基于面向云計算數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)分析

郭若瑋

（聯(lián)通云數(shù)據(jù)有限公司，北京 100000）

云計算技術(shù)在科學(xué)信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下逐漸趨于成熟，但數(shù)據(jù)安全存儲問題仍是云計算技術(shù)使用過程中存在的主要問題。因此，需要切實加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)與云計算數(shù)據(jù)中心的融合，充分發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)依附存儲系統(tǒng)、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)以及其他網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的功能與作用，以此推動我國信息化產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。

1 網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)類型

1.1 網(wǎng)絡(luò)依附存儲系統(tǒng)（NAS）

網(wǎng)絡(luò)依附存儲系統(tǒng)NAS是一種專門用來存儲網(wǎng)絡(luò)文件的服務(wù)器，與云計算數(shù)據(jù)中心中的其他服務(wù)器主要是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接的，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、共享與存儲。在使用NAS時，會將存儲與服務(wù)器相分離，以此為數(shù)據(jù)中心中的其他服務(wù)器進(jìn)行計算提供更多的資源，因此具有較為良好的擴(kuò)展性、性價比、部署簡單等特點。為充分發(fā)揮出NAS的功能與作用，需要有效解決數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)過程中存在問題。

1.2 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）與NAS相比，它屬于連接網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備與服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，主要采用I/O方式傳輸數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)，使用的協(xié)議為FCSAN與IPSAN。其中，前者能夠高效連接服務(wù)器與存儲設(shè)備，并通過配套協(xié)議將秘密指令發(fā)送到IP協(xié)議中，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸。而后者將以太網(wǎng)作為依托，能夠有效突破距離的限制，并且應(yīng)用與部署的成本十分低，與前者相比具有更加優(yōu)良的擴(kuò)展性、使用性，極大地滿足云計算數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的需求。

1.3 軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）

軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）會在集中管理指令下，并向云計算數(shù)據(jù)存儲中心發(fā)送反饋指令，其應(yīng)用與部署效果具有顯著的簡便性、靈活性與開放性。在實際應(yīng)用過程中，需要始終結(jié)合SDN的特性，明確該技術(shù)與其他大數(shù)據(jù)中心技術(shù)的區(qū)別，從而充分發(fā)揮出SDN在優(yōu)化云數(shù)據(jù)中心模式過程中的價值，在提高系統(tǒng)運行效率與速度的同時，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的云服務(wù)[1]。

2 網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)在云計算數(shù)據(jù)中心的比較與應(yīng)用

2.1 NAS與SAN的性能測試與對比

2.1.1性能測試

選取一臺內(nèi)存為8G、具有2T硬盤、一千兆以太網(wǎng)作為主要的存儲設(shè)備，再另選一臺作為虛擬服務(wù)器，然后利用測試設(shè)備的讀寫性能對NAS與SAN的性能進(jìn)行測試。經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，NAS相較于SAN具有更加良好的讀寫性能，并且二者在虛擬環(huán)境中，其性能發(fā)揮的水平基本相同。在非虛擬環(huán)境中，SAN比NAS具有更加良好的緩沖性能。因此，將二者運行用在云計算數(shù)據(jù)中心中，均能推動系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

在實際應(yīng)用過程中，首先，明確二者文件管理系統(tǒng)的區(qū)別。SAN主要是應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心的每個服務(wù)系統(tǒng)中，而NAS主要是當(dāng)終端用戶在使用系統(tǒng)時，才會觸發(fā)相應(yīng)的協(xié)議，進(jìn)而實現(xiàn)對系統(tǒng)的管理。其次，明確二者文件共享的區(qū)別。SAN具有能夠提升數(shù)據(jù)中心內(nèi)部傳輸速度的獨立存儲結(jié)構(gòu)，而NAS為用戶提供能夠分享文件的網(wǎng)絡(luò)存儲結(jié)構(gòu)。最后，明確二者文件讀寫實現(xiàn)的區(qū)別。由于NAS與SAN所使用的協(xié)議存在一定差異，進(jìn)而對云計算數(shù)據(jù)中心存儲性能有著不同的影響。

2.1.2性能比較

一方面，NAS與SAN在訪問磁盤時，跨過的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)有所不同。二者與CAS相比，在選擇網(wǎng)絡(luò)時，并不需要全面考慮存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與層次特點。另一方面，NAS擁有屬于自己的文件管理與CPU管理系統(tǒng)，與網(wǎng)絡(luò)接口連接后，便可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，具有操作簡單、便捷的特點。SAN采用的具有高可靠性、高傳輸性、高連接性的存儲交換機(jī)，能夠從根本上保證云計算數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)的安全性，通過使用專用的管理軟件，便可實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中管理云計算數(shù)據(jù)中心以及網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備。

2.2 NAS與SAN融合方案

NAS與SAN網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)在云計算數(shù)據(jù)中心的存儲架構(gòu)為：在訪問虛擬機(jī)的文件應(yīng)用程序后，文件系統(tǒng)便會自動向系統(tǒng)磁盤設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的請求，然后系統(tǒng)會將模擬磁盤的虛擬化方式發(fā)送到虛擬監(jiān)視器上，由SAN設(shè)備響應(yīng)磁盤的訪問請求。這種存儲架構(gòu)與傳統(tǒng)的直接訪問模式最大的不同在于，會將I/O操作中的元數(shù)據(jù)操作全部轉(zhuǎn)換為文件數(shù)據(jù)的操作，使得云計算數(shù)據(jù)中心呈現(xiàn)出隨機(jī)訪問的特性，進(jìn)而增強(qiáng)了系統(tǒng)的開放性。

由于NAS網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)攜帶多種協(xié)議，能夠支持任何一臺工作站的工作，為云計算數(shù)據(jù)中心集中管理提供有力的技術(shù)支持。由于SAN具有較高的投資成本，一般使用與存儲量相對較大的工作環(huán)境，如銀行。硬盤與VMware Virtual SAN6的結(jié)合，在很大程度上提升了云計算數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序的便捷性，并且全新的SAN結(jié)構(gòu)，為完善虛擬桌面問題提供可行的依據(jù)。因此，對于NAS與SAN網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)，都要結(jié)合實際使用的企業(yè)環(huán)境與云計算數(shù)據(jù)中心運行性能的需求，從而選擇IP存儲、集群存儲、網(wǎng)絡(luò)存儲等與要求相符的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)與應(yīng)用方案，使得網(wǎng)絡(luò)存儲模式在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下得到更加良好的運用。

2.3 SDN運用方案

SDN的網(wǎng)絡(luò)總架構(gòu)與業(yè)務(wù)云資源池整體架構(gòu)一致，通過新建云平臺節(jié)點、關(guān)于SDN的網(wǎng)絡(luò)管理、控制器集群，以便完成OverlaySDN的總體規(guī)劃。在運用該技術(shù)時，為進(jìn)一步提升云計算數(shù)據(jù)中的部署速度，提升數(shù)據(jù)中心響應(yīng)指令的靈活性，需要不斷使用現(xiàn)階段先進(jìn)的通信技術(shù)對SDN的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，使得數(shù)據(jù)中心能夠有效滿足新時代下人們對于數(shù)據(jù)安全存儲的需求。SDN與虛擬機(jī)的兼容方式有：一是將硬件設(shè)備作為NVE，雖然硬件成本相對較高，但虛擬機(jī)的時延、丟包率相對較低。二是使用虛擬機(jī)作為NVE，可以顯著降低對接口開放性的需求，并且無需配備其他專用硬件。三是使用Hypervisor作為NVE，對硬件設(shè)備的性能要求較低，但對依賴接口開放性的程度較高。因此，需要根據(jù)云計算數(shù)據(jù)中心的實際情況選擇相應(yīng)的兼容方案，以此充分發(fā)揮出SDN方案的優(yōu)勢與價值[2]。

3 NAS、SAN、SDN的應(yīng)用優(yōu)勢

3.1 平臺可用性、開放性強(qiáng)

應(yīng)用NAS與SAN的存儲方案，需要采用具有強(qiáng)大功能的管理工具，對信息復(fù)制能力也有著較高的要求。其中，功能強(qiáng)大的管理工具，可以保證云計算數(shù)據(jù)中心資源的可用性與完整性。較高水平的信息復(fù)制能力，可以增強(qiáng)系統(tǒng)與系統(tǒng)、系統(tǒng)內(nèi)部間數(shù)據(jù)的移動性能。此外，應(yīng)用糾錯技術(shù)、檢驗技術(shù)等，能夠及時糾正數(shù)據(jù)中心傳輸數(shù)據(jù)時出現(xiàn)的誤差，并且能夠及時恢復(fù)正確的數(shù)據(jù)，使得云計算數(shù)據(jù)中心的所有部件均得到安全保障。此外，將良好的保護(hù)機(jī)制運用在NAS與SAN的存儲方案中，能夠有效降低數(shù)據(jù)發(fā)生丟失的幾率，發(fā)生故障的磁盤在替換前，可使用動態(tài)熱盤技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)，為提升數(shù)據(jù)中心存儲安全性奠定良好的基礎(chǔ)。

3.2 有利于系統(tǒng)升級與擴(kuò)展

采用NAS與SAN的云計算數(shù)據(jù)中心，使得系統(tǒng)中每一層服務(wù)設(shè)備得到連續(xù)性、可用性的有效提升，并且SAN交換機(jī)與服務(wù)器之間的合作可靠性也得到極大的加強(qiáng)。云計算數(shù)據(jù)中心良好的擴(kuò)展性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是在SAN架構(gòu)中接入服務(wù)器后，便可實現(xiàn)應(yīng)用的增加，也在很大程度上拓展了磁盤的空間。二是通過增加磁盤便可以實現(xiàn)系統(tǒng)空間的增加，并且使用后剩余的空間為應(yīng)用SAN架構(gòu)的服務(wù)器數(shù)據(jù)共享提供有力的技術(shù)支持。三是通過增加另一臺交換機(jī)便可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，并且為用戶投資提供更加完整有效的方案，促使云計算數(shù)據(jù)中心功能得到極大的提升[3]。

3.3 滿足動態(tài)商業(yè)發(fā)展的需要

在云計算數(shù)據(jù)中心運用SDN網(wǎng)絡(luò)存儲方案后，可從根本上突破人為存在的界限，并在很大程度上提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)環(huán)節(jié)的順暢性，使得優(yōu)質(zhì)的云端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在數(shù)據(jù)中心各個數(shù)據(jù)庫中自由穿梭。與此同時，方案中應(yīng)用的虛擬機(jī)，使得云計算數(shù)據(jù)中心能夠根據(jù)需要分配相應(yīng)的資源，并且可根據(jù)終端用戶需求激發(fā)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)，實現(xiàn)資源利用效率的極大提升。此外，運用SDN網(wǎng)絡(luò)存儲方案的云計算數(shù)據(jù)中心，能夠從根本上保障數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的連續(xù)性，并且任何用戶均擁有相對獨立的存儲資源，在滿足用戶個性化數(shù)據(jù)需求的同時，還有效提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量。對于云計算數(shù)據(jù)中心的管理人員來說，應(yīng)用SDN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)平臺，對數(shù)據(jù)維護(hù)與系統(tǒng)升級具有更高程度的針對性，并且為云服務(wù)管理者改良系統(tǒng)功能、優(yōu)化SDN性能打造了一個十分便捷的工作環(huán)境，進(jìn)而提高的云計算數(shù)據(jù)中心的人性化。

4 結(jié)束語

綜上所述，網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)在云計算數(shù)據(jù)中心中的運用，具有易擴(kuò)展、易管理等特點，能夠有效滿足各領(lǐng)域?qū)Ａ啃畔踩鎯Φ男枰?。為進(jìn)一步完善云計算數(shù)據(jù)中心的使用性能，需要始終結(jié)合NAS、SAN、SDN的性能與特征，從而提升資源整合的效率，實現(xiàn)云計算數(shù)據(jù)中心存儲性能的優(yōu)化，以此達(dá)到最佳數(shù)據(jù)資源存儲效果。