數字圖書館技術管理

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在網絡環境日益復雜化的今天,數字圖書館在采用新技術高效利用大規模信息倉儲方面提供了典范。數字圖書館擁有數字化資源、網絡化存取、分布式管理三個基本要素。存儲基礎設施是數字圖書館的重要組成部分,而存儲技術和存儲設備是構造存儲基礎設施的重要組成部分。數字圖書館存儲系統的特點是:實現了與網絡及各種通訊系統的完美聯結,存儲具有數據安全性、響應速度及擴充性,并滿足了數據的可訪問性需求。

高校數字圖書館系統中的存儲技術

根據其出現時間的先后,大致可將數據存儲技術的發展分為4個階段:直接附屬存儲(DAS),網絡附屬存儲(NAS),存儲區域網(SAN),IP存儲(IPS)。

1.DAS

20世紀90年代以前,存儲產品大多作為服務器的附屬設備通過電纜直接連接到各種服務器,這種形式即是DAS。DAS完全以服務器為中心,不帶有任何存儲操作系統。DAS方式是長期以來大多數服務器采取的方式。主機通過專用接口與存儲設備相連接,透過RAID技術將這些單個硬盤,按RAIDLEVEL組合成更大的硬盤。當主機需要訪問存儲設備時,主機發出指令給存儲設備,存儲設備根據指令進行相應操作,將數據返回給主機,或者將主機傳輸過來的數據寫入到磁盤。DAS中存儲設備可以是磁盤驅動器,也可以是RAID子系統,或是其他存儲設備。

DAS技術的數據安全性差,難以備份/恢復;性能一般,可擴充性差,容量有限;數據被存放在多臺不同的服務器上,難于訪問,不支持不同操作系統訪問。DAS技術成本低廉,易于安裝,但需停止用戶現有系統,且難以維護,存儲利用率低。

2.NAS

20世紀90年代出現了NAS技術。NAS包括存儲部件和集成在一起的簡易服務器管理軟件。NAS是一種將分布、獨立的數據整合為大型、集中化管理的數據中心。NAS通常在一個LAN上占有自己的節點。在這種配置中,一臺NAS服務器處理網絡上的所有數據,將負載從應用或企業服務器上卸載下來。集成在NAS設備中的定制服務器系統可以將有關存儲的功能與應用服務器執行的其他功能分隔開。NAS設備的物理位置靈活,通過物理鏈路與網絡連接。NAS無需應用服務器的干預,允許用戶在網絡上存取數據。

其特點是,易于備份/恢復;性能高,可擴充性強,即插即用,容量無極限;數據被整合并存放在相同的存儲器上,易于訪問,支持不同操作系統訪問。NAS技術成本低廉,易于安裝和維護,存儲利用率較高。

3.SAN

SAN是允許在存儲設備和處理器(服務器)之間建立直接的高速網絡連接,通過這種連接實現只受光纖線路長度限制的集中式存儲。SAN可以被看作是存儲總路線概念的一個擴展,它使用局域網和廣域網中類似的單元,實現存儲設備和服務器之間的互聯。SAN具有高傳輸速度、遠傳輸距離和支持數量眾多的設備等優點。采用了專用的拓樸結構,不能直接使用通用的IP網絡連接各個SAN存儲網絡。目前,多數供應商的SAN解決方案大多采用光纖通道技術,即FC—SAN。

SAN技術的特點是,易于備份/恢復;性能極高,可擴充性強,即插即用,容量無極限;數據被整合并存放在相同或不同的存儲器上,提供統一的用戶訪問視圖,易于訪問,但不支持不同操作系統訪問。SAN技術成本昂貴,需要長時間的設計和安裝,且難以維護,存儲利用率很高。

4.IP存儲

IP存儲技術就是以高速以太網連接為基礎,通過IP協議進行數據交換的存儲技術,它將SCSI協議映射到TCP/IP協議上,使得SCSI的命令、數據和狀態可以在傳統的IP網上傳輸,其支持數據塊形式的I/O訪問和共享存儲。它采用iFCP和iSCSI協議,由于光纖通道已經包含了SCSI協議,這種方法無需重大技術改造,就能滿足SCSI協議的要求。

IP技術的特點是,易于備份/恢復;性能高,可擴充性強,即插即用,容量無極限;數據被整合并存放在相同或不同的存儲器上,提供統一的用戶訪問視圖,易于訪問,支持不同操作系統訪問。IP技術成本低廉,易于安裝和維護,存儲利用率最高。

基于IP的高校數字圖書館網絡存儲建設

在網絡存儲中,FC—SAN在某些方面具有無可比擬的優勢,如性能極高,可擴充性強等,使其能夠滿足數字圖書館大規模數據存儲的需要,但光纖通道存在著成本昂貴和互操作性問題,這是一般高校圖書館所不能承受的。而NAS技術雖然成本低廉,但卻受到帶寬消耗的限制,無法完成大容量存儲的應用,而且系統難以滿足開放性的要求。針對以上技術的缺陷和不足,根據國際上基于IP的存儲設備已逐步上市和日漸成熟的情況,提出了一種既有ANS和SAN技術的優點,又能克服兩者缺點的存儲網方案,即基于IP的SAN。它由兩部分構成,第一部分是利用IP互連設備構成存儲區域網SAN,第二部分是通過SAN中的交換機多路接入LAN回路,形成一種廣義的附網存儲NAS,存儲設備都是商用的NAS設備以及iSCSI設備,或通過轉換橋將SCSI和FC設備轉換為IP接口,接入基于IP協議SAN中。它采用最廣泛的TCP/IP作為網絡協議,既具有NAS易于訪問的特點,又有專用的存儲網絡架構。因此,基于IP的存儲網絡可以利用以太網技術和設備來構建專用的存儲網絡,由于使用了以太網設備,其成本大大低于使用光纖交換機的SAN網絡,而且保持了SAN的傳輸速率高且穩定的優點。用戶在這一技術中,面對的是非常熟悉的技術內容,即IP協議和以太網,而且各種IP通用設備保證了用戶可以具有非常廣泛的選擇空間。事實上,由于IP存儲技術的設計目標,就是充分利用現有設備,使傳統的SCSI存儲設備和光纖存儲設備都可以在IP—SAN中利用起來。隨著帶有IP標準接口的存儲設備的出現,我們可以單純使用本地IP存儲技術,來擴展已有的存儲網絡,或構建新的存儲網絡。以千兆甚至萬兆以太網為骨干的網絡連接,保證了本地IP存儲網絡。由于采用的是IP協議,與LAN和Intemet的連接是無縫的,遠程備份十分方便,效率工作很高。基于IP的SAN在性能及功能上都具有突出的優勢,是目前高校數字圖書館建設中存儲區域方案設計的首選方案。

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