高校课程中心网络存储建设与实践研究

李淑堃

【摘要】高校课程中心的数据访问量大，磁盘空间需求增长快，其数据访问速度和安全性影响着学校的教学。文章通过分析和比较，提出通过部署EMCCX3-40C网络存储来解决此问题，并详细阐述了系统性能、硬件架构和软件配置过程。最后总结出网络存储管理和配置中容易出现的问题，对这些问题做了深层次的原因分析并给出了可行的解决方案。希望能对兄弟学校和同行提供帮助和参考。

【关键词】课程中心；网络存储；规划；实践研究

【中图分类号】G420-057【文献标识码】A【论文编号】1009－8097（2012）12－0057－04

引言

高校课程中心是高校教育信息化建设中的一个重要环节，它涉及信息化过程中的基础架构和数据资源，其建设的好坏直接关系到教育信息化的整个进程。高校课程中心的诞生其实也是一个教学发展的产物。从磁带录像到流媒体课程，从单一的课件到依托教学平台的整合资源，从国家精品课程到精品视频课程工作的开展，这些都促进了高校课程中心的形成，并且这种发展对数据空间的需求非常大。

课程中心是一个逐步建设并不断完善的过程，大多数学校在开始阶段都会配置一定数量的独立服务器。这种服务器集访问、数据存储和数据库于一身，它的存储空间和磁盘的扩展能力很有限。面对大量图文、音视频资源的集中和整合，其有限的存储空间必将成为课程中心发展的一大瓶颈。

网络存储是伴随着网络技术的发展，是传统存储在安全性、便捷性、容量受限等方面不能满足客户需求的背景下出现的。它既能为网络上的应用提供快速简便的存储，也便于对存储资源进行集中管理，因而成为当前最理想的存储模式。中南大学课程中心根据学校的实际情况，选择EMC的CX3-40C网络存储系统，以解决存储空间不足和未来对空间增长的需求。

一、网络存储及EMCcx3－40C

网络存储就是通过专用数据交换设备、磁盘阵列等设备，配以专用的存储软件，利用现成网络或者新建网络而形成的存储专用网络。根据架构可以分为三种类型：直连式存储（DAS）、网络存储设备（NAS）和存储网络（SAN）。DAS由于是以服务器为中心，服务器不但要负责存储，还要负责数据输入/输出，主要应用在数据量存储不是特别大的环境。NAS是一种采用直接与网络介质相连的特殊设备实现数据存储的机制，服务器通过TCP/IP网络存储管理数据。但是它易受到网络上其他流量的影响，并且容易产生数据泄漏等安全问题。SAN可以理解为包括存储设备和服务器的一个高速专用子网，由接口、连接设备和通信控制协议组成。它能够实现大容量的数据存储和共享，并且速度快、灵活，能快速备份，提高了数据可靠性和安全性。网络存储从性能上讲可以大致划分为高中低档，主要是看它的数据处理和交换能力。一般来讲高级的网络存储应用于数据处理和存储量非常大的环境，比方电信移动公司等，而中级的应用于一些大中企业和高校的数据中心，低级的网络存储应用于一些拥有独立网站的小企业和事业单位。这种按性能划分和按架构类型的划分没有对等关系，也就是说高档次的网络存储可以组成DAS、NAS和SAN的存储架构。

EMCCX3-40C是由专业型的存储公司EMC提供的一款专门针对大中企业、高校、政府机构的中级存储阵列。CX3-40C整个系统提供4Gb/s性能，能够无缝扩展到119TB；构建于CLARiiONCX3UltraScale体系结构之上，能够胜任数据密集型数据库、视频数据流、高宽带应用等环境；支持广泛的服务器系统，如Windows、Solaris、Linux、HP-UX、AIX和VMwareESXServer；它支持光纤通道和iSCSI混合连接协议，可以实现分层化存储，有效降低用户投资成本。

从以上特点可以看出CX3-40C具有良好的扩展性，很高的数据处理和交换能力，高可用性和可靠的安全性，而且EMC作为专业型的存储公司能够向客户提供更加专业服务，可以和其他厂商的服务器一起提供业务解决方案，其产品性能和性价比符合课程中心的建设要求。

二、系统拓扑与规划

目前我校课程中心业务服务器主要包括四个：流媒体服务器，CORE资源镜像服务器，BB教学平台，精品课程与CAI服务器。它们架设在相连的三个标准机柜里，并且机柜有足够的空间架设CX3-40C设备，这样就可以方便用私有地址使服务器和磁盘阵列直接相连，从而避免数据暴露于公网，增加了数据的安全性，如图1。

由于CX3-40C具有很好的扩展性，因此中心根据实际需要和可预期的磁盘增长空间出发，第一次配置的磁盘空间为16TB。从业务需求上讲，流媒体服务器和BB教学平台占用的磁盘空间大，而且其数据增长也快，因此需要占用较大存储空间。

磁盘阵列存储单元是由14个1000GSATAII磁盘组成，一个为热备盘，剩下的13个盘则为实际数据存储盘，系统盘为5个500GB磁盘组成。在13个存储磁盘上需创建4个StorageGroup，使之通过Iscsi接口与服务器进行连接，实现数据访问和存储。规划的主机信息如表1。

三、存储的硬件架设

CX3-40C主要由以下组件组成：一个存储处理器存储模块（SPE3）和两个备用电源（SPS），一个光纤通道磁盘阵列存储模块（DAE），可选的DAE。SPE3高lu（4.45厘米），包含两个存储处理器（SP）。由于所有组件都是标准尺寸，因此在架设上我们把各组件部署到一个机柜（如图2），这样利于接线和管理。

四、存储系统配置

系统配置是网络存储部署过程中最关键的环节，涉及服务器以及存储系统的配置。在配置的过程中，有时候会出现因为服务器操作系统以及版本的不同，服务器会找不到存储磁盘，即使找到磁盘但是容量会变小等问题，这些都需要丰富的实践经验和技术才能解决。

1、存储系统初始化

存储系统的初始化是通过navispherestoragesysteminitializationutility软件来进行的，其目的是为存储系统进行网络参数配置，为系统添加管理员，方便以后通过网络远程管理存储。存储的缺省IP地址为1.1.1.1，把运行初始化配置软件的管理工作站的IP地址配成同一网段，再用网线把工作站和存储的两个sP网络接口相连，启动配置软件就可以进行逐步配置。

2、配置磁盘阵列

当对存储进行初始化配置后，一般我们会更改其管理接口的IP地址，在IE地址栏中输入相对应的IP地址就可以登录和管理网络存储了。需要注意的是必须在管理工作站先安装好Java的Jre软件，否则不能显示登录和管理界面。存储的基本配置分为三个步骤：创建Raidgroup，BindLUN，创建StorageGroup，如图3。

（1）创建Raidgroup

存储的磁盘一般分为三部分：系统盘，热备盘和数据存储盘。可以手动进行选择分组，选择0-4号盘作为系统盘，作一个RaidgroupO5-17号盘创建一个Raidgroupl；最后一块盘为Raidgroup2，作为热备盘。

（2）BindLUN

LUN也就是逻辑单元号（LogicalUnitNumber），把Raidgroup划分成一个个逻辑单元，并分配一定的磁盘空间，这样服务器就可以把相对应的LUN当做系统磁盘进行访问。由前期规划可以看出，数据主要存储在Raidgroup1上，并且需要划分4个大小不同的LUN。右键单击“Raidgroup1”并选择“BindLUN”，依次划分出4个LUN，阵列类型都选择“Raid5”，并分配不同的LUNID号。Raidgroup2由于是用来做热备的，因此其阵列类型选择“热备盘：热备盘替换”。

（3）创建StorageGroup

当建立好Raidgroup和划分好LUN后，并且在阵列中注册了服务器，这个时候就可以创建StorageGroup。StorageGroup是用来建立服务器和LUN之间的通信，它可以决定一个LUN可以被哪些服务器访问。需要注意的是属于某一个StorageGroup的LUN不能被其他StorageGroup的服务器进行访问，这个属性在实践中很有用，可以实现服务器备份和访问权限的控制。

3、服务器端配置

如果要在服务器上看到分配的磁盘阵列，除了在物理上使服务器和存储系统进行连接外，还必须安装两个程序，即MicrosoftiSCSISoftwareInitiator和NavisphereHostAgent，它们的作用是向存储设备“推送”LUN映射信息和操作系统信息，启动主机系统和存储设备之间进行SCSI总线连接，并进行数据封装和可靠传输。打开iSCSIInitiator软件，在相应“discovery”面板中输入相连阵列的IP地址，并且在“target”面板中建立联机，重启系统就可以在服务器的磁盘管理中看到新增加的磁盘。

五、网络存储管理实践

网络存储和其他的IT设备一样，需要对其进行科学有效的管理，才能够使其运行正常并且安全可靠。

1、开关设备注意事项

在进行存储以及服务器升级时，会遇到需要关闭和开启网络存储的操作。对于开关设备的操作，必须严格按照正常的开关顺序。开机时的顺序为：打开所有DAE磁盘机箱的电源一一打开SPE机箱上电源——打开两个电池（SPS）的开关。关机顺序正好如开机顺序相反，只是在关闭SPS电源后，必须等待三分钟以上的时间再关闭DAE和SPE等盘柜电源，这是因为存储要把缓存中的数据完全写入磁盘，防止数据丢失。需要强调一点的是，如果有UNIX操作系统的服务器连接到磁盘阵列上，必须先用umount命令解挂文件系统，再对存储系统进行关机。

2、磁盘阵列的自动挂载

服务器找不到磁盘阵列，是管理过程中经常出现的问题。这种情况绝大多数是服务器操作系统和iSCSIInitiator软件的设置引起的，比方添加新服务器或者重装服务器操作系统。

对于Windows系统，如果服务器找不到磁盘阵列，首先要查看“管理工具/服务”下的“MicrosoRiSCSIInitiatorService”和“NavisphereAgent”两个服务是否启动，并且其启动模式是否设置为“自动”，然后就是查看iSCSlInitiator中的“PersistentTargets”面板，并添加对应目标磁盘，一般情况设置之后重启系统就可以找到磁盘阵列。

对于Linux系统，除了把iSCSI服务设置为启动外，还要在“/etc/rc.d/rc.local”中添加一条mount挂载磁盘阵列的命令，这样才能在服务器重启后自动找到目标磁盘。在实践中容易犯的错误是把自动挂载设置在“文件/ete/fstab”中，因为一般Linux系统加载文件系统和设备都是在fstab中编辑自动挂载功能。我们知道网络存储的连接是需要服务器开启网络连接功能的，如果只是写到fstab中，则Linux系统启动内核扫描fstab文件时，iscsid和network服务还没有正常启动，显然就会出现挂载报错，不能正常挂载磁盘阵列，因此需要把自动挂载命令写的到rc.local里，例如BB教学平台服务器就是在服务器的rc.local里添加命令“mount/dev/mapper/data-bb/data”实现自动挂载。

3、实现简单的DNS负载均衡

访问网络存储上的资源，有两个地方最容易形成网络堵塞，一个是服务器外接网卡接口，另一个就是整个课程中心的网络总出口。对于网络总出口，可以利用诸如路由器、三层交换机进行链路聚合、VILRP等配置，以实现负载分担。而在服务器端，通常是利用多台服务器，使用服务器操作系统提供的或者专用的群集软件，进行设置实现。这两种方式虽然在效果和稳定上都不错，但实现起来相对复杂。

利用网络存储某一个LUN可以同时被多台服务器同时访问，可以实现简单的DNS负责均衡，这种负载均衡的优点是经济、简单易行。在DNS服务器中为同一个主机名配置多个IP地址，当不同用户输入域名进行访问时，DNS服务器会根据查询算法，分配给不同用户不同的IP地址，也就是指引不同的用户通过不同的服务器访问同一个网站资源，从而实现负载分担。这种简单的负载分担非常适合于可预计的访问量突增环境，比方每年的精品课程申报，容易导致对精品课程服务器集中访问而引起的响应变慢，这时就可以利用其他服务器临时分担负载。而实现和解除这种DNS负载均衡非常的简单，并且不会长期占用其他资源，增加了课程中心管理的灵活性。

六、结束语

网络存储在课程中心的部署，很好地解决了存储空间不够的问题。对网络存储的管理，要善于积累和总结经验，最大化的应用其提供的功能，更好地服务于学校的教学。

高校课程中心作为一个数据中心，它的建设和管理可以分为网络、服务器和存储三大块，存储只是其中的一个环节。伴随着课程中心提供业务多样化，访问量的增加，以及提高设备的利用率，课程中心的虚拟化建设在所难免。网络和服务器的虚拟化如今已经成为各数据中心的建设重点，为了提高数据的安全性以及充分整合各种资源，许多信息技术公司都提出了网络存储虚拟化解决方案，例如EMC2、IBM、H3C等。可以想象，网络存储的虚拟化技术在教育中的应用也是一个趋势，它需要我们广大的教育技术工作者继续不断的进行探索和实践，使网络存储能更好地服务于高校的教学科研活动。