中小学校园网信息存储系统的方案分析

摘要：随着中小学教育信息化和校园网络的建设，校园网为学校的教学工作起到了一定的促进作用。为了更好地发挥中小学校园网络的作用，充分利用网络资源，网络存储系统在校园网中的作用和地位越来越重要。根据中小学校的特点及实际需求，分析当前存储技术现状及发展趋势，并针对中小学校园网建设中的存储需求提出相应的解决方案。

关键词：存储系统；校园网；存储方案

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)32-1032-02

The Project Analysis of Storage System for Elementary and Middle School's Network

CHEN Lin1, HUANG Shi-quan2

(1.The Six Elementary School,Chongqing 408000,China;2.The Network Center of Yangtze Normal University,Chongqing 408000,China)

Abstract: With the education informationization and network construction of the Elementary and middle school, the network certain promoter action for school teaching profession. In order to enhance function of network, using the network resource fully, the network storage system's is getting more and more important in network's application. According to middle and elementary school's characteristic and the requirement, analysis the current storage technology present and the trend of development. And propose the corresponding solution with the storage requirement of middle and elementary school's network construction.

Key words: storage system; network; storage project

随着中小学教育信息化和计算机网络技术对于中小学应用的普及，很多中小学校的教学资源容量呈逐年增加的趋势，有的学校已经达到几TB的信息量，对于网络存储扩容和升级速度的需求，已经远远超出了对服务器的CPU和内存升级速度。数据存储的矛盾日渐突出，如何更好地管理呈指数级增长的数据存储容量，实现多平台和异构性数据的共享和管理成为一个迫在眉睫的问题，同时学校的教学资源也必须保证每天处于就绪状态。这使得原有传统的存储空间和存储方式无法满足实际需求，影响资源的充分利用。

1 中小学信息存储的需求

中小学的校园网络信息存储系统，需求相对简单，虽然不能和很多大学相比，但网络信息存储系统是信息化校园建设与发展规划中的一个重要项目,该系统主要要求保障信息化校园环境下信息数据的安全存储和备份，以及利用数据存储的安全性提供全校范围内的数据存储服务。

经过调查和分析,中小学校园网络数据存储需求及应用主要在以下几方面：1）学校Web网站：这是学校对外的一个窗口，学校的管理部门和教学部门一般都有自己的WWW服务空间，同时学校一般还设有教学论坛等服务于教学的功能，虽然以上服务所占存储空间不大，但这些网络资源都比较重要；2）由于教学需要，中小学校都有大量的视频资料、教学课件、试题库、案例库、电子图书馆和网络课程等，这些信息资源都需要大容量的存储空间和能力；3）FTP服务，为老师和学生个人用户提供教学资源下载，更好的服务于教学，同时也可利用FTP的上传功能，实现信息资源共享；4）一些重要的软件系统（如办公系统、电子教务系统等）包含了大量的有关学生学习和老师教学的重要信息数据。此外，少部分中小学已经实现了校园一卡通系统.一卡通系统不仅要求数据的绝对准确和安全，而且要求24小时工作，对稳定性、可靠性、处理能力和网络性能都要求很高。

校园网络存储需求概括起来，主要包括如下几个方面：1）需要大容量的网络存储设备,存储日益增长的数据；2）对存储平台要求多用户、跨平台共享数据和具有安全的管理模式；3）要求能够集中管理数据和拥有完善的数据保护和恢复措施；4）具有良好的存储可扩展性。

2 存储技术的分类

随着存储技术的发展，网络化存储成为全新的存储方式，网络化存储提供了巨大的存储能力和优异的灵活性，网络化存储为校园网存储系统提供了新的方式。目前网络化存储主要有以下几种：

1）直连方式存储(Direct Attached Storage―DAS)。顾名思义，在这种方式中，存储设备通过电缆（通常是SCSI接口电缆）直接与服务器联接。I/O请求直接发送到存储设备。

2）网络连接存储(Network Attached Storage―NAS)。NAS设备通常是集成了处理器和磁盘（磁盘柜），通过LAN或WAN连接到TCP/IP网络上，通过文件存取协议(例如NFS，CIFS等)存取数据。NAS将文件存取请求转换为内部I/O请求。

3）存储区域网络(Storage Area Network―SAN)。存储设备组成单独的网络，大多利用光纤连接，服务器和存储设备间可以任意连接。I/O请求也是直接发送到存储设备的。如果SAN是基于TCP/IP网络的，则通过iSCSI技术，实现IP-SAN网络。

3 网络存储方案的性能特点及其比较、选择

1）直连方式存储(DAS)：存储设备是通过电缆（通常是SCSI接口电缆）直接到服务器。其特点是费用低，适合于单独或两台小型集群的服务器连接。这种基于网络的存储系统一般采用TCP/IP或SCSI协议。并且，远程用户在发送数据包时也不得不忍受LAN服务器和通过TCP/IP网络所带来的大的时间延迟。另外，网络和SCSI总线都不能实现容错功能，如果一个SCSI驱动器或一个LAN的连接导致服务器出错，或者SCSI服务器需要维护，都将影响用户的正常访问。可是在这种连接方式下，每台PC或服务器单独拥有自己的存储磁盘，容量的再分配比较困难；对于整个环境下的存储系统管理，工作烦琐而重复，没有集中管理解决方案，所以整体成本较高。

2）网络连接存储(NAS)：首先，NAS可以不需要服务器就可以直接上网，不依赖通用的操作系统，而是采用一个面向用户设计的、专门用于资料存储的简化的操作系统，它内置了与网络连接所需要的协议，因此，整个系统的设置和管理较为简单；第二，NAS是真正的即插即用的产品，物理位置灵活，既可放置在工作组内，也可放在其它地点与网络相连；第三，存储设备直接挂网，实现文件级的资料共享，不同厂家的设备互连性好，可扩展性好。NAS服务器致力于文件服务和存储，其数据处理是“文件级”(file level)。NAS同时支持多个操作系统，并将数据处理从应用服务器中分离出来。但是，当资料存储发展到一定规模，NAS的缺陷就显露出来，如数据服务器和数据管理形成了网络的双重负担；磁盘阵列也必须配置专用的文件服务器，后期扩容成本高；通过网络协议的访问方式，对存储系统的资料安全构成威胁；与LAN共享同一物理网络，容易形成拥塞而影响性能。

3）存储区域网络(SAN)：存储设备组成单独的网络,大多利用光纤连接,服务器和存储设备间可以任意连接。I/O请求也是直接发送到存储设备。如果SAN 是基于TCP/IP的网络,则通过iSCSI技术, 实现IP-SAN网络。数据处理是“块级”(blocklevel)，而不是文件级。SAN提供无限制的存储、快速访问、可扩展等功能以及优良的数据存储和恢复机制。存储区域网络具有不少优势。1）可扩展性高，存储硬件功能的发挥不受LAN的影响；2）易于管理，集中式管理软件使远程管理和无人值守得以实现，因而可以为大数据量的关键任务应用方面提供7＊24小时不见断的工作特性；3）具有高可用性，容错和故障修复诊断能力强，特别适合于存储容量大的工作环境。然而，SAN的适用性和通用性较差，在系统的安装和升级方面效率不高，成本也比较高。

4）DAS、SAN和NAS的综合比较与选择：NAS与SAN都是在DAS的基础上发展起来的，是新型数据存储模式中的两个主要发展和应用方向。NAS相对于SAN和DAS的安装较简单；在文件共享方面，NAS提供完全跨平台文件共享，支持常用操作系统；DAS不能提供跨平台文件共享功能，各系统平台下文件需分别存储；SAN结构可以利用多台主机到同一存储设备的连通性来保证实现更有效的数据共享，而目前采用的方法多是通过一台文件服务器的服务来实现共享；在系统管理方面，NAS管理更简单；在SAN上，所有的磁盘和磁带库都可以进行资源再分配，所以，从扩展的角度，SAN更易于管理和投资保护，DAS管理较复杂，由于各系统平台文件系统不同，增容时需对各自系统分别增加数据存储设备及管理软件；在扩充性方面，相对于SAN，NAS的可扩展性较小，DAS增加硬盘后重新做RAID，必须宕机，将中断服务。

4 中小学校园网网络存储方案的具体选择

随着校园信息资源的迅速增加，必须选择一个合理、有效的存储方案。网络存储方案的选择，要考虑到现有的设备投资以及校园网络发展的需要，选择一个合理、全面的存储方案。以网络化存储解决学校的信息存储需求，各种文件及数据与数据块级数据进行集中存储、管理和备份，并在此基础上充分考虑未来的扩展性是中小学校园网络信息存储的必然需求。考虑到中小学校的特点，在校园网存储方案选择上可作如下参考：

1）兼顾成本，中小学校园网中对存储应用需求远未达到大学、银行、电信等对存储应用需求的水平，如果盲目地采用不适合自身的技术，势必导致不必要的浪费。如果已有的存储方式通过扩展可以满足用户的需求，建议采用当前的方式，因为可以节约一大笔设备投资。对于中小规模校园网的信息存储，NAS是当前一个很好的选择。因此，在中小学校园网存储系统建设或改造过程中，还是应该按客观实际需求，本着实用原则，选用适合自身条件的，高效、易管理、低成本的存储解决方案。

2）同时，中小学在校园网络存储的建设中，还应注意以下问题：存储空间受到服务器设备的限制，在进行存储扩展时，成本是否过高；随着应用服务器数量的逐步增加，存储磁盘的实际利用率可能降低；存储依赖于服务器，服务器不可用时，存储也即瘫痪；数据如果分散在各个应用服务器的存储空间里，则无法被方便共享和集中管理；对数据进行备份/恢复时，占用服务器和局域网资源的程度如何，以及操作是否方便。

3）少数中小学校园网的规模比较大，要求实现应用服务器的整合和数据共享，以及基于Block I/O的数据库应用，SAN是合适的选择。如果已有SAN，就扩展现有的容量。服务器数量多，存储设备多，SAN是更好的方案。

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