时间：2023-05-29 17:49:38
存储设备存储数据的原理：其表面涂敷、电镀、沉积或溅射一层很薄的高导磁率、硬矩磁材料的磁面，用磁层的两种剩磁状态记录信息"0"和"1"。基体和磁层合称为磁记录介质。依记录介质的形状可分别称为磁卡存储器、磁带存储器、磁鼓存储器和磁盘存储器。计算机中目前广泛使用的MSM是磁盘和磁带存储器。
（来源：文章屋网 http://www.wzu.com）
移动存储设备具有体积小、便于携带、使用方便等优势，因此移动存储设备使用较为普遍，同时也存在着随时随地使用、公私信息共用、加密信息与一般信息共用、随意拷贝文件和数据，甚至出现将移动存储设备借给他人或丢失的情况，致使重要数据泄露等问题，带来数据风险。当设备接触到不同环境下的计算机系统，难免会遭受到计算机病毒的侵害，一旦设备遭到病毒的攻击，就会使设备中的重要文件遭到毁坏和泄露，使移动存储设备成为了传播计算机病毒的载体，给人们的工作带来极大的不便。本文设计了一个移动存储设备的安全保护系统，能够很好地保护移动存储设备。
2文件访问控制
2.1文件访问控制的方案设计
在本设计中，移动存储设备归属于管理员，即移动存储设备持有者。当管理员将移动存储设备借出且被非管理员权限的人员所操作，此时会将管理员与非管理员区分开，实现不同权限的管理，以维护文件访问的控制。管理员拥有超级权限，可以对移动存储设备上的文件及数据进行增、删、改、查等操作。非管理员使用时，限制其权限，使其只能对某些特定文件以读操作进行访问。对于用户的区分，简单的可以用验证码（密码）实现，验证码正确则被认为是管理员；不正确或者未进行验证，则被认为是非管理员，也就是普通用户所拥有的权限。当调用系统API进行文件的增删改操作时，我们试图更改系统调用方向。使调用进入自定义的方法中去，完成对移动存储设备文件操作的过滤，使对移动存储设备的操作无效或达到我们预想的效果。通过这个过程完成对移动存储设备文件的权限管理。文件访问控制的流程图如图2所示。
2.2文件访问控制的逻辑设计
在软件运行之前，自定义API生成的DLL被进程加载。用GetProcAddress函数获得进程中kernel32.dll、user32.dll等模块的中的主要文件操作API函数的入口地址。在系统API函数入口地址位置加入一条跳转指令，让它先跳转到自定义的函数中运行。跳转指令可以用0xE9来表示（0xE9是汇编语言中jmp指令的机器码），后面还有4个字节的自定义API函数地址，总共要修改系统API函数前5个字节，这5个字节由1个字节的跳转指令和4个字节的地址组成。当程序调用到此函数的时候，将会跳转到自定义API函数去执行。这4个字节的地址是偏移地址，而偏移地址=我们函数的地址-原API函数的地址-5（这条指令的长度）。要保存修改地址前的系统API地址，以防随后调用系统API时找不到地址，无法再次完成跳转。此过程为HOOK流程，如图3所示。本设计是以Win7下文件基本操作的接口设计的逻辑，当文件操作调用API时会转调此函数，所以控制策略就在此函数中。在函数中添加对当前文件的路径判断，来控制对移动存储设备中文件的访问，从而达到访问控制的功能。本程序使用mhook库来协助完成函数地址的跳转。Mhook_SetHook函数的第一个参数ppSystemFunction是系统函数地址，第二个参数pHookFunction是自定义函数地址。函数要实现的功能就是将ppSystemFunction地址跳转到pHookFunction的地址，从而完成自定义代码的调用，完成功能。当一个sethook请求到来时，TrampolineAlloc分配一个跳板存储域让指针数组的元素指向这个存储域。后续工作是将sethook是的有用数据保存在跳板buffer中，方便unhook时候，修改回系统API的地址。VirtualProtectEx函数可以改变在特定进程中内存区域的保护属性。用来设置跳板存储域的访问权限为PAGE_EXECUTE_READWRITE。将系统API的地址保存在跳板存储域的codeTrampoline当中，紧接着之后添加一个jump指令。此处是对系统API的存储及处理。EmitJump函数功能就是实现从pdCode处添加代码，完成跳转到pdJumpTo。
3病毒查杀
3.1病毒查杀的方案设计
本设计主要对移动存储设备中的文件进行病毒的查杀。在对文件查杀的过程首先对文件进行过滤，过滤出移动存储设备中所有的PE，在对这些PE文件进行病毒扫描，然后对扫描过的文件进行处理，包括对病毒文件进行删除和疑似文件隔离到指定的区域。病毒扫描采用的是病毒特征码的方式，从病毒特征码库取出每一条特征码来分别对文件进行匹配，若发现被匹配的文件中有该特征码的话，直接将文件删除。病毒特征码是从已有的病毒文件中进行提取，并将这些特征码进行归类和存储即存入到指定的病毒特征码库中。病毒查杀在设计的过程中可分为病毒扫描器设计和病毒文件的删除或隔离设计。病毒扫描器的设计方案是采用多线程技术来提高效率，而病毒文件的处理部分直接调用系统的API将文件删除和隔离，如图4所示。
3.2病毒查杀的逻辑设计
病毒查杀是为了防止病毒文件进入移动存储设备，并对移动存储设备中的文件进行破坏。因此需要对刚进入移动存储设备的文件，即新建的文件进行病毒查杀。当用户登录该系统后，可以点击系统主界面上的杀毒按钮对移动存储设备中的所有文件进行病毒的查杀。通过病毒扫描器、病毒文件隔离，可以防止病毒对移动存储设备中的文件进行侵害。具体的实现过程包括病毒扫描器的实现、病毒文件删除模块的实现以及病毒文件隔离区的实现。病毒扫描器的实现部分是采用多线程同时对多个文件进行病毒扫描，其中病毒的扫描方式是病毒特征码匹配的方式，从病毒特征码库中取出每一条特征码来对文件进行匹配，若发现那个文件是病毒文件，则对该文件进行删除或者隔离。其中主要使用的系统API有CreateThread、WaitForSingleObject、ResumeThread、Sus-pendThread、GetExitCodeThread,这几个是病毒扫描中与多线程相关的系统API，包括线程的创建、线程的启动、线程的挂起、线程的唤醒和线程的退出等，控制了线程的生命周期。下面为关键的程序代码的说明，主要是病毒特征码与文件的匹配过程。病毒文件隔离区的实现部分主要是在移动存储设备中建立一个隔离区，实际上这个隔离区就是一个目录，用于存放病毒文件，这个目录具有高度访问权限控制，保证其中的病毒文件不会对其他文件造成伤害，以达到类似于隔离区的功能。具体实现就是新建一个目录，并将目录的访问权限修改到最高，防止一切的危险访问。接着就是对该区域的使用，将病毒扫描器扫描出来的病毒文件移动到该区域中，由管理员对该区域中的文件进行管理。
4文件误删恢复
4.1文件误删恢复方案设计
本设计将涉及到对误删文件的恢复。分析可知，为以后恢复某个已经删除的文件，需要在某个文件被删除的时候要对该文件进行备份，此时就需要有一个存储这些删除文件的空间，而且必须对备份的文件进行压缩，这是考虑到不要占用移动存储设备太大容量。建立这样一个用于存储备份文件的空间需要对它进行保护，可以考虑通过文件访问控制来完成这种需求，从而有效保证恢复文件的安全性和准确性。还要考虑一下这样一个存储区的大小问题，如果太大的话，那么会占用大量的硬件存储资，使有效的活动存储资源减少了；如果太小的话，那么会使有些文件因控件太小而无法备份，只能选择放弃备份或者直接删除文件，这样做不符合数据安全的要求。解决方案就是根据移动存储设备总的有效存储空间，按照该空间的百分比进行划分，并可以在对文件进行备份的时候，非常大的文件由用户选择直接删除或者存储到其它大容量设备中，如图5所示。
4.2文件误删恢复实现业务流程
以回收站的形式实现，对删除的数据进行压缩，管理员对数据进行恢复，实现流程与访问控制中的HOOK流程一致。具体实现。在自定义的Deletefile函数内，进行文件过滤，如果属于移动存储设备的文件，则将其移动到一个特定的目录里面，即将回收站中的文件移动到原来的位置，从而到达文件恢复的目的。
5测试结果
关键词：计算机；硬件；存储
中图分类号：TP333.2文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-01
Computer Disk Storage Devices Study
Wang Huibo
(Zhejiang Province Radio and TV Service Company,Hangzhou310005,China)
Abstract:The hardware is the computer is running,the storage device is the computer an integral part of this paper is the hard disk and removable storage devices in the computer disk storage devices.The hard drive works,classification,maintenance and removable storage devices,the importance of these aspects of the type described,in order to do a more comprehensive analysis of computer disk storage devices.
Keywords:Computer;Hardware;Storage
一、前言
存储设备是计算机的重要组成部分，一般将计算机存储设备分为内存储器和外存储器，内存储器即内存属于计算机的主存储器，外存储器则属于辅存储器。而计算机的外存储器一般又称磁表面存储设备，虽然计算机的磁盘存储设备只是计算机的辅存储器，但是磁盘存储设备在计算机应用过程中发挥不可替代的作用，是计算机的重要组成硬件，对计算机磁盘存储设备进行研究，也是有其不可忽视的作用，本文主要是就硬盘和移动存储设备入手对计算机磁盘存储设备进行探讨。
二、硬盘
（一）硬盘工作原理
硬盘是计算机中最重要也是容量最大的外部存储器，区别于内存的临时存储数据，硬盘是永久性存储数据的，即使是断电，硬盘内的数据也不会丢失。硬盘主要是包括盘片、磁头、盘片主轴电机、磁头控制器、控制电机、数据转换器、缓存和接口等几个部分组成，硬盘的内部被抽成真空状，硬盘盘片就放置在主轴电机上，磁头与盘片则保持着极其微小的距离。硬盘的工作原理就是当硬盘接收到指令时，磁头就根据接收到的地址，通过磁盘的转动来找到正确的位置，读取需要的信息并将信息保存在缓冲区，缓冲区中的数据通过接口与外界进行数据交换，完成整个数据存储的操作过程。
（二）硬盘分类
根据接口技术的不同，我们一般将硬盘分为IDE硬盘、SCSI硬盘和Serial ATA硬盘和光纤通道硬盘四大类。
IDE是智能驱动设备（Intelligent Drive Electronics）或集成驱动设备（Integrated Drive Electronics）的缩写。IDE接口是一个集成的存储设备接口，通过它，磁头控制器被集成在硬盘驱动器或者是光盘驱动器中。IDE硬盘采用的是“ATA”标准规范，只支持两个设备，硬盘空间也只有528NB，远不能满足实际应用需要，所以现在普遍使用的是增强型IDE标准，可以支持4个设备，并且能够支持大容量的硬盘。
提高计算机运行速度的最大“瓶颈”就是硬盘，受IDE接口所限，虽经改良，IDE硬盘的速度已经是趋于极限，所以出现了SCSI接口硬盘。SCSI是一种总线型接口，最大的优势就在于它的系统占用率极低，还可以串接7个以上的外部设备，而且能支持更大容量的硬盘，传输速率也更高。但是SCSI接口硬盘的价格相对较高，而且在使用时还必须购买另外的SCSI卡，因此很少应用于家用计算机上，主要是用于网络服务器、高档计算机和工作站。
Serial ATA标准简称SATA标准，是一项新兴的电子接口技术，采用SATA的存储设备配置起来简单，并且由于采用了串行技术和8/10位编码法，串行接口结构简单、支持热插拔、传输速率快，这不仅是提高了总体的传输性能，还能对传输指令进行检查，若发现错误会自动矫正，绕开了并行传输存在的问题，在很大程度上提高了数据传输的可靠性。
光纤通道（Fiber Channel）技术被称为21世纪互连技术，它和SCIS接口一样，光纤通道最初并不是为硬盘设计开发的接口技术，是为网络系统设计的，但随着存储系统对速度的需求，为满足更快的处理速度，更大容量的存储设备的客观需求，光纤通道技术才逐渐应用到硬盘系统中。光纤通道硬盘也因其热插拔性、远程连接、高速带宽、连接设备数量大等优势，受到广泛的关注。
（三）硬盘的维护
硬盘的日常维护影响到硬盘的使用性能及使用寿命，在使用硬盘的过程中是否做好硬盘的维护工作，结果差别很大，因此做好硬盘的维护是在硬盘使用过程中应十分注意的一环。
做好硬盘的维护，首先要做好防尘，硬盘腔体基本上是密闭式的，通过带有超精过滤纸的呼吸孔与外界相通。若硬盘使用环境中灰尘过于多，灰尘就容易被吸附到印制电路板的表面和主轴电机的内部、堵塞呼吸过滤器，甚至还会使某些对灰尘敏感的传感器不能正常工作。
二是要注意防震，硬盘在进行读写操作时若受到大的震动，就可能会造成磁头与数据区相撞击，这种撞击会导致盘片数据区损坏甚至是盘面划伤。目前一些硬盘厂商声称的其生产的硬盘具有“抗撞能力”或“防震系统”，指在硬盘在尚未启动状态下的防震、抗撞能力，而不是开机状态。所以当需要搬动计算机或从计算机上拆卸硬盘时，最好先关机后等待上十几秒，待硬盘完全停止运转后再进行。
三是防止高温、潮湿、磁场等的影响。在日常工作过程中，尽可能使硬盘的工作环境湿度保持在50％-60％之间，温度保持在20-25℃之间。另外，计算机尽量不要靠近音箱、电机、电台等强磁场以保护硬盘内的数据。要保证工作电压的稳定，必要时可使用UPS电源。硬盘对静电也非常敏感，因此千万不要用手触摸硬盘的印制电路板；插拔硬盘的电源线和数据线时也要注意先将电源切断。
四是不要轻易对硬盘进行低级格式化操作，避免对盘片性能带来不必要地影响；而频繁的高级格式化操作，同样也会对盘片性能带来影响，所以要慎重对待硬盘的格式化操作，在不重新分区的情况下，可采用加参数“Q”的快速格式化命令。
三、移动存储设备
（一）移动存储设备的重要性
移动存储设备主要是用于存储数据文件或者是在计算机之间进行数据的交流，早期的移动存储器主要是软盘，而随着计算机技术的发展，现今已经出现了越来越多容量大、容易携带的移动存储设备，如U盘、移动硬盘、闪存卡等。计算机的每个硬件设备都有自己的一套连接的接口，但是随着外设的逐渐增多，外设接口的规格不一及有限的接口数量已无法满足众多外设连接的迫切需要。而解决这个问题的办法就是提供一个设备的通用共享接口来连接计算机和周边设备。而USB技术的诞生可以说是计算机外设连接技术的重大发展，大大促进了移动存储设备的应用，大量体积小、容量大、信息安全性高的移动存储设备应运而生，给计算机应用带来了极大的便利。
（二）移动存储设备的类型
早期的计算机移动存储设备是软盘，而随着软盘的逐渐淘汰，目前的移动存储设备主要有U盘、移动硬盘、MP3、MP4等。
软盘是一种磁介质形成的具有较小容量的存储器盘片，盘片是由一种柔软的聚脂磁性材料制成，软盘的读写是通过软盘驱动器完成的。软盘按直径分类可分为3寸盘和5存盘，携带方便，但容量小，已不能满足目前用户的普遍需求。软盘作为早期的移动存储设备，虽然是慢慢退出了计算机移动存储设备的市场，但应该说还是为计算机移动存储设备的发展奠定了基础。
U盘也称为闪盘或者是闪存，可用于存储数据文件或在计算机之间方便的进行文件交换。U盘主要是由硬件部分和软件部分组成，其核心硬件包括闪存存储介质Flash存储芯片和控制芯片，还有PCB板、电容、电阻、USB端口和外壳等。U盘具有存储容量大、速度快、工作时无需物理驱动器和外接电源，还可支持热插拔等优点，可说U盘是结合了软盘和硬盘的优点，并有效的克服了软盘容量小、硬盘携带不方便的缺陷，实现了无驱动存储。
虽然U盘具有体积小、安全性高等优点，容量也比软盘有了很大的提高，可是对于越来越大存储容量需求的用户而言仍有所不足，而移动硬盘就成了这类用户的首选。移动硬盘是以硬盘为存储介质，在满足大容量数据移动存储需求的基础上也很好的兼顾了便携性。目前大部分的移动硬盘是以标准硬盘为基础的，只有少数是以微型硬盘为基础，读写模式与标准IDE硬盘相同，多数采用的是USB、IEEE 1394等传输速度较快的接口，务求实现以较高的速度和系统进行数据传输。
继U盘和移动硬盘进入市场之后，MP3、MP4、MP5也相继以飞快的速度发展起来，它们除了具备U盘和移动硬盘的存储功能之外，还具有很多U盘和移动硬盘没有的功能，如高品质的音乐效果和强大的影音功能，越来越受到用户的喜爱。
四、小结
综上所述，存储器是计算机的主要设备之一，随着计算机技术的发展，存储器的容量越来越大，也就是能容纳的数据信息越来越多，用户对计算机处理信息的速度要求也越来越高，也就是说希望可以把信息存入存储器或从存储器读取出信息的速度越快。磁盘存储设备具有能长期存储数据信息的非易失性等特点，而且存储的容量大、价格相对较低、可重复读写等，无论是硬盘还是移动存储设备都是属于在计算机的应用过程之中不可或缺的硬件设备。
参考文献：
[1]麻信洛.现代办公信息设备应用与维护[M].北京:科学出版社,2009:41
[2]梅志荣.磁盘存储技术浅析[J].物探装备,2006,2:131-133
[3]吴继伟.加强移动存储设备管理的几点思考[J].金融科技时代,2011,6:65
关键词：mems；os管理；调度算法
一 引言
mems(micro electromechanicalsystem，微机电系统)存储器是一种新型存储器件，具有高密度、低功耗、非易失、多探针并行访问等特点，相对于传统磁盘具有明显优势。可以填补ram和磁盘之间的性能差距，可在计算机系统中承担多种角色，为新型高性能海量存储系统结构研究带来新思路和新方法。
二 mems存储设备的请求调度算法
(一)磁盘的请求调度算法
第一种是最简单的、性能最差的先来先服务(fcfs)：第二种算法是循环查找(clooklbn)。这种算法是按照lbn升序的方式进行服务，也就是说当所有请求的lbn都落后于当前请求的lbn话，就从涉及到最小lbn的请求开始服务：第三种是最短寻址时间优先(sstf—bn)，主要思想是选择具有最小寻址延迟的请求，但是在实际应用中却很少使用。因为很少有主机操作系统具有用计算实际寻址距离或者预测寻址时问的信息，考虑到磁盘lbn到物理位置的映射的关系，大部分的sstf算法使用的是最近访问的lbn和目标lbn之间的距离作为访问时间的近似，这种简化对磁盘是有效的：第四种是最短定位时间优先算法(sptf)，选择具有最小定位延迟的请求，对磁盘来说，sptf算法与其它算法显著的不同在于它需要考虑寻道时间和旋转延迟。
将四种调度算法应用到atalalok上，统计随机负载在不同的请求到达频率下atlas l0k的响应时间。fcfs的性能是四种调度算法中性能最差的，同时，fcfs的性能随着负载请求的增加性能最快达到饱和。sstfes lbn的性能比clook lbn要好，sptf的性能最好，而且sptf性能达到饱和的速度最慢。
前三种调度算法((fcfs clook lbn和sstfes lbn)可以利用主机的软件系统简单有效的实现。考虑到磁盘lbn到物理位置的映射关系，实现这三种调度算法不需要详细的设备信息，只需要根据请求的lbn号来选择要服务的请求。sptf算法通常是在磁盘驱动器的固件中实现，sptf算法需要磁盘状态的准确信息、lbn到物理位置的映射信息、寻址时间和旋转延迟的准确预测信息等。
(二)mems存储设各请求调度算法
为了方便的将mems存储设备应用到计算机系统中，mems存储设备利用与磁盘相同的接口。为了证明现有的磁盘请求调度算法同样适用于mems存储设备，将上节中四种磁盘的请求调度算法应用到mems存储设备上。多数的请求调度算法，如sstf lbn和clooklbn，只需要知道lbn的信息，将lbn之间的距离作为定位时间的估计。sptf算法涉及到寻址时间和旋转延迟。而mems存储设备只存在x轴和y轴方向的寻址，没有旋转延迟。与磁盘相同的是，寻址时间是一维的，接近一个线性的lbn空间。与磁盘不同的是，mems存储设备在两个方向的寻址是并行完成的，选择较大的作为实际的寻址时间。由于x轴方向存在稳定时间，x轴方向的寻址时间总是比y轴大。如果y轴的寻址时间比较大，sptf的性能仅比sstf略有优势。利用disksim。将磁盘的调度算法应用到mems存储设备上，统计不同的请求到达频率的随机负载下的平均响应时间。
四种调度算法在mems存储设备上具有和磁盘类似的性能：fcfs性能最差，sptf性能最好。但是，fcfs和基于lbn的算法之问的差距比磁盘小。因为在mems存储设备寻址时间在整个服务时间中占很大比例。clook lbn和sstf lbn性能差距要比磁盘小。
三 数据布局策略
(一)小粒度非顺序访问
mems存储设备数据访问具有与磁盘类似的特性，短距离寻址比长距离寻址要快。与磁盘不同的是，由于弹簧的回复力的存在，使得不同位置上触动器作用力的影响不同。弹簧作用力对每个tip的访问区域不同位置的影响。弹簧的作用力随着sled位移的增加而增大，对于短距离来说定位时间反而较长。因此，在考虑查找小粒度、常用的数据项的时候，除了考虑寻址距离，还要考虑sled距中心位置的距离。
(二)大粒度顺序访问
mems存储设备和磁盘的流传输速率相似：atals 10k的流传输速率是17，3-25，2mb／s，mems存储设备的流传输速率为75，9mb／s。mems存储设备的定位时间比磁盘低一个数量级，对mems存储设备来说，定位时间对于大批量数据传输影响很小。例如：一个256kb的读请求在x轴不同位置上的服务时间，在1250个柱面的不同请求之间的服务时间仅差10％。同时减少了大粒度、顺序传送的数据对局部性的需求。但是，对磁盘来说，寻址距离是影响寻址时间的重要因素。同样，对一个256kb大小的请求，长距离寻址时间可以使整个服务时间增加1倍。
(三)双向数据布局
为充分利用mems存储设备的访问特性，引入了一种双向布局策略。小数据存放在最中间的小区域中，大的、顺序的流数据存放在的小区域中。这种策略可以采用5x5的网格方式实现。
在假设各个请求内部不存在相关性的前提下，比较双向布局、“organ pipe”布局和一种优化的磁盘布局的性能。在“organpipe”布局策略中，最经常访问的文件存放在磁盘最中间的磁道上，使用频率稍差的文件存放在中间磁道的两侧，最不经常使用的文件存放在靠近最内部和最外部磁道上。这种布局策略对磁盘是优化的，缺点是需要根据文件的使用频率定期的移动文件，还需要维护文件的一些状态来记录文件的使用频率。
四 mems存储设备故障管理
(一)内部故障
磁盘常见的故障有两种：可恢复故障和不可恢复故障。mems存储设备也会出现类似的故障。但是，mems存储设备可以采用多个探针来弥补组件故障，包括可能会导致设备不可用的故障。
对mems存储设备来说，有效的纠错码可以通过分布在多个探针上的数据计算得到。在g2模型中，每个512字节的数据块和ecc码分布在64个探针之问。ecc码包括一个垂直部分和一个水平部分。ecc码水平部分可以从故障的扇区得到恢复，而垂直部分指出哪些扇区可以作为故障扇区对待，同时将大的错误转化为扇区擦除操作。这个简单的机制说明大部分的内部故障是可以恢复的。
像磁盘一样，mems存储设备也保留了一些的备用空间(spare space)，用来存储由于探针和介质故障而无法保存在默认位置的数据。mems存储设备的多个探针可以在一个磁道上并行访问数据，可以避免由于故障需要重新映射带来的性能和预测开销。而且，通过在每个磁道设置一个或者多个备用探针(spare tips)，不可读取的数据被重新映射到空闲探针相同的扇区。
(二)设备故障
mems存储设备也很容易受到不可恢复的故障影响：外部机械或者静电强大的作用力能够损坏触动器的集电刷或者折断弹簧，破坏介质表面，损坏设备的电子装置或者破坏数据通道。如果出现这些故障，可以采用与磁盘一样的方式来处理。例如，采用设备内部的冗余和周期性的备份来处理设备故障。
mems存储设备的机械特性在一些容错机制中更适合处理读一更新一写(read-modify-write)操作。一般的磁盘需要转完整的一圈才能到达相同的扇区，而mems存储设备可以快速的反转方向，大大减少了读一更新一写的延迟。
【关键词】数据中心；存储；私有云
数字化校园信息化建设，首先要做的就是建立功能完善的校园数据中心。数据中心将校园中分散的数据资源集中存放，提高了数据的共享性，加强了数据的安全性，为教育教学、学生课余活动、教师科研、运维管理、计费等提供更加敏捷与无间断的优质服务，实现多用户、多平台以及异构平台间的数据共享和管理。
存储灾备私有云数据中心核心在于服务器、虚拟化、存储系统与基础网络架构建设，部署数据中心交换机、虚拟化服务器搭建，建立数据存储设施，在统一的信息存储平台上为校园信息化系统中的数据提供可靠、安全的存储空间，同时要充分考虑存储安全、备份和恢复功能。校园存储数据中心采用VMware虚拟化软件、DELL机架服务器、EMC VNX、FCOE万兆数据中心交换机统一存储搭建学校私有云数据中心。
以往校园数据中心服务器数量有限，有多个业务系统安装在一台物理服务器中，为了避免多种应用安装于同一系统中容易产生兼容性等问题，经过系统运行状态长期观察记录，整体业务系统CPU及内存的利用率并不高，平均低于5%的利用率，造成了硬件资源的浪费。采用VMware虚拟化技术，将每个应用系统都部署在一立的虚拟服务器中。减少对空间，电能，制冷，机柜，网络等的占用，避免计算资源空闲浪费。整个虚拟化平台通过VMware HA技术保障了应用系统的高可用，通过DRS动态资源调配技术实现了硬件资源的动态分配，不会在因为硬件故障，造成某个应用系统的宕机。
提高服务器虚拟化应用中资源分配与负载迁移中的智能化、自动化水平，确保服务器虚拟化平台与其它虚拟平台的兼容性，通过提升底层硬件资源的利用率而降低云服务器虚拟化管理与应用成本。
存储规划中推荐选择统一存储，能够同时提供FC SAN接口、I-SCSI接口、NAS功能及融合接口FCoE，能无缝的与VMware虚拟化架构进行完美结合，将一卡通数据库、数字化校园数据库等数据迁移至统一存储中，实现数据集中存储。实现数据库集群部署，如oracle RAC、MSCS等。利用“智能存储分层”以及“缓存动态扩展功能”将如闪盘、FC盘、SAS盘与SATA盘进行有效结合，根据应用程序以及I/O的比重自动调配磁盘的I＼O资源，并与应用程序进行良好的结合，从而提升前端应用性能。部署统一存储后，将会大幅度提升VMware虚拟化的部署速度和业务承载能力、能够提供虚拟主机到存储间多链路访问以及通信链路的负载均衡能力。同时根据应用业务的需求，将物理磁盘空间转换为存储系统cahe缓存使用。当开学初或期末的时候访问量急剧增长的时候，通过提高缓存的办法，来增强业务系统性能。而不至于因性能的下降去更换整个存储系统。数据安全与业务连续性方面，支持如快照和克隆和CDP；在远端容灾功能方面，支持存储镜像，文件级数据同步，远程数据断点保护功能等；支持两台以上的统一存储虚拟化，无论任何一台存储发生故障都不会影响前端应用以及数据丢失，保证数据安全。应加强云数据中心系统无缝扩展能力，降低数据和管理策略在不同中心系统中的操作风险，根据云业务量、重要性、相应级别、恢复宕机时限等要求执行相应的安全管理级别。磁盘选择SSD、SAS、NS-SAS三种类型磁盘混合使用，配合自动存储分层功能将周期性高iops的请求交由SSD磁盘处理，较低一级的交由SAS高性能磁盘处理，活动率较低的iops请求交由大容量NL-SAS磁盘处理，从而达到良好的磁盘自调节处理能力。SSD磁盘（Solid State Disk）泛指使用NAND Flash组成的固态硬盘，没有机械结构，利用传统的NAND Flash特性，以区块写入和抹除的方式作读写的功能，因此在读写的效率上，非常依赖读写技术上的设计，与目前的传统硬盘相较，具有低耗电、耐震、稳定性高、耐低温等优点，SSD磁盘比传统的硬盘速度提高在50～800倍左右。
服务器选择传统机架式服务器，机架式服务器有更多用于网络和存储适配器的扩展槽。可以在虚拟机里有更多数量的NIC和存储控制器用于负载均衡，同时连接多个网络，大型机架服务器（大于5U）有高达7个的I/O扩展槽，刀片服务器则在扩展方面局限。机架服务器有更多内部容量用于本地磁盘存储，可在本地存储上运行大量虚拟机，对于内部磁盘有更多分段，而刀片服务器的数量有限（0到四个驱动）。此外刀片服务器一般能支持四个处理器插座，而机架式服务器能支持8个或更多CPU插座。机架式服务器不需要使用任何额外的架构组件进行安装，而刀片则需要再购买机架。
在数据中心网络连接设计上采用FCOE万兆数据中心交换机。虚拟机网络交换设备主要以云数据中心各种物理网卡虚拟化和虚拟网络交换机为主，可根据用户需求在主机内部虚拟多个网卡和交换链路.并分配独立的MAC地址、IP地址.根据云服务需求在虚拟网卡之间实现用户问的流量调度管理策略。FCOE万兆数据中心交换机具有融合多种接口类型、高处理能力、高安全性，提供网络多协议融合接口FCOE，可以将服务器、存储等产品通过FCOE万兆接口卡进行连接，提高网络数据包交换性能及网络带宽，简化线缆连接架构，便于维护与故障排查。通过以太网增强协议，确保存储协议在以太网上更加稳定，避免产生丢包现象，进而保障了数据传输的安全性。同时为扩展异地数据备份及容灾提供前提保障。提高云中心内部网络通信端口与线路数据传输能力，通过自动精简配置为快速增长的虚拟机动态增加存储容量，及时回收虚拟资源并为新的云应运及时再分配，可以减少因“虚拟机蔓延”而造成的资源浪费。
参考文献
[1]何目伟.IBM：虚拟化是“云计算.关键能力”[J].计算机应用，2009，32（11）.
[2]黄建忠.海量网络存储系统原理与设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2010：52-57.
[3]张彬彬，罗美伟，汪小林.虚拟机全系统在线迁移[J].电子学报，2009，37（4）.
关键词 计算机数据 数据存储 设备安全管理
中图分类号：TP309 文献标识码：A
在当前时代，计算机已经成为绝大多数人日常生活和工作最后中最不可或缺的核心物品。即便在智能手机高速发展的现在，计算机仍然起到不可取代的作用。由于当前很多领域的日常工作开展都以计算机的正常运行为基础，庞大的信息和数据也都存储在计算机硬件中，所以其数据存储的安全问题就成为具有非常重要现实意义的一个重要课题。除此之外，计算机数据存储相较于传统的数据存储方式虽然更加便捷、智能，存储量也成几何倍数增长，但是其安全隐患也随之增加。所以我们有必要清晰地了解并解决计算机数据存储的设备安全管理问题。
1计算机数据存储及安全管理综述
数据存储顾名思义就是对数据进行写入并储存在一定的载体之中，并且可以按需自由调用的过程。如果我们将“数据”这一概念限定为计算机数据的话，那么狭义上的数据存储其实指的就是计算机数据存储，指的是计算机运行过程中成圣的数据流经过必要的加工，其产生的临时或者永久性文件以写入并保存的形式存储在外部存储戒指上。我们常说的硬盘以及磁带就是两种重要的计算机数据存储载体。
根据存储的方式不同，计算机数据存储可以分为DAS、NAS和SAN三种类型。DAS指的是直接附加存储，从其命名中我们可以很清楚地看出，这种存储方式就是直接进行存储。这种方式的外部存储设备往往是服务器结构的一部分，适用于小型的网络结构；NAS指的是网络附加存储，这种方式与计算机服务器是相对独立的，它能够实现即插即用，所以这种方式的存储位置相对来说非常灵活，但是也正是因为其脱离于服务器，所以其存储性能和安全性能都不如DAS；SAN存储则是计算机和网络技术共同发展到一定程度才诞生的，它的前置技术是光纤技术，它使用光纤同调进行存储，我们常用的磁带、磁盘等都属于SAN存储方式，所以其性能较高、拓展能力也非常优秀。
计算机数据存储的设备安全管理，顾名思义就是对计算机数据存储设备的安全管理。这种安全管理是一种全方位的、全面的管理，而不仅仅指狭义概念上的管理。当前社会生活包括社会管理各个领域都已经改变了传统的人力+纸质的存储方式，各类档案都开始有电子版本，所以计算机数据存储的设备安全问题在当前具有非常重要的现实意义。再加上随着技术的发展，各种新型的漏洞和缺陷层出不穷，更加需要我们重视并且采取措施去做好设备安全管理工作。
2计算机数据存储的主要问题和原因
2.1计算机数据存储的主要问题
计算机数据存储主要问题非常多，经常出现的有以下的一些问题：
（1）服务器存储容量和性能的问题。很多单位在选择服务器的时候没有考虑到本单位数据存储的具体需求，对数据的量没有进行提前的预估，所以服务器的存储容量不足，性能出现偏差，在遇到大量的数据写入时候就会产生巨大的压力。不少的单位由于办公系统较多，或者是每天产生的数据较多，所以磁盘阵列容量不足的话，不仅影响存储，也会使正常的系统产生卡顿，增大压力。
（2）数据本身安全性出现问题。不少单位数据的录入是没有设置专门的负责机构和人员的，很多人都可以自由地写入数据到数据存储设备中。在这种情况下，有意无意地将一些感染有病毒或者木马的数据带入到服务器或者硬盘当中，就很容易造成设备出现安全问题。而不少算机数据存储设备一旦遭受到损伤，就很难修复，对后续的使用都会产生不利的影响。
（3）没有较好的备份准备。根据调查，我国东南部某城市的十家高校中，只有两家具有阵列柜、磁带机等高可靠的存储设备并且进行常规备份，这就意味着在遇到病毒攻击或者是误操作的时候，很容易对存储设备造成不可逆的损坏。没有备份，其实也是数据存储设备的一种变相的安全隐患。
2.2计算机数据存储出现问题的主要原因
计算机数据存储设备常常出现上述的问题，其实都是有深刻的原因的，其主要原因有以下几个方面：
（1）数据量的爆炸式增长。当前很多人都愿意用“爆炸”这个词语来形容计算机科学技术的发展，数据量的增长也呈现出爆炸式的态势。传统的纸质化的数据和档案都转化为了电子版，各种电子数据，多媒体素材的使用使得不少单位现有的数据存储设备无法跟得上形势。而数据存储设备往往又价值不菲，所以就很容易出现一些问题。
（2）计算机数据存储设备外部环境的复杂化。当前计算机数据存储设备的外部环境越来越复杂化，再加上存储设备如果连接网络的话，由于网络的开放性，很容易因为这一特性带来一系列的问题。除此之外，数据存储行业虽然也有龙头企业的产品，但是国产企业也参加到竞争中来，百花齐放，就使得外部环境愈加复杂。
（3）人员管理的问题。其实无论任何问题，归根究底都是人的问题，到现在为止，完全智能化、自动化的机械时代还没有到来，数据存储设备也是要由人来操作和进行日常养护的。当前该领域的管理人员素养普遍堪忧，无法达到专业的水准，再加上不少单位和个人的安全意识较差，不能适应计算机数据存储设备安全管理的真正需求，这其实是会出现上述问题的核心原因。
3如何做好计算机数据存储的设备安全管理
3.1做好数据安全分类和备份要求
很多单位在进行计算机数据存储时，往往选择被广泛应用的、通用的一些方式，并没有考虑到个体的差异性和独特性，没有因地制宜地选择适合自己的设备安全管理方式。举例来说，对于政府机构来说，数据的保密性更加重要；对于化工企业来说，数据保存介质的外部物理安全就显得更为重要。只有因时制宜、因地制宜地采取不同的措施，才能够最大程度上保证数据存储设备的安全问题。而保证设备的安全，首先要做好数据安全的分类和备份要求，对数据按照重要性和保密程度进行划分，分别选择不同的介质或者不同的存储方式进行存储。很多数据存储还是异地存储，所以一定要做好提前的备份准备。
3.2做好设备的日常管理和养护工作
无论采取哪种方式，数据的存储本身都不是虚拟的，而是实在的。所以外部的物理保护一定要落到实处。无论存储介质体积的大小，一定要做好以下几个方面的保护：（1）是防火工作。数据存储设备往往都处在单独的、相对干燥的环境中，并且存储设备的运行一定离不开电力，所以必须做好日常的防火工作；（2）是防尘防腐蚀。无论是设备本身还是各种电线，周围的灰尘、酸碱性空气如果不进行日常的维护和处理的话，长久通电运行状态下势必会出现一系列的问题；（3）是要做好防盗工作。防盗也是安全的重要要求之一，很多数据存储介质体积较小，为了保密和安全，要做好日常的巡查工作。
3.3根据实际情况选择合适的备份方式
数据存储一定要做好备份工作，因为当前体积很小的存储介质都能够存储海量的信息，一旦因为各种原因导致存储介质损坏或者灭失，就会丢失海量的数据，所以一定要选择备份，并且要根据实际情况选择合适的备份方式。需要注意的要点有：要灵活选用即时备份和延时备份，对于非常重要的，难以挽回损失的数据要进行即时备份，对于不太重要的数据可以适当选择延时备份，以减轻存储设备的工作压力；要灵活选用备份的技术，根据实际情况选择SAN结构动态LAN-Free备份或者Server less等不同的备份方式。
3.4做好日常的监测工作
即便上述措施都能够做到位，也无法保证计算机数据存储设备的绝对安全，所以日常的监测是必须的。日常的监测有两种途径的监测，一种是外部的，一种是内部的。外部的指的是采取摄像头监控等形式，对计算机数据存储设备的外部物理状况进行监测，主要防范的是火险、盗险等等；内部监测指的是利用杀毒软件、防火墙、监控软件等，对数据写入、调取、备份、保存钐等进行监控，一旦出现故障或者威胁，能够及时预警，及时处理，将损失限制在最低的范畴之内。采取内外结合的日常监测工作才能够做到万无一失。
3.5不断提升技术水平寻求进步
世界上没有任何一种方式和手段能够杜绝所有的缺陷、漏洞和问题，当前阶段针对计算机数据存储的设备安全管理工作即便再有针对性，即便做得再完善，也只能应对眼下静态的情形，而技术是不断发展的，存储设备、存储方式、存储介质都是不断变化的，未来这些内容都会发生不断的改变，上文中的措施很可能在未来就不能适应实际需要，需要加以改进。所以我们要不断提升技术水平，寻求进步，根据存储方式的不同灵活地改变设备安全管理的具体内容，使计算机数据存储设备能够实现静态和动态的安全、眼下的和长远的安全。
4结语
在当前，“互联网+”时代已经取代了基础的互联网时代；在未来，“智能+”、“自动+”很可能会取代“互联网+”，成为创新驱动发展的新常态。而无论是互联网，还是智能和自动，都离不开计算机作为基础，计算机的海量数据存储在相当长的一段时间内并不会有颠覆性的改变。计算机数据存储的设备安全管理问题将在长时间内成为一个老生常谈的问题。当前，这一问题其实并没有引起过多的重视，数据存储设备安全管理仍然停留在前些年的水平，无论从思想意识上还是实际措施上其实都没有什么大的创新。但是我们必须清醒地意识到，科学技术是在不断进步，安全隐患的类型越来越多、越来越新，不能够与时俱进一定会被时代所淘汰，所以我们有必要敲响警钟，且始终是数据存储设备的安全管理问题，充分发挥存储设备的重要作用，为我们的日常生活和工作提供更加稳定和高效的帮助。
参考文献
[1] 熊华等编.网络安全---取证与蜜罐[M].北京：人民邮电出版社，2003.
[2] 王裕明.网络管理信息系统安全对策探索[J].上海工程技术大学学报，1997（11）.
[3] 王德明，刘纯，邱俊山.基于过滤器驱动程序的文件保护系统软件设计[J].四川理工学院学报，2006.
关键词： 天然气；存储备份；D2D2T；CommVault
中图分类号：TP309.3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210069－02
0 引言
随着浙江天然气信息化管理日渐深入，对应用系统数据的高安全性和高可靠性的需求越来越突出。浙江天然气信息系统种类繁多，数据量大，部署架构也迥异。如何采用适当的技术保证数据的安全性是浙江天然气信息化工作必须考虑的问题。本文介绍如何采用CommVault一体化数据保护解决方案结合CommVault Simpana9.0重复数据删除技术、持续数据复制技术、虚拟化备份技术、D2D2T备份架构来保证数据的可靠性和安全性。
1 系统概述
现有数据统计：IBM AIX平台300G、Windows平台600G，VMware虚拟化平台400G，汇总1.3TB，数据增长量300G/年。现有物理化的PCSERVER 13台，其中两台构架虚拟化环境，共有虚拟PC10台，有P570小型计算机2台。详见图1。
2 系统设计的指导思想和原则
1）不更改生产存储架构、不修改原有生产系统文件系统格式的前提条件下进行。
2）对各应用系统数据保护等级的界定。按照国家标准GB/T 20988-2007中的定义，灾备等级分为6个级别，分别以RTO（恢复时间）和RPO（数据最大丢失时间）两个指标进行区分。
3）实施备份系统后的拓扑结构。
图1 实施存储备份系统后的系统架构
4）多级数据保护机制，本方案采用三个级别的存储备份机制确保数据安全。
3 存储备份规划设计
3.1 数据保留周期规划
根据浙江天然气对数据保留的要求，对各应用系统在不同备份介质上的保留周期定义如下：
对域（AD）、生产数据实时2（Image）、OA（Notes）、EAM数据库本机（Oracle）、GIS数据库本机（Oracle）、SQL1（SQL）、SQL2
（SQL）、moss门户管理中心（sharepoint）、GAS-SQL（SQL）、exchange2010（Exchange）等系统，数据备份周期为每天增量备份，保留3周，每周做全数据库备份，保留3个月，三个周期的周滚动策略，先备份到备份磁盘阵列，再辅助拷贝到物理带库。物理带库上每月的全备份，保留1年，每年末的全备份，保留7年。
对财务FMIS、人力资源管理、EAM1、门禁系统KVM、调度办公1、调度办公2等系统数据保护类型为File，数据保留周期为每月第一个工作日，将文件系统数据做一次全备份，每天做增量备份，CV将增量数据追加到前一个全备份，合成全备份，数据在备份存储上保留两个月。
对城市燃气财务用友U8，门户前端，门户测试1，鼎闻新闻系统测试，gas-CA，gas-UTS，Mcafee防毒，oaVC等系统保护数据类型为File，数据保留周期根据不同虚拟机业务变化情况设定备份的频度，在备份存储上保留3个虚拟机镜像全备份，根据需求将备份存储上的备份数据转存到磁带上，保留2个月。
3.2 备份存储空间规划
考虑未来5年的冗余。按照传统的备份空间计算，一般都要以（保留全备份的数量*全备份占用空间=总备份存储空间）公式来计算备份存储空间的大小。但采用CommVault Simpan9.0产品后，由于其已内置了重复数据删除功能，原来11.2TB的备份空间，其实即可存放11.2TB*15=168TB的备份数据。因此此次存储备份系统设计中配置的10TB的备份空间，既可以满足用户对现有数据保留周期的要求，又可以满足后续应用系统增加的需求。备份存储采用Dell EqualLogic产品。
3.3 离线带库规划
采用腾保数据T40+磁带库，单驱动器，40槽位，满配LTO4磁带（容量共达32TB/64TB容量），可以满足浙江天然气做离线长期保存的需求。当后续数据量增加到一定时，可以适当增加驱动器数量、磁带数量，缩短备份窗口，增加数据保留周期和数据量。
4 备份技术方案
4.1 备份系统方案概述
由于浙江天然气的平台繁多，架构迥异，通过对各种备份软件的评估和测试后，最终采用了CommVault Simpana9数据一体化管理平台作为浙江天然气存储备份系统。CommVault Simpana9通过一套软件解决了浙江天然气核心系统容灾、虚拟机保护、常规数据备份、磁带库离线出库管理、容灾恢复演练、备份数据重删、权限管理、内部审计各个层面的数据管理问题，非常符合浙江天然气目前的数据保护需求。
4.2 D2D2T备份设计
采用Dell EqualLogic作为备份存储，所有备份数据首先都在备份存储上进行存放，存放周期根据之前所述进行设置，同时配合CommVault Simpana9.0内置的重复数据删除技术，大大增加在备份存储上备份数据保留周期。当数据库和应用系统发生故障时，可以快速的从备份存储上进行数据恢复，减少数据恢复的时间。
根据国标要求，所有备份数据都有离场要求，因此备份数据除了在备份存储需要进行保存外，还需要将备份数据转存一份到磁带库，作离线和离场保护。
在D2D2T的备份设计中，浙江天然气根据数据重要性的不同，在备份存储和备份磁带上设置不同的保留周期。
4.3 数据备份与恢复
在定义好备份系统资源、保留策略、计划策略后，在指定的时间，备份系统自动将数据从各种客户端，备份到备份存储中。再自动将备份数据转存到相应的磁盘池中。
备份系统对数据库的备份采用的是在线备份，保证系统的7×24小时的运行。备份的目的是为了恢复，恢复速度很大程度由硬件决定，但恢复操作往往在恢复时占用很大的时间。CommVault具有良好的可恢复性能，CommVault自身系统的自保护手段，也决定CommVault自身的强悍性，为数据恢复提供了有力的保障。
在备份结束后，系统会报告备份的状况，并形成备份报表。系统管理员通过备份报表可以方便的察看已经备份的数据的情况。CommVault还可以提供邮件通知、短信通知、SNMP通知等方式，主动将备份报告进行推送。CommVault还可以对关键系统设置相应的报警设置，一旦发生备份失败、挂起、停滞、复制失败等情况，将会通过邮件、短信、SNMP各种手段通知管理员，让管理员及时了解备份情况，排除问题。
4.4 虚拟化保护
随着浙江天然气虚拟化技术的应用，针对虚拟化平台上的各种应用保护，也是非常关键的数据管理需求。CommVault Simpana9.0利用VCB或VStorage API接口，完美地支持了从整个虚拟机系统、单个卷到单个文件的备份颗粒度。而且还可以根据实际需求，实现LAN和LAN-Free的虚拟机备份方式，大大提高了备份的效率。CommVault Simpana9.0内置的重复数据删除技术，大大减少了虚拟机备份占用的空间。
4.5 核心系统容灾设计
针对国标灾备四级、五级的核心系统，通过使用CommVault Simpana CDR（持续数据复制）功能，实现秒到分钟级别的数据复制。实现方式如下：
为实现AIX平台数据库系统的容灾，增加一台IBM小型机，装好AIX操作系统和相应的数据库软件。通过在生产服务器和容灾服务器上部署CommVault Simpana CDR模块，持续的将生产系统上的数据库变化复制到容灾服务器上。一旦生产系统发生故障，只需简单的在容灾服务器上启动数据库，运行一次地址切换脚本，即可快速的实现应用的接管。RTO达到秒级别，RPO可以分钟级。
为实现X86平台下关键应用服务器的容灾，增加一台X86服务器，预安装好虚拟化软件。通过第一次迁移后，形成X86各种关键应用的容灾系统。后续方式如同AIX平台下的容灾方案。以满足各种核心系统达到对应的国标灾备等级标准。
5 总结
依据国家标准GB/T 20988-2007，浙江天然气将自身的业务系统进行分类，实现不同业务系统的容灾备份等级。借助CommVault Simpana9.0一体化的管理理念和技术，使得各种不同级别的业务系统都能达到相应要求；同时还解决了在数据管理中一直困惑的存储空间占用、磁带库离线管理、权限管理、报警提示、虚拟化保护、数据统一管理等问题，通过D2D2T的备份架构，满足了备份数据保留周期多样性的需求。通过该项目的实施，很好的保证了浙江天然气各系统的可用性和可靠性。目前该解决方案已经平稳运行很长时间，效果良好。
5月28日，Dell公司宣布推出全新低价位网络存储系统Dell/EMC AX100，以轻松易用的设计和合理的价格提供了其首款针对小型企业和工作组的SAN 解决方案。
作为Dell、EMC联盟的结晶，2U的Dell/EMC AX100 阵列显著降低了部署网络存储设备的成本和复杂性，可以安装于直接附加（预置SAN）配置之中，最低配置价格约5万元人民币；或用于一整套可升级的SAN配置之中，最低配置价格为8.5万元人民币。两种配置均提供企业级的系统快照、存储容量配置和阵列管理等特性。该存储解决方案支持多达12 块SATA 设备，起始容量为480GB，最高可扩展至3TB。此外，该解决方案还提供用于管理系统部署、自动配置故障转移和数据备份的软件。双控制器和镜像缓存等冗余特性确保了重要数据的高可用性。同时，客户还能够选择最适合自身业务需求的支持服务。
戴尔（中国）有限公司， 戴尔（中国）有限公司， .cn
－王炳晨
－王炳晨
随时随地安全接入Check Point Connectra
5月20日，Check Point公司宣布推出 Check Point Connectra。这是一款具备整合服务器及端点安全保护的SSL VPN远程访问功能的硬件安全产品。通过集成Web Intelligence技术，它可以监视Web通信中潜在的恶意可执行代码，捕捉缓冲区溢出攻击及其他恶意代码，还可实现快速数据流监测，吞吐量高达1Gbps以上；通过SSL Network Extender 技术，提供非Web方式的网络级访问；独特的ZoneLab技术可防止用户身份、密码及数据被窃取，限制访问用户权限。不仅如此，Connectra 还提供了一键式远程SSL 访问，并把SSL 从服务器移至网关，大大提高安全性能。据介绍，Connectra 可与Check Point 的IPSec VPN混合使用，以满足用户各方面数据安全传输的需要。由此可见，Connectra 不仅提供安全连接能力，还在此基础之上提供全面的端点与Web 保护。
Check Point公司，.cn
－李玮
全新品牌 全力时尚SOTEC 新品亮相
5 月18 日，日本SOTEC 株式会社与中国电子器件工业总公司在北京钓鱼台国宾馆举行题为“优雅之樱 时尚燃情”的新品会，SOTEC的4款笔记本电脑新品及多款台式电脑首次亮相。这是自2004年1月9日，双方成立北京创新中电科技有限公司以来联手推出的首批产品。
4 款笔记本电脑的型号分别为AP、AQ、WA、AL。AP面向专业人士，是一款兼顾商务和家庭的高端产品，配备了IntelPentium-M 处理器、256MB 内存和60GB硬盘；AQ 强调多媒体性能，配置了DVD刻录机、电视卡和15.4 英寸屏幕；WA是针对商务用户的主流需求设计的高性价比笔记本电脑，采用Intel Celeron 处理器和30GB 硬盘；AL 屏幕为12.1 英寸，机身小巧时尚，性价比和便携性较高，采用AMDAthlon XP-M 处理器和20GB 硬盘。
北京创新中电科技有限公司
－季冰
“奥运品质”五环相扣联想产品新标准
5 月24 日，联想召开了以“品质源于实力”为主题的笔记本电脑新品会，推出A500、S620、E600A、S180M等4 款新品，并展示了其笔记本电脑对不同压力、温度等环境条件的适应能力，提出联想笔记本电脑的“奥运品质”。
S620 是目前市场上第一款屏幕可旋转的迅驰笔记本电脑，在12英寸液晶显示屏上采用了坚固的金属转轴设计。S620机身最薄处仅17.8mm，重1.6kg。该产品配置Intel Pentium-M 1.5GHz处理器、Intel 855GME 主芯片组和集成显卡。
A500 的机身表面采用了纳米喷漆技术，在防紫外线、抵御恶劣天气、耐腐蚀性、耐冲击性等方面都表现出色。该机配置Intel Pentium-M 1.5GHz处理器、Intel 855GME 主芯片组、NVIDIA GeForce FX Go 5600 显示芯片。
联想集团有限公司，
－季冰
典雅品位 主流性价HP 自由人B2000
HP 公司近日推出一款时尚商务笔记本电脑自由人B2000，其独特的时尚外观，商务主流的性能配置，对于讲求品位与个性的白领人士颇有诱惑力。
B2000 的机身外观设计独具匠心，在机身轮廓设计有45°斜角，配上富于动感变化的立体线条，整个外观简约而流畅。 B2000 还选择了富有质感的“流沙银”与 “星夜黑”作为机身与键盘的颜色搭配，在满足商务人士对于稳重外观需求的同时，也令产品充满了极强的时尚品位。
B2000 采用了Intel Pentium-M 处理器，最高配置的主频可达1.7GHz，高达 60GB的硬盘、64MB内存、24×的Combo 光驱和3 个USB 2.0 的接口，可以胜任绝大部分商务应用的需求，2个SO-DIMM插槽，还可将内存轻松扩展至1GB。
参考价格：￥10399～13299（根据配置不同）
惠普（中国）有限公司， .cn
－李林芯
POS 平台也开放NCR RealPOS 30 终端
为满足国内的中小零售企业的需要，NCR公司推出一款易于安装的销售点终端（POS）解决方案，包括新的NCR RealPOS 30终端和NCRNeighborhoodPOS 应用软件2.0 版本。
高性价比的NCR RealPOS 30 具有高端POS 终端的可靠性和安全性，结构紧凑，提供USB接口，支持Windows和Linux的POS应用。它按照符合业界标准的嵌入式组件制造，使用寿命更长。零售商不仅可以选择触摸屏、多种键盘和显示器，还可以连接打印机和条码扫描仪等。NCR NeighborhoodPOS 基于Windows 系统，支持触摸屏、传统键盘和显示器，为零售商提供一个开放的零售POS 系统，适用于各类零售商店自助结账、条码扫描以及餐饮服务的收银系统。
NCR 公司，
－杜飞龙
再接再厉爱国者8 × DUAL 刻录机
华旗资讯近期推出了一款兼容DVDRW 和DVD+RW两种格式的爱国者8×刻龙 DVD DUAL刻录机，使用户可以根据实际使用情况选择刻录模式，而不必再为选购适合刻录机的特定盘片而烦恼。爱国者8×刻龙 DVD DUAL 刻录机支持40 × CD、12 × DVD 读取和40 × CD-R、24 × CD-RW、 4 × DVD-R、2 × DVD-RW、8 × DVD+R 及4 × DVD+RW 写入，DVD 刻录速率最高可达10MB/s，充分满足用户对大容量数据快速存储的需求，快速稳定的读取性能加之高速的CD/DVD 数据刻录为现代数据存储与影音娱乐带来了新的应用空间。
另外，华旗资讯还在近期推出了一款爱国者月光宝盒FM调频发射器，它能够通过随身设备如MP3、CD等，在任何带有FM 接收功能的播放器中播放指定歌曲。
参考价格：8×刻龙DVD DUAL刻录机：￥999；
月光宝盒FM 调频发射器：￥399
数据接收存储技术革新是信号采集处理领域内的一个重要课题。利用这种技术，可以把信号的实时采集和精确处理在时间上分为两个阶段，有利于获得令人更满意的处理结果。在无线数传接收设备中应用数据接收存储方法时，除了要满足数据传输速率和差错控制方面的要求外，还需要考虑如何使设备易于携带、接口简单、使用方便。
传统外设接口技术不但数据传输速率较低，独占中断、I/O地址、DMA通道等计算机系统关键资源，容易造成资源冲突问题，而且使用时繁杂的安装配置手续也给终端用户带来了诸多不便。近年来，USB接口技术迅速发展，新型计算机纷纷对其提供支持。USB2.0是USB技术发展的最新成果，利用USB2.0接口技术开发计算机外设，不但可以借用其差错控制机制[1][6]减轻开发人员的负担、获得高速数据传输能力（480Mb/s），而且可以实现便捷的机箱外即插即用特性，方便终端用户的使用。
1 无线数传接设备总体构成
无线数传接收设备是某靶场测量系统的一个重要组成部分。如图1所示，该设备由遥测接收机利用天线接收经过调制的无线电波信号，解调后形成传输速率为4Mb/s的RS-422电平差分串行数据流。以帧同步字打头的有效数据帧周期性地出现在这些串行数据中。数据转存系统从中提取出有效的数据帧，并在帧同步字后插入利用GPS接收机生成的本地时间信息，用于记录该帧数据被接收到的时间，然后送给主机硬件保存。
在无线数传接收设备中，数据转存系统是实现数据接收存储的关键子系统。下面将详细介绍该系统的硬件实现及工作过程。
2 数据转存系统基本构成及硬件实现
数据转存系统主要由FPGA模块、DSP模块、USB2.0接口芯片构成，各个模块之间的相互关系如图2所示示。图中，4Mb/s的串行数据输入信号SDI已由RS-422差分电平转换为CMOS电平。为突出重点，不太重要的信号连线未在图中绘出。下面分别介绍这几个模块的主要功能。
2.1 FPGA模块实现及春功能
FPGA模块在Altera公司ACEX系列的EP1K30TI144-2芯片中实现。其中主要的功能子模块有：位同步逻辑、帧同步逻辑、授时时钟和译码逻辑。位同步逻辑主要由数字锁相环构成，用于从串行数据输入信号SDI中恢复出位时钟信号。帧同步逻辑从位同步逻辑的输出信号提取帧同步脉冲。两者为DSP利用其同步串行口接收串行数据作好准备。这样，利用一对差分信号线就可以接收同步串行数据，简化了印制电路板的外部接口。授时时钟在DSP和GSP接收机的协助下生成精度为0.1ms的授时信息。译码逻>:请记住我站域名/
2.2 DSP模块实现及其功能
DSP模块是数据转存系统的主控模块，在T1公司16位定点DSP芯片TMS320F206[4]中实现。在DSP的外部数据空间还配置了32KX16的高速SRAM，可以缓存80余帧数据，用于提高系统的差错控制能力。DSP利用同步串行口接收FPGA送来的同步串行数据，利用异步串口接收GPS接收机送来时间信息（用于初始化FPGA授时时钟），利用外部总线接口访问FPGA授时时钟、外部SRAM、ISP1581的片内寄存器。可以看出DSP模块主要用于完成数据帧的接收、重组以及转存调度等任务。
ISP1581芯片是PHILIPS公司推出的高速USB2.0设备控制器，实现了USB2.0/1.1物理层、协议层，完全符合USB2.0规范，即支持高速(480Mb/s)操作，又支持全速（12Mb/s）操作。ISP1581没有内嵌微处理器，但对微处理器操作了灵活的接口。在上电时，通过配置BUS——CONF、DAO、MODE1、MODE0、DA1引脚电平可以适应绝大多数的微处理器接口类型。例如，通过BUS_CONF/DA0引脚，总线配置可以选择普通处理器模块（Generic Phocessor mode）中分割总线模式（Split Bus Mode）；在普通处理器模式下，通过MODE0/DA1引脚可以选择读写选通为8051风格或者Motorola风格。
在数据转存系统中，ISP1581用于处理主机的高速数据传输。它工作在普通处理器接口模式下，采用8051风格的读写选通信号，由DSP芯片TMS320F206控制。两者在选定工作方式下的信号连线如图3所示，图中未画出的信号引脚可以悬空，供电引脚的连接方式在参考资料[2]第46页有简明描述。在FPGA译码逻辑的作用下，ISP1581的片内寄存器被映射在DSP的片外数据空间中。DSP通过8位地址线选择要访问的寄存器，在读写选通信号的控制下，利用16位数据线与选定的寄存器交换数据。在访问ISP1581单字节寄存器时，数据总线高字节内容无关紧要。ISP1581通过中断引脚INT向DSP报告发生的总线事件，利用D+、D-引脚完成与主机的数据交换。
3 数据转存系统的工作过程
系统加电后，当FPGA配置过程结束时，如果有串行数据输入，位同步逻辑和帧同步逻辑便启动同步过程。同时，DSP片内FLASH中复位中断服务程序c_int0()[4]被立即执行，在建立好C语言的工作环境下，它会调用主函数main()。在main()中，需要安排好一系列有先后顺序的初始化工作。其中，ISP1581的初始化过程比较复杂，需要考虑设备采用的供电方式（这里为自供电[6]方式）、插接主机和系统上电的先后次序，并需要与USB总线枚举[1][6]过程相结合。
在FPGA中的位同步逻辑和帧同步逻辑均进入同步状态，且DSP主控模块配合主机完成初始化任务后，即可启动数据的传输过程。下面介绍一下ISP1581的初始化过程及DSP控制的数据帧的接收机转存流程。
3.1 ISP1581的初始化
在初始化过程中，首先需要设置影响ISP1581自身工作方式的一些寄存器，然后与主机端USB系统配合进行，应答来自主机端的设备请求。当数据转存系统板作为USB 2.0设备通过连接器连到主机USB根集线器上的一个端口时，主机便可检测到这一连接，接着给该端口加电，检测设备并激活该端口，向USB设备发送复位信号。设备收到这一复位信号后，即进入缺省状态，此后就能够通过缺省通信通道响应主机端送来的设备请求。主机通过描述符请求（GET_DESCRIPTOR）获得设备端的详细信息，通过设置地址请求（SET_ADDRESS）设置设备地址，通过设置配置请求（SET_CONFIGURATION）选定合适的设备配置。在设备成功响应了这些设备请求之后，就可以与主机通信了。
在响应主机请求的过程中，DSP需要配置ISP1581的端点以实现不同类型的传输通道。根据数据传输速率的要求，除了缺省的控制通道外，系统中实现了一个批传输(bulk)[1]类型的输入通道。这样，ISP1581就可以像FIFO一样方便地从数据转存系统向主机传输数据，而且具有差错控制能力，简化了设备端软件
设计的复杂性。3.2 数据帧的接收转存过程
系统正常工作时，需要与主机端程序相互配合。主要端需要开发者实现的程序包括设备驱动程序和应用程序。在Windows 2000操作系统下，USB设备驱动程序为WDM模型的驱动程序，开发环境DriverStudio为WDM型驱动程序提供了框架结构，使得驱动开发变得非常容易（参见参考文献[5]第八、九、十章）。驱动程序接收应用程序的请求，利用USB总线驱动程序（US-BD）和主机控制器驱动程序（HCD）通过主机控制器安排USB总线事务，设备端则根据这些事务调度相应的数据帧的传输。关于主机端口如何安排总线事务可以查阅参考文献[1]。以下着重介绍设备端数据的调度过程。
数据帧的接收转存过程主要由DSP负责，DSP在外部SRAM中建立了一个数据帧的队列，如图4所示。系统主要工作在中断驱动模式下，与同步串行口相关的中断服务程序负责建立队列的尾部，对应于ISP1581中断引脚INT的中断服务程序负责建立队列的头部。
当以帧同步字打头的一帧数据以串行位流的形式到来时，FPGA产生的帧同步脉冲可以直接启动DSP同步串行口接收数据，该同步脉冲同时以中断方式通知DSP为一帧数据的接收做好准备。DSP接到通知后，首先检查外部SRAM中是否有足够的空间容纳一帧数据。如果没有空间，则丢弃当前数据帧（根据设计，这种情况是很少见的）；如果有空间，则为当前数据帧保留足够的空间。接着在帧起始位置填写帧步字，读取授时时钟的当前值并填写在帧同步字后。这样，一个新的数据帧（图4中数据帧F_N）就建立了，但是并没有加入到队列中，而是要等待来自同步串行口的后继数据嵌入该帧中后再加入到队列中。
同步串行口的接收缓冲区在接收到若干字（由初始化时的设置决定）后，会向DSP提出中断请求。在中断服务程序中，DSP读取接收缓冲区中的内容，并将其填入上述新开辟的帧F_N中。在一帧数据接收完毕后，就将该帧添加到队列的尾部，表示该帧数据已经准备好（图4中数据帧F_R），可以通过ISP1581送给主机硬件保存。
DSP在查询到队列中有已经准备好的数据帧存在时，就设置ISP1581的端点索引寄存器（Endpoint Index Register）使其指向初始化时配置的批传输输入端点，然后将队列首帧数据通过ISP1581的数据端口寄存器（Data Port Register）填写在端点缓冲区中。在端点缓冲区被填满后，它就自动生效。在不能填满端点缓冲区的情况下，可以通过设置控制功能寄存器（Control Function Register）的VENDP位[2]强制该端点缓冲区生效。端点缓冲区生效后，在USB总线上下一IN令牌到来时，该端点缓冲区中的数据就通过USB总线传输到主机中。主机成功接收到数据后，会给ISP1581以ACK应答。能够通过INT引脚报告给DSP，DSP就可以继续往端点中填写该帧其余数据。
摘要：随着Web2.0技术的发展，用户对数据的计算和存储需求激增，往往通过购置更多数量的服务器来增加计算和存储能力。通过互联网租用计算能力和存储资源，就可以大大减少对自有硬件资源的依赖。因此，将云计算技术应用到存储领域可以大大提高资源的利用率。本文主要分析基于云计算的数据存储技术。
关键词：云计算，数据存储，技术
云计算是一种基于服务的架构体系，有两种基本服模式：云计算和云存储。 基于云计算服务的应用程序，无论是金融服务还是网络角色扮演游戏，几乎在所有情况下都需要高性能的云存储来满足数据处理的需求[1]。网络时代是一个信息时代，随着 Web2.0 技术的成熟，大量的信息以井喷的姿势出现在互联网上，如何应对这种信息爆炸式的增长速度，如何对这些信息进行有效存储和管理，云存储是否能够应对这种情况，如何才能保证云存储的高性能，如何才能保证云存储的灵活性，这些是本文探讨的问题。
1、云计算与云存储
1.1 云计算的概念
云计算（cloud computing）是分布式计算技术的一种，是分布式处理、并行处理和网格计算的发展。其最基本的概念是通过网络将庞大的计算处理程序自动拆分成无数个较小的子程序，再交给由多部服务器组成的运算系统，经过计算分析之后将处理结果回传给用户。
1.2 云存储的概念
云存储是在云计算概念基础上延伸和发展出来的一个新概念。与云计算类似，它是通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。云存储是对现有存储方式的一种变革，是一种特殊形式的架构服务。如同云状的广域网和互联网一样，云存储对使用者来讲是透明的，不是指某一个具体的设备，而是指分布在不同物理地域的多台存储设备所构成的集合体。云存储的核心是应用程序软件与存储设备相结合，通过应用软件来实现存储设备向存储服务的转变。
2、云存储系统的结构模型
与传统的存储设备相比，云存储不仅仅是一个硬件，而是一个由网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公用访问接口、接入网和客户端程序等多个部分组成的复杂系统。它以存储设备为核心，通过应用软件对外提供数据存储和业务访问服务。自下而上分别为存储层、基础管理层、应用接口层和访问层。
2.1 存储层
存储层是云存储的基础部分。各个存储设备通过网络设备连接在一起，存储设备可以是FC光纤通道存储设备，也可以是NAS和iSCSI等IP存储设备。在存储设备层之上是一个统一的存储设备管理系统，可以实现存储设备的逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理以及硬件设备的状态监控和故障维护[2]。
2.2 基础管理层
基础管理层是云存储的核心部分，也是云存储中最难实现的部分。基础管理层通过集群、分布式文件系统和网格计算等技术，实现云存储系统中多个存储设备之间的协同工作，使多个存储设备可以对外提供强大的数据访问功能。使用CDN（Content Delivery Network）进行内容分发，数据加密技术保证云存储中的数据不会被未授权的用户所访问。同时，通过各种数据备份和容灾技术可以避免云存储中的数据不会丢失，保证云存储系统自身的安全和稳定。
2.3 应用接口层
云存储运营单位可以根据实际业务类型开发不同的应用服务接口并提供不同的应用服务。比如视频监控应用平台、IPTV和视频点播应用平台及远程数据备份应用平台等。
2.4 访问层
任何一个授权用户都可以通过公用应用接口登录云存储系统，享受云存储服务。不同的云存储运营单位提供的访问类型和访问手段也不尽相同。
云计算是一种新型的计算模式。它的最主要特征是系统拥有大规模数据集、基于该数据集,向用户提供服务。为保证高可用、高可靠和经济性,云计算采用分布式存储的方式来存储数据,采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性,即为同一份数据存储多个副本。
三、云存储未来发展趋势
云存储已经成为未来存储发展的一种趋势，目前，云存储厂商正在将各类搜索、应用技术和云存储相结合，以便能够向企业提供一系列的数据服务。但是，未来云存储的发展趋势，主要还是要从安全性、便携性及数据访问等角度进行发展。
高校数字图书馆系统中的存储技术
根据其出现时间的先后,大致可将数据存储技术的发展分为4个阶段:直接附属存储(DAS),网络附属存储(NAS),存储区域网(SAN),IP存储(IPS)。
1.DAS
20世纪90年代以前,存储产品大多作为服务器的附属设备通过电缆直接连接到各种服务器,这种形式即是DAS。DAS完全以服务器为中心,不带有任何存储操作系统。DAS方式是长期以来大多数服务器采取的方式。主机通过专用接口与存储设备相连接,透过RAID技术将这些单个硬盘,按RAIDLEVEL组合成更大的硬盘。当主机需要访问存储设备时,主机发出指令给存储设备,存储设备根据指令进行相应操作,将数据返回给主机,或者将主机传输过来的数据写入到磁盘。DAS中存储设备可以是磁盘驱动器,也可以是RAID子系统,或是其他存储设备。
DAS技术的数据安全性差,难以备份/恢复;性能一般,可扩充性差,容量有限;数据被存放在多台不同的服务器上,难于访问,不支持不同操作系统访问。DAS技术成本低廉,易于安装,但需停止用户现有系统,且难以维护,存储利用率低。
2.NAS
20世纪90年代出现了NAS技术。NAS包括存储部件和集成在一起的简易服务器管理软件。NAS是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心。NAS通常在一个LAN上占有自己的节点。在这种配置中,一台NAS服务器处理网络上的所有数据,将负载从应用或企业服务器上卸载下来。集成在NAS设备中的定制服务器系统可以将有关存储的功能与应用服务器执行的其他功能分隔开。NAS设备的物理位置灵活,通过物理链路与网络连接。NAS无需应用服务器的干预,允许用户在网络上存取数据。
其特点是,易于备份/恢复;性能高,可扩充性强,即插即用,容量无极限;数据被整合并存放在相同的存储器上,易于访问,支持不同操作系统访问。NAS技术成本低廉,易于安装和维护,存储利用率较高。
3.SAN
SAN是允许在存储设备和处理器(服务器)之间建立直接的高速网络连接,通过这种连接实现只受光纤线路长度限制的集中式存储。SAN可以被看作是存储总路线概念的一个扩展,它使用局域网和广域网中类似的单元,实现存储设备和服务器之间的互联。SAN具有高传输速度、远传输距离和支持数量众多的设备等优点。采用了专用的拓朴结构,不能直接使用通用的IP网络连接各个SAN存储网络。目前,多数供应商的SAN解决方案大多采用光纤通道技术,即FC—SAN。
SAN技术的特点是,易于备份/恢复;性能极高,可扩充性强,即插即用,容量无极限;数据被整合并存放在相同或不同的存储器上,提供统一的用户访问视图,易于访问,但不支持不同操作系统访问。SAN技术成本昂贵,需要长时间的设计和安装,且难以维护,存储利用率很高。4.IP存储
IP存储技术就是以高速以太网连接为基础,通过IP协议进行数据交换的存储技术,它将SCSI协议映射到TCP/IP协议上,使得SCSI的命令、数据和状态可以在传统的IP网上传输,其支持数据块形式的I/O访问和共享存储。它采用iFCP和iSCSI协议,由于光纤通道已经包含了SCSI协议,这种方法无需重大技术改造,就能满足SCSI协议的要求。
IP技术的特点是,易于备份/恢复;性能高,可扩充性强,即插即用,容量无极限;数据被整合并存放在相同或不同的存储器上,提供统一的用户访问视图,易于访问,支持不同操作系统访问。IP技术成本低廉,易于安装和维护,存储利用率最高。
基于IP的高校数字图书馆网络存储建设
在网络存储中,FC—SAN在某些方面具有无可比拟的优势,如性能极高,可扩充性强等,使其能够满足数字图书馆大规模数据存储的需要,但光纤通道存在着成本昂贵和互操作性问题,这是一般高校图书馆所不能承受的。而NAS技术虽然成本低廉,但却受到带宽消耗的限制,无法完成大容量存储的应用,而且系统难以满足开放性的要求。针对以上技术的缺陷和不足,根据国际上基于IP的存储设备已逐步上市和日渐成熟的情况,提出了一种既有ANS和SAN技术的优点,又能克服两者缺点的存储网方案,即基于IP的SAN。它由两部分构成,第一部分是利用IP互连设备构成存储区域网SAN,第二部分是通过SAN中的交换机多路接入LAN回路,形成一种广义的附网存储NAS,存储设备都是商用的NAS设备以及iSCSI设备,或通过转换桥将SCSI和FC设备转换为IP接口,接入基于IP协议SAN中。它采用最广泛的TCP/IP作为网络协议,既具有NAS易于访问的特点,又有专用的存储网络架构。因此,基于IP的存储网络可以利用以太网技术和设备来构建专用的存储网络,由于使用了以太网设备,其成本大大低于使用光纤交换机的SAN网络,而且保持了SAN的传输速率高且稳定的优点。用户在这一技术中,面对的是非常熟悉的技术内容,即IP协议和以太网,而且各种IP通用设备保证了用户可以具有非常广泛的选择空间。事实上,由于IP存储技术的设计目标,就是充分利用现有设备,使传统的SCSI存储设备和光纤存储设备都可以在IP—SAN中利用起来。随着带有IP标准接口的存储设备的出现,我们可以单纯使用本地IP存储技术,来扩展已有的存储网络,或构建新的存储网络。以千兆甚至万兆以太网为骨干的网络连接,保证了本地IP存储网络。由于采用的是IP协议,与LAN和Intemet的连接是无缝的,远程备份十分方便,效率工作很高。基于IP的SAN在性能及功能上都具有突出的优势,是目前高校数字图书馆建设中存储区域方案设计的首选方案。
参考文献
1郭建峰.数字图书馆信息存储系统架构的探析.现代情报,2005(6)
2李培.数字图书馆馆原理与应用.北京:高教出版社2004
3李村合.谈网络环境下的信息存储技术.情报学报,2002(1)
2张伟.网络存储技术的发展现状与应用.福建电脑,2003(1)
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：
[1] 赵文辉 徐俊 周家林 李晨．网络存储技术[M] 清华大学出版社，2005
[2] 李培．数字图书馆馆原理与应用[M]．北京：高教出版社，2004
[3] 张伟．网络存储技术的发展现状与应用[J]．福建电脑，2003 (1)
[4] 罗宁．SAN与NAS融合技术的研究．计算机应用与软件[M]，2004 (10)
[5] 建峰．数字图书馆信息存储系统架构的探析[J]．现代情报，2005 (6)
