶端程序。 -8-2.2.2 預(yù)期目標(biāo) （1）實現(xiàn)簡單的網(wǎng)絡(luò)硬盤軟件 （2）網(wǎng)絡(luò)硬盤運用到虛擬存儲技術(shù)來實現(xiàn)基于云存儲的網(wǎng)路硬盤 （3）通過虛擬化來降低存儲設(shè)備的營運成本，簡化存儲設(shè)備的管理 2.2.3 運行模式 用戶在主機(jī)端登陸，連接服務(wù)器，實現(xiàn)文件的上傳和下載。 2.2.4 運行環(huán)境 設(shè)備：個人電腦 操作系統(tǒng)：Windows 7，Ubuntu 軟件：Microsoft SQL Server，LVM， Open-iScsi，NFS 2.3 功能需求 主要功能如下 （1） 用戶、管理員登陸（

38、2） 用戶上傳、下載文件（3） 管理員增添、刪除用戶（4） 查看剩余容量 （5） 維護(hù)已上傳文件列表 2.4 性能需求 （1）響應(yīng)時間需求 系統(tǒng)的響應(yīng)時間不能超過一定數(shù)值，不然會引起用戶的反感； （2）傳速速率需求 在用戶網(wǎng)速允許的情況下，盡可能地提高傳輸效率 （3）系統(tǒng)穩(wěn)定性 系統(tǒng)基本穩(wěn)定，不出現(xiàn)經(jīng)常崩潰的現(xiàn)象 2.5 安全性需求 系統(tǒng)的安全性在本文的簡單實現(xiàn)中暫不考慮，多采取所用協(xié)議自身攜帶的安全性功能。-9-3 服務(wù)器端設(shè)計 3.1 整體功能 利用 Linux 操作系統(tǒng)中的 iSCSI 協(xié)議，邏輯卷管理和網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)來實現(xiàn)對稱式虛擬存儲的功能，將網(wǎng)絡(luò)中不同的主機(jī)，磁盤陣列，服務(wù)器等存儲設(shè)

39、備上的空余存儲空間通過 iSCSI 協(xié)議集中到存儲服務(wù)器上，以此來模擬云存儲的概念，再通過邏輯卷管理將其虛擬成一整塊磁盤。并將虛擬出的磁盤空間通過 NFS 服務(wù)器共享給具有 NFS 客戶端的網(wǎng)絡(luò)硬盤客戶端軟件掛載使用。 3.2 開發(fā)運行環(huán)境 操作系統(tǒng)：Ubuntu 10.04 主機(jī)： HP Pavilion 4 中央處理器：Intel?Core2 Duo CPU T5800 2.00 GHz 2.00 GHz 內(nèi)存：4.00 GB 3.3 結(jié)構(gòu)模型 由于設(shè)備條件的限制，本文只對網(wǎng)絡(luò)硬盤的服務(wù)器端和客戶端做一個簡單的實現(xiàn)。在簡單視線中，本文采用了建立在網(wǎng)絡(luò)虛擬化基礎(chǔ)上的對稱方式實現(xiàn)服務(wù)器端。軟件

40、結(jié)構(gòu)模型如圖 1 所示。 圖 1. 對稱式虛擬存儲 -10-磁盤陣列，主機(jī)等存儲設(shè)備通過 iSCSI 協(xié)議連接到處于網(wǎng)絡(luò)路徑中的存儲設(shè)備服務(wù)器。存儲設(shè)備服務(wù)器上將存儲設(shè)備上的空余空間映射成為服務(wù)器上的本地磁盤以供使用。之后，在存儲服務(wù)器上運行的邏輯卷管理軟件(LVM, Logical Volume Management)對映射的本地磁盤進(jìn)行虛擬化管理。LVM 首先把本地磁盤作為物理卷管理，然后創(chuàng)建用戶卷組，并在用戶卷組的基礎(chǔ)上創(chuàng)建邏輯卷，最后將邏輯卷格式化為需要的文件系統(tǒng)后就可供使用了。根據(jù)需要，服務(wù)器管理員可以隨時通過增加或減少物理卷來控制邏輯卷的大小，整個過程無需重新格式化、分區(qū)。待整個邏

41、輯卷格式化后，NFS 服務(wù)器就可以把這些邏輯卷作為存儲空間提供給 NFS 客戶端使用。網(wǎng)絡(luò)硬盤客戶端最終通過 TCP/IP 協(xié)議連接到 NFS 客戶端使用存儲空間。其軟件結(jié)構(gòu)模型如圖 2 所示。 圖 2. 服務(wù)器端的結(jié)構(gòu)模型 NFS 服務(wù)器程序?qū)崿F(xiàn)了訪問接口模塊的功能。邏輯卷管理(LVM)作為用戶接口，是整個虛擬化功能實現(xiàn)的主要途徑。LVM 幫助管理員在一臺服務(wù)器上實現(xiàn)所有存儲設(shè)備的管理功能，達(dá)到了統(tǒng)一和方便管理的目的。iSCSI 啟動端負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)有 iSCSI 目標(biāo)端的存儲設(shè)備，并通訊登陸該設(shè)備，獲得設(shè)備的空余存儲空間，實現(xiàn)了聚集存儲設(shè)備上空閑存儲空間的功能。 應(yīng)用程序服務(wù)器和存儲服務(wù)器通過

42、NFS 協(xié)議連接，而不是采用圖 2 中類似存儲服務(wù)器和存儲設(shè)備連接的方法，利用了 NFS 協(xié)議文件級的數(shù)據(jù)同步和共享的功能。如果采用 iSCSI 協(xié)議，每個應(yīng)用程序?qū)Υ鎯υO(shè)備直接進(jìn)行塊級訪問，就可能造成沖突。例如程序 A 運行在一臺服務(wù)器上，而程序 B 運行在另一臺服務(wù)器上，如果沒有文件級的同步能力，在 A 對某個數(shù)據(jù)塊操作完成后，而 B 有可能也向這個數(shù)據(jù)塊進(jìn)行寫操作，造成 A 的數(shù)據(jù)被覆蓋。如果采用文件級的同步策略，A 先向存儲服務(wù)器申請對某個文件的 -11-操作，如果申請接收，就取得了所要操作的數(shù)據(jù)塊的權(quán)限。當(dāng) B 電要對同一文件執(zhí)行寫操作時，存儲服務(wù)器就會拒絕請求，從而防止數(shù)據(jù)被覆蓋。

43、NFS 服務(wù)器安全性方面的功能很好地 在簡單實現(xiàn)中，虛擬存儲和云存儲的概念還有一些差距，不能實現(xiàn)真正的云端操作，現(xiàn)在只能實現(xiàn)在 Linux 環(huán)境下的服務(wù)器部署。對稱方式下的虛擬存儲存在性能瓶頸，未來的發(fā)展方向是非對稱式虛擬存儲。 3.4 服務(wù)器端功能部件介紹 3.4.1 iSCSI 介紹 iSCSI 技術(shù)是一種由 IBM、思科共同發(fā)起的基于 IP Storage 理論的新型存儲技術(shù)，該技術(shù)是將存儲行業(yè)廣泛應(yīng)用的 SCSI（small computer system interface）接口技術(shù)與 IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，使得我們可以在 IP 網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建 SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)。推動 iSCSI 協(xié)議發(fā)

44、展最主要的動力是-希望能夠在 IP 網(wǎng)絡(luò)上使用業(yè)已部署的大量 DAS 存儲設(shè)備。通過 iSCSI 協(xié)議，這些存儲設(shè)備可以為更多的用戶和應(yīng)用使用，同時可以讓這些簡單 DAS 存儲設(shè)備支持只有高級存儲設(shè)備才能夠支持的備份、鏡像、災(zāi)難恢復(fù)等高級存儲應(yīng)用。其次是為了讓盡可能多用戶和應(yīng)用利用已部署的 FC 光纖通道 SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)，iSCSI 協(xié)議還可以將對光纖通道 SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)的訪問通過基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)傳輸。 經(jīng)過多家廠商的測試和實踐，證明 iSCSI 可以非常迅速地建立起 IP SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)環(huán)境，用戶可以即刻享受到即插即用式地 iSCSI 的好處。目前，iSCSI 的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在 I

45、ETF 通過，Microsoft 也已與今年 6 月 30 日發(fā)布支持 iSCSI 的 Initiator 的驅(qū)動程序。同時在微軟即將 Windows Storage Server 2003 將內(nèi)置的支持 iSCSI，包括 initiator 和 target。iSCSI 必然成為光纖通道 FC 的主要競爭對手，成為 SAN 存儲區(qū)域網(wǎng)的主要應(yīng)用技術(shù)。同時由于 iSCSI 內(nèi)置的支持路由，可以讓 iSCSI initiator 訪問 Internet 上任何一臺存儲設(shè)備，使得存儲共享的概念無限擴(kuò)大，存儲連接的距離無限擴(kuò)展。這一技術(shù)對于一邊要面對信息高速增長，另一邊卻身處數(shù)據(jù)孤島的眾多中小企業(yè)無

46、疑具有巨大的吸引力。 1. iSCSI 的概念 iSCSI（互聯(lián)網(wǎng)小型計算機(jī)系統(tǒng)接口）是一種在 Internet 協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上，特別是以太網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。它是由 Cisco 和 IBM 兩家發(fā)起的，并且得到了 IP 存儲技術(shù)擁護(hù)者的大力支持。是一個供硬件設(shè)備使用的可以在 IP 協(xié)議上層運行的 SCSI 指令集。 簡單地說，iSCSI 可以實現(xiàn)在 IP 網(wǎng)絡(luò)上運行 SCSI 協(xié)議，使其能夠在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進(jìn)行路由選擇。 -12-SCSI（小型計算機(jī)系統(tǒng)接口）是以一種廣泛使用的連接硬盤和計算機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，iSCSI 這種技術(shù)則是將該技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)連接上，對于中小企業(yè)的存儲網(wǎng)絡(luò)而言，i

47、SCSI 技術(shù)的性價比要高于基于光纖的產(chǎn)品。iSCSI 是基于 IP 協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是允許網(wǎng)絡(luò)在TCP/IP 協(xié)議上傳輸 SCSI 命令的新協(xié)議，實現(xiàn)了 SCSI 和 TCP/IP 協(xié)議的連接，該技術(shù)允許用戶通過 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建存儲區(qū)域網(wǎng)（SAN）。而在 iSCSI 技術(shù)出現(xiàn)之前，構(gòu)建存儲區(qū)域網(wǎng)的唯一技術(shù)是利用光纖通道（Fiber Channel），該標(biāo)準(zhǔn)制定于 20 世紀(jì) 90 年代初期，但是其架構(gòu)需要高昂的建設(shè)成本，遠(yuǎn)非一般企業(yè)所能夠承受。iSCSI 技術(shù)的出現(xiàn)對于以局域網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的用戶來說，它只需要不多的投資，就可以方便、快捷地對信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行交互式傳輸和管理。相對于以往的

48、網(wǎng)絡(luò)接入存儲，iSCSI 的出現(xiàn)解決了開放性、容量、傳輸速度、兼容性、安全性等問題，其優(yōu)越的性能使其自發(fā)布之日始便受到市場的關(guān)注與青睞。 2. iSCSI 的工作流程 iSCSI 協(xié)議就是一個在網(wǎng)絡(luò)上封包和解包的過程，在網(wǎng)絡(luò)的一端，數(shù)據(jù)包被封裝成包括 TCP/IP 頭、iSCSI 識別包和 SCSI 數(shù)據(jù)三部分內(nèi)容，傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)另一端時，這三部分內(nèi)容分別被順序地解開。 iSCSI 系統(tǒng)由一塊 SCSI 卡發(fā)出一個 SCSI 命令，命令被封裝到第四層的信息包中并發(fā)送。接收方從信息包中抽取 SCSI 命令并執(zhí)行，然后把返回的 SCSI 命令和數(shù)據(jù)封裝到 IP 信息包中，并將它們發(fā)回到發(fā)送方。系統(tǒng)抽取

49、數(shù)據(jù)或命令，并把它們傳回 SCSI 子系統(tǒng)。所有這一切的完成都無需用戶干預(yù)，而且對終端用戶是完全透明的。為了保證安全，iSCSI 有自己的上網(wǎng)登錄操作順序。在它們首次運行的時候，啟動器（initiator）設(shè)備將登錄到目標(biāo)設(shè)備中。任何一個接收到?jīng)]有執(zhí)行登錄過程的啟動器的iSCSI PDU（iSCSI Protocol Data Units，iSCSI 協(xié)議數(shù)據(jù)單元）目標(biāo)設(shè)備都將生成一個協(xié)議錯誤，而且目標(biāo)設(shè)備也會關(guān)閉連接。在關(guān)閉會話之前，目標(biāo)設(shè)備可能發(fā)送回一個被駁回的 iSCSI PDU。這種安全性是基本的，因為它只保護(hù)了通信的啟動，卻沒有在每個信息包的基礎(chǔ)上提供安全性。還有其他的安全方法，包括

50、利用 IPsec。在控制和數(shù)據(jù)兩種信息包中，IPsec 可以提供整體性，實施再次（replay）保護(hù)和確認(rèn)證明，它也為各個信息包提供加密。 3.iSCSI 的安全性 正是由于其采用廣泛應(yīng)用的 IP 網(wǎng)絡(luò)和 Internet 網(wǎng)絡(luò)為數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，與傳統(tǒng)的采用光纖通道 FC SAN 相比，iSCSI 的安全性就凸現(xiàn)出來。因為傳統(tǒng)的 FC SAN 在實際應(yīng)用中，底層采用光纖通道 FC 的傳輸技術(shù)，上層采用 Fibre Channel Protocol（FCP）傳輸SCSI 協(xié)議，與廣泛應(yīng)用的 IP 網(wǎng)絡(luò)不兼容，往往會形成一個與通信網(wǎng)絡(luò)隔離開來的獨立存儲網(wǎng)絡(luò)，其安 -13-全性容易得到保障。而 iS

51、CSI 采用 IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為底層傳輸技術(shù)，完全可以在現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)中，甚至 Internet 上傳輸 SCSI 協(xié)議，這使得 iSCSI 不得不面臨 IP 網(wǎng)。 在本文中，主要應(yīng)用到了 open-iscsi 和 iscsi target 作為 iSCSI initiator 和 iSCSI target。 iSCSI initiator 是 iSCSI 協(xié)議的啟動器，他可以發(fā)現(xiàn)存儲設(shè)備上的 iSCSI target，并通過iSCSI 協(xié)議連接存儲設(shè)備，將存儲設(shè)備上的空余存儲空間映射成為本地磁盤。通常情況下從性能角度考慮可以使用 iSCSI 專用卡來實現(xiàn) iSCSI initiator 的功

52、能，但是費用巨大，因此在簡單實現(xiàn)中，本文用軟件實現(xiàn) iSCSI initiator。iSCSI target 主要是運行在存儲設(shè)備上的進(jìn)程，它等待 iSCSI 發(fā)現(xiàn)，通過 iSCSI 協(xié)議將本地的資源提供給 iSCSI initiator 端。 3.4.2 邏輯卷管理(LVM)介紹 每個 Linux 使用者在安裝 Linux 時都會遇到這樣的困境：在為系統(tǒng)分區(qū)時，如何精確評估和分配各個硬盤分區(qū)的容量，因為系統(tǒng)管理員不但要考慮到當(dāng)前某個分區(qū)需要的容量，還要預(yù)見該分區(qū)以后可能需要的容量的最大值。因為如果估計不準(zhǔn)確，當(dāng)遇到某個分區(qū)不夠用時管理員可能甚至要備份整個系統(tǒng)、清除硬盤、重新對硬盤分區(qū)，然后恢

53、復(fù)數(shù)據(jù)到新分區(qū)。 雖然現(xiàn)在有 很多動態(tài)調(diào)整磁盤的工具可以使用，例如 PartationMagic 等等，但是并不能完全解決問題，因為某個分區(qū)可能會再次被耗盡；另外一個方面這需要重新引導(dǎo)系統(tǒng)才能實現(xiàn)，對于很多關(guān)鍵的服務(wù)器，停機(jī)是不可接受的，而且對于添加新硬盤，希望一個能跨越多個硬盤驅(qū)動器的文件系統(tǒng)時，分區(qū)調(diào)整程序就不能解決問題。 因此完美的解決方法應(yīng)該是在零停機(jī)前提下可以自如對文件系統(tǒng)的大小進(jìn)行調(diào)整，可以方便實現(xiàn)文件系統(tǒng)跨越不同磁盤和分區(qū)。幸運的是 Linux 提供的邏輯盤卷管理 （LVM，Logical Volume Manager）機(jī)制就是一個完美的解決方案。 LVM 是邏輯盤卷管理（Log

54、ical Volume Manager）的簡稱，它是 Linux 環(huán)境下對磁盤分區(qū)進(jìn)行管理的一種機(jī)制，LVM 是建立在硬盤和分區(qū)之上的一個邏輯層，來提高磁盤分區(qū)管理的靈活性。通過 LVM 系統(tǒng)管理員可以輕松管理磁盤分區(qū)，如：將若干個磁盤分區(qū)連接為一個整塊的卷組（volume group），形成一個存儲池。管理員可以在卷組上隨意創(chuàng)建邏輯卷組（logical volumes），并進(jìn)一步在邏輯卷組上創(chuàng)建文件系統(tǒng)。管理員通過 LVM 可以方便的調(diào)整存儲卷組的大小，并且可以對磁盤存儲按照組的方式進(jìn)行命名、管理和分配，例如按照使用用途進(jìn)行定義：“development”和“sales”，而不是使用物理磁盤

55、名“sda”和“sdb”。而且當(dāng)系統(tǒng)添加了新的磁盤，通過 LVM 管理員就不必將磁盤的 文件移動到新的磁盤上以充分利用新的存儲空間，而是直接擴(kuò)展文件系統(tǒng)跨越磁盤即可。 -14-在小系統(tǒng)上，LVM 的優(yōu)點在于可以把整個磁盤空間分給一個卷組(Volume Group，再創(chuàng)建邏輯卷(Logical Volume)存放/、/usr、/home 的文件系統(tǒng)。如果邏輯卷/home 在使用中發(fā)現(xiàn)空間不夠，而 tusr 邏輯卷還有很多空閑空間，可以縮校/usr 的磁盤空間，把這些空間重新分配給/home 卷。另一種選擇是給各個邏輯卷分配盡量小的磁盤空間，剩下的空間暫時不分配，當(dāng)某個邏輯卷空間不足，再根據(jù)需要擴(kuò)展。 在多個磁盤驅(qū)動器的大系統(tǒng)上使用邏輯