论文导读：本文叙述了存储模式的发展，相应的存储设备、存储接口技术等。采用独立的外接式存储设备（如RAIDJBOD等）并通过标准接口技术（如SCSI）与服务器连接。将对存储器件的读写操作从应用服务器中分离出来，高速接口技术从一定程度上提高了总体存取时间。
关键词：存储模式，存储设备，接口技术，智能存储
1. 引 言
互联网技术广泛应用以及计算机技术的发展，人们对数据存储的需求及方式有了巨大的改变。表现在三方面：首先，许多应用系统，如电子商务，数据仓库，企业资源规划(ERP)和客户关系管理（CRM）等对存储容量有巨大的要求；其次，应用系统要求对数据进行快速有效的存取；最后，需要对数据进行有效的管理。本文叙述了存储模式的发展，相应的存储设备、存储接口技术等。NAS存储技术在图书馆的应用，实现了数字化管理。
2. 存储模式的发展
分为封闭系统存储和开放系统存储，目前主要以开放存储系统发展和应用为主（如图1示）。
图1
2.1 内嵌式存储系统
内嵌式存储系统（Embedded Storage, ES）就是把存储器内嵌于服务器中，比如我们熟悉的PC硬盘就是这种模式，其优点是简单易用，缺点是每个服务器只能保存有限数量的存储器件，而且存储容量和存取速度也受到服务器性能的限制。另外，如果服务器出现故障，则其存储系统也随之变为不可用，这是一个致命缺陷。
2.2 直接存储系统（Direct AttachedStorage DAS）
采用独立的外接式存储设备（如RAID JBOD等）并通过标准接口技术（如SCSI）与服务器连接。将对存储器件的读写操作从应用服务器中分离出来，高速接口技术从一定程度上提高了总体存取时间。DAS又称为以服务器为中心的存储体系。存储设备为通用服务器的一部分，该服务器同时提供应用程序的运行，即数据访问与操作系统、文件系统和服务程序紧密相关。当用户数量增加或服务器正在提供服务时，其响应速度会变慢。在网络带宽足够宽的情况下，服务器本身成为数据输入输出的瓶颈。
2.3 网络依附存储系统（Network AttachedStorage NAS）
NAS的结构是以网络为中心，面向文件服务的系统（如图2所示）。应用和数据存储部分不在同一服务器上，其中专用数据服务器不再承担应用服务，称之为'瘦服务器'（Thin Server）。数据服务器通过局域网的接口与应用服务器连接，通过标准LAN进行访问。由于采用局域网上通用数据传输协议，如NFS、CIFS等，所以NAS能够在异构的服务器之间共享数据，如Windows NT和UNIX混合系统。NAS系统的关键是文件服务器，专用文件服务和存储服务的服务器是文件系统所在地和NAS设备的控制中心，该服务器可以支持多个I/O节点和网络接口，每个I/O节点都有自己的存储设备。
图2 NAS
2.4 存储区域网络（StorageArea Network SAN）
SAN是以光纤通道（Fiber Channel, FC）实现服务器和存储设备之间通讯的网络结构（如图3示）。SAN的核心是FC，SAN网络路由器、交换机等， SAN设备需要使用光纤通道技术，又称为光纤通道路由器或光纤通道交换机。其中的服务器和存储系统各自独立，地位平等，通过高带宽FC路由交换机相连。SAN路由器负责把数据从服务器传送到存储设备或存储设备传送到服务器，SAN路由器使用光纤通道协议而不是TCP/IP协议，可避免大流量数据传输时发生阻塞和冲突。工作站通过局域网访问服务器，在各存储设备之间交换数据时可不通过服务器，减轻了服务器承受的压力。
图 3 SAN网络系统及设备
3. 存储设备类型、接口技术简介
存储系统模型经历了ES、DAS、NAS以及SAN几个阶段，不管何种模式，都涉及存储设备及外界接口技术等问题。对于SAN来说，存储设备需要SAN路由器或交换机等。
3.1 存储设备
3.1.1 磁带库
磁带库设备包括自动加载磁带机和磁带库，自动加载磁带机有一个磁带驱动器和自动磁带更换装置组成，可以从装有多排磁带闸中拾取磁带并放入驱动器中，且支持例行备份过程。
磁带库具有自动备份和数据恢复功能外，存储容量可达数百PB，实现连续备份。自动磁带搜索可在驱动管理软件控制下实现智能恢复，实时监控和统计，摆脱人工干预。随着制造技术和生产工艺的改进，磁带库的性能还将得到更大的提高，从而在未来的存储市场中长期扮演重要的角色。
3.1.2 光盘存储设备
光盘存储设备（CD、DVD及其驱动器）是经常接触到的存储系统。光盘存储设备的优点是价格低廉，可靠性好，体积小，便于携带且可随机读写，保存时间长。然而一张光盘的存储容量有限，光盘塔、光盘库以及光盘网络镜像服务器就是基于此设想而开发的基于光盘的海量存储设备。光盘网络镜像服务器是一种可在网络上实现光盘信息共享的网络存储设备。具有大型光盘库的超大存储容量，而且还具有与硬盘相同的访问速度，其单位存储成本大大低于光盘库和光盘塔，因此光盘网络镜像器已开始取代光盘塔和光盘库，逐渐成为光盘网络共享设备中的主流产品。
3.1.3 磁盘存储设备
磁盘存储设备具有高性能，高容量，高可靠性的特性，是目前构建存储系统的主要设备。为进一步提高存储设备的容量和可靠性，每个磁盘存储设备可包含多个磁盘（磁盘阵列）。根据有无管理功能，这类存储设备可分成RAID(Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks,独立/廉价磁盘冗余阵列)和JBOD(Just a Bunch Of Disks)两种。RAID内置处理器以实现对磁盘阵列的管理，根据对性能的不同要求和相应的管理算法，分成不同的等级，如RAID0,RAID1----RAID6等。论文大全。JBOD在物理特性上与RAID有许多相似之处，但本身缺乏内部管理功能，因此需要外部软件或硬件支持。
3.2 存储设备接口技术
存储设备通过标准化的I/O接口技术与服务器，SAN交换机通信实现开放式的系统互联。目前最主要的接口技术包括SCSI(小型机系统接口)，iSCSI(internet SCSI ),光纤通道FC（Fiber Channel）。
3.2.1 SCSI
SCSI作为一种I/O技术方便了存储的操作和管理，可以为不同类型的外围设备提供统一的数据交换平台，另外SCSI还具有占用CPU资源少，支持高速数据传输等优点。经过多年的发展，出现了多种总线宽度，多种总线速率， SCSI总线仲裁方式等。特点如下；
·高速总线技术提供可靠的数据传输；
·方便的存储设备添加和连接；
·SCSI设备间的高兼容性；
·相当的总线长度。
3.2.2 iSCSI
iSCSI是结合了TCP/IP和SCSI的一项标准接口技术或协议，将SCSI命令和块状数据封装到TCP/IP包中来发送和接收。发送端将SCSI命令和数据封装到TCP/IP包中再通过网络转发，接收端收到TCP/IP包之后将其还原为SCSI命令和数据并执行，完成之后将返回的SCSI命令和数据在封装到TCP/IP包中传送回发送端。论文大全。在用户看来整个过程就像访问本地的SCSI设备一样简单。由于iSCSI是建立在IP网络之上，易于将连接能力延伸到LAN区域之外，包括城域网和广域网，这使iSCSI具有更大的灵活性和较低的成本，也大大幅度降低了存储系统的复杂性。iSCSI的最终目的并不是代替SCSI或光纤通道，而是使IP用户终端能够连接到基于SCSI以及光纤通道的存储设备上。
3.2.3 光纤通道
光纤通道FC（Fiber Channel）是存储系统中常用的一种介于I/O通道和网络连接之间的通信协议。它综合了通道通信和网络通信的优点，能给不同设备提供高速的数据交换通道。现在常见的有100MB/S和1000MB/S两种速度。同时光纤通道也能提供比较远的通信距离，可达到数十公里。
光纤通道可以是点到点的直接连接，环型连接，还可以连接成网状。光纤通道协议是一个分层的通信协议，包括物理层（FC-0）, 编码解码层（FC-1），桢协议流控制层（FC-02），通用服务层（FC-3），带上层协议层（FC-4）。光纤通道网络中的设备必须遵循光纤通道协议的各个层次来通信。
4. 网络存储技术的应用实例（图书馆应用）
随着技术的发展，需要存储和传播的信息量越来越庞大，信息的种类和形式越来越丰富，传统图书馆的机制显然不能满足这些需要，因此，提出了数字图书馆的设想。数字图书馆是一个电子化信息的仓储，能够存储大量各种形式的信息，用户可以通过网络方便地访问，以获得包括多媒体在内的各种信息，信息存储和用户访问不受地域限制。建设的数字图书馆，是一种运行在高速宽带网络上的、分布式超大规模的、可跨库检索的海量数字化信息系统资源库群，对有价值的图像、文本、语音、影像、影视、软件和科学数据等多媒体信息进行收集、加工、存储和管理，实现知识增值，并提供基于网络的电子存取服务。具体地说，图书馆主要希望实现三种应用：图书馆知识管理系统数据库、数字图书馆系统数据库和图书馆 Web 站点群静态页面存储。这样的目标无疑对存储系统的要求很高，既要求高可用性、高可靠度和大容量，还需低成本和易安装管理（图4示）。
图4 NAS在图书馆的应用
5. 总结与展望
存储模式已经历了四个阶段，各种存储设备和接口协议都有待完善，各种存储设备和技术正趋于融合，网络存储系统实际已得到应用（如在图书馆应用）。论文大全。本文虽然做了一些简单的探索工作，却是远远不够的，其功能、需求、体系结构、实现技术都有待进一步的研究。由于宽带的发展、对存储系统需求的增加，网络存储正在迅速兴起。未来网络存储系统将是智能的、分布式的、虚拟化的存储系统 ，能够实现自我管理、自我优化和自我恢复的系统，因此，它必将引起人们的重视并更加深入的研究。
参考文献：
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