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2024年3月25日发(作者：冷笑话长篇)
数据中心存储系统的方案设计
摘要：随着大数据时代的到来，传统的DAS、NAS为主的存储架构已满足不
了单位信息化发展的需要。因此，构建一个高性能的数据中心存储系统，来支撑
业务发展的需要已迫在眉睫。针对本单位没有集中的存储设备、存在单点故障；
各部门的存储设备相互独立，资源利用率低；管理位置分散，难于管理，不方便
实现资源的共享的问题，提出了采用基于IP-SAN的存储架构解决方案，通过IP-
SAN技术与RAID及堆叠技术的有效融合，实现了对单位存储资源的统一管理与调
度，方便管理的同时，有效的提高了资源的利用率，该方案相比DAS与NAS，有
着更好的兼容性、扩展性、高容量、高带宽，满足了单位业务发展的需要。
关键词：存储架构；数据中心
随着单位的发展，单位内部各部门普遍采取了信息化办公方式，各部门采用
按需、独立的原则构建了部门的业务资源系统，这些系统普遍由各部门单独运维
自行管理。这种“按需、逐个、独立”的原则构建的资源系统导致存储资源利用
率低、管理不方便、共享性差。针对上述问题，本人作为单位信息保障部门的负
责人，主持了此次各业务系统存储资源的规划与建设，通过采用IP-SAN、RAID、
堆叠等技术的融合，构建了一个可扩展、高效率、高可靠性的数据中心存储资源
系统。
一、存储方案设计
要实现对单位各业务存储资源的统一管理与调度，采用网络附加存储与存储
区域网络的方式都能满足需要。前者是采用基于文件方式的存储架构，一般主要
应用于高吞吐率及海量存储的场景。网络附加存储的优势在于支持多协议、安全
性较高、可以跨平台实现对数据的共享。不足之处是不能有效的支持数据库的应
用、不支持数据块方式的传送。相比网络附加存储方式，IP-SAN不但拥有其网络
附加存储的所有优点，而且支持数据块的传送，该技术通过将SCSI映射到
TCP/IP协议上，通过TCP/IP来承载SCSI数据块，通过该技术使得存储资源集中
管理、数据共享、远程访问变得更加容易。鉴于IP-SAN的这些优势，因此决定
在此次单位数据中心存储系统采用IP-SAN的解决方案。
二、通信协议选取
确定了存储系统架构后，需要明确在架构中采用哪种协议进行通信。CIP、
IFCP、以及ISCSI都支持IPSAN存储架构的通信。FCIP与IFCP偏向于光纤传输
系统，考虑到单位网络中不少环境中还存在有双绞线传输的情况，因此决定采用
ISCSI协议。ISCSI是一种串行通信协议，运行于IP协议的上层。该协议的存储
数据可以通过IP进行封装后承载，当数据到达目的地后，再将打包在IP协议里
的存储数据进行解封装，还原成存储数据，交给相应的设备进行处理。
三、硬件平台建设
服务器、存储阵列、存储交换机是构建一个存储系统中必不可少的三要素，
上述三要素的选择好坏，直接影响到整个存储系统的性能。在充分调研各业务平
台的需要后，作出以下规划与选择。
对于服务器的选择，主要从四个方面考虑，即CPU、内存、硬盘、网卡。CPU
是服务器最为关键的部件，其性能的好坏直接影响到业务的处理速度。考虑到单
位关键业务的财务系统、OA系统对于业务处理速度需求高，因此采用双路8核的
INTEL CPU。影响业务处理速度除了CPU以外，内存容量也直接决定了其处理效
率。为了使其处理效率达到业务需要，在方案中采用64GB的内存容量。考虑到
单位的各部门业务系统由专门的存储服务器存储，本地服务器无需处理大容量的
数据，因此采用SAS硬盘，该硬盘能达到每分钟一万五千转，比SATA的硬盘快
两倍，完全能满足高效率的业务系统需求，同时为了提高关键业务系统的可靠性，
在服务器上配置RAID1，提供数据冗余。为了满足单位业务高峰期的办公需要，
服务器采用四块万兆网卡，其中二块连接捆绑后连接以太网络，二层捆绑后连接
IP-SAN网络，进而提高链路的高吞吐量和高可靠性。
对于存储阵列有软件方式与硬件方式两种。软件方式在存储的主机上运行
RAID程序，通过控制SCSI卡与磁盘组成形成阵列，采用该方式对于服务器的资
源消耗过大，引起服务器过载等问题，特别是在用户访问量大时系统容易崩溃。
相比软件方式，硬件方式在阵列柜里有主板来控制阵列中的磁盘，所有的控制由
主板来完成，进而使服务器从高负载中解脱出来，可以有效的提升存储系统的整
体性能。考虑到单位有将近四百职工，在工作日每天都有上百人来访问阵列中的
存储资源，因此决定采用硬件阵列的方式来保证工作人员访问存储资源中的体验
效果。而对于阵列中的磁盘通常都是采用RAID技术加快数据的访问及冗余，
RAID技术的标准目前已有RAID 0~RAID 6，及RAID 0 与RAID 1相结合的RAID
10等标准。不同的技术标准对于硬件的成本、存储性能、数据安全性等方面的要
求各不相同。考虑到存储数据的安全性及成本，采用RAID 5存储方式，该方式
介于高访问RAID 0与高安全RAID 1间，不但可以提供数据的高访问性，而且可
以保证数据的安全性。当阵列中有一块硬盘损坏时，通过加入校验数据来修复损
坏的磁盘数据，保证系统数据的可靠与安全。
服务器与存储阵列间的数据通信必须依赖于存储交换机，存储交换机是服务
器与存储阵列沟通的桥梁。存储交换机的带宽及处理数据通信的速度好坏直接影
响服务器与存储阵列间的通信是否顺畅。在选择存储交换机品牌上，考虑到信息
保密和安全性，在作了充分调研后，目前市场上支持IP-SAN架构的存储交换机
国产品牌有华为、中兴、H3C科等品牌，从成本与性价比方面考虑，选择了华为
品牌的交换机，该交换机所有端口都支持全双工通信，端口带宽都能达到万兆以
上，最高吞吐量能达到408G bit/s，而且还支持堆叠与链路聚合，不但完全满足
高速转发的性能要求，而且还可以提供链路与设备级的冗余，有效的增强了存储
阵列与服务器通信时的可靠性与稳定性。
四、结束语
本文针对单位信息化存储资源管理分散、资源利用率不高、共享性、可靠性
与安全性差等问题，提出了采用IP-SAN的存储架构设计思想，为了使该设计理
念满足单位职工的需要，本人对存储服务器、存储阵列、存储交换机进行了相应
的规划与选择，同时采用RAID 5技术为存储阵列上存储资源的高速访问与安全
提供了保障。通过上述举措构建了一个扩展性好、高容量、高带宽的存储资源系
统，满足了单位信息化发展的需要，提升了服务品质。
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