基于面向云计算数据中心的网络存储技术分析

2021-01-13郭若玮

数字通信世界 2021年2期

郭若玮

（联通云数据有限公司，北京 100000）

云计算技术在科学信息技术不断发展的背景下逐渐趋于成熟，但数据安全存储问题仍是云计算技术使用过程中存在的主要问题。因此，需要切实加强网络存储技术与云计算数据中心的融合，充分发挥出网络依附存储系统、存储区域网络、软件定义网络以及其他网络存储技术的功能与作用，以此推动我国信息化产业可持续发展的进程。

1 网络存储技术类型

1.1 网络依附存储系统（NAS）

网络依附存储系统NAS是一种专门用来存储网络文件的服务器，与云计算数据中心中的其他服务器主要是通过网络协议连接的，从而实现数据的传输、共享与存储。在使用NAS时，会将存储与服务器相分离，以此为数据中心中的其他服务器进行计算提供更多的资源，因此具有较为良好的扩展性、性价比、部署简单等特点。为充分发挥出NAS的功能与作用，需要有效解决数据备份与恢复过程中存在问题。

1.2 存储区域网络（SAN）

存储区域网络（SAN）与NAS相比，它属于连接网络存储设备与服务器的结构，主要采用I/O方式传输数据块中的数据，使用的协议为FCSAN与IPSAN。其中，前者能够高效连接服务器与存储设备，并通过配套协议将秘密指令发送到IP协议中，以此实现数据的有效传输。而后者将以太网作为依托，能够有效突破距离的限制，并且应用与部署的成本十分低，与前者相比具有更加优良的扩展性、使用性，极大地满足云计算数据中心对网络存储技术的需求。

1.3 软件定义网络（SDN）

软件定义网络（SDN）会在集中管理指令下，并向云计算数据存储中心发送反馈指令，其应用与部署效果具有显著的简便性、灵活性与开放性。在实际应用过程中，需要始终结合SDN的特性，明确该技术与其他大数据中心技术的区别，从而充分发挥出SDN在优化云数据中心模式过程中的价值，在提高系统运行效率与速度的同时，为人们提供更加优质的云服务[1]。

2 网络存储技术在云计算数据中心的比较与应用

2.1 NAS与SAN的性能测试与对比

2.1.1性能测试

选取一台内存为8G、具有2T硬盘、一千兆以太网作为主要的存储设备，再另选一台作为虚拟服务器，然后利用测试设备的读写性能对NAS与SAN的性能进行测试。经过测试发现，NAS相较于SAN具有更加良好的读写性能，并且二者在虚拟环境中，其性能发挥的水平基本相同。在非虚拟环境中，SAN比NAS具有更加良好的缓冲性能。因此，将二者运行用在云计算数据中心中，均能推动系统进一步优化，保障数据传输的安全性。

在实际应用过程中，首先，明确二者文件管理系统的区别。SAN主要是应用在数据中心的每个服务系统中，而NAS主要是当终端用户在使用系统时，才会触发相应的协议，进而实现对系统的管理。其次，明确二者文件共享的区别。SAN具有能够提升数据中心内部传输速度的独立存储结构，而NAS为用户提供能够分享文件的网络存储结构。最后，明确二者文件读写实现的区别。由于NAS与SAN所使用的协议存在一定差异，进而对云计算数据中心存储性能有着不同的影响。

2.1.2性能比较

一方面，NAS与SAN在访问磁盘时，跨过的网络介质有所不同。二者与CAS相比，在选择网络时，并不需要全面考虑存储系统的结构与层次特点。另一方面，NAS拥有属于自己的文件管理与CPU管理系统，与网络接口连接后，便可实现数据的存储，具有操作简单、便捷的特点。SAN采用的具有高可靠性、高传输性、高连接性的存储交换机，能够从根本上保证云计算数据中心数据存储数据的安全性，通过使用专用的管理软件，便可实现远程集中管理云计算数据中心以及网络存储设备。

2.2 NAS与SAN融合方案

NAS与SAN网络存储技术在云计算数据中心的存储架构为：在访问虚拟机的文件应用程序后，文件系统便会自动向系统磁盘设备发送相应的请求，然后系统会将模拟磁盘的虚拟化方式发送到虚拟监视器上，由SAN设备响应磁盘的访问请求。这种存储架构与传统的直接访问模式最大的不同在于，会将I/O操作中的元数据操作全部转换为文件数据的操作，使得云计算数据中心呈现出随机访问的特性，进而增强了系统的开放性。

由于NAS网络存储技术携带多种协议，能够支持任何一台工作站的工作，为云计算数据中心集中管理提供有力的技术支持。由于SAN具有较高的投资成本，一般使用与存储量相对较大的工作环境，如银行。硬盘与VMware Virtual SAN6的结合，在很大程度上提升了云计算数据中心应用程序的便捷性，并且全新的SAN结构，为完善虚拟桌面问题提供可行的依据。因此，对于NAS与SAN网络存储技术，都要结合实际使用的企业环境与云计算数据中心运行性能的需求，从而选择IP存储、集群存储、网络存储等与要求相符的网络存储技术与应用方案，使得网络存储模式在科学技术不断发展的背景下得到更加良好的运用。

2.3 SDN运用方案

SDN的网络总架构与业务云资源池整体架构一致，通过新建云平台节点、关于SDN的网络管理、控制器集群，以便完成OverlaySDN的总体规划。在运用该技术时，为进一步提升云计算数据中的部署速度，提升数据中心响应指令的灵活性，需要不断使用现阶段先进的通信技术对SDN的应用进行优化，使得数据中心能够有效满足新时代下人们对于数据安全存储的需求。SDN与虚拟机的兼容方式有：一是将硬件设备作为NVE，虽然硬件成本相对较高，但虚拟机的时延、丢包率相对较低。二是使用虚拟机作为NVE，可以显著降低对接口开放性的需求，并且无需配备其他专用硬件。三是使用Hypervisor作为NVE，对硬件设备的性能要求较低，但对依赖接口开放性的程度较高。因此，需要根据云计算数据中心的实际情况选择相应的兼容方案，以此充分发挥出SDN方案的优势与价值[2]。

3 NAS、SAN、SDN的应用优势

3.1 平台可用性、开放性强

应用NAS与SAN的存储方案，需要采用具有强大功能的管理工具，对信息复制能力也有着较高的要求。其中，功能强大的管理工具，可以保证云计算数据中心资源的可用性与完整性。较高水平的信息复制能力，可以增强系统与系统、系统内部间数据的移动性能。此外，应用纠错技术、检验技术等，能够及时纠正数据中心传输数据时出现的误差，并且能够及时恢复正确的数据，使得云计算数据中心的所有部件均得到安全保障。此外，将良好的保护机制运用在NAS与SAN的存储方案中，能够有效降低数据发生丢失的几率，发生故障的磁盘在替换前，可使用动态热盘技术对数据进行修复，为提升数据中心存储安全性奠定良好的基础。

3.2 有利于系统升级与扩展

采用NAS与SAN的云计算数据中心，使得系统中每一层服务设备得到连续性、可用性的有效提升，并且SAN交换机与服务器之间的合作可靠性也得到极大的加强。云计算数据中心良好的扩展性主要表现在以下几个方面：一是在SAN架构中接入服务器后，便可实现应用的增加，也在很大程度上拓展了磁盘的空间。二是通过增加磁盘便可以实现系统空间的增加，并且使用后剩余的空间为应用SAN架构的服务器数据共享提供有力的技术支持。三是通过增加另一台交换机便可实现网络的扩展，并且为用户投资提供更加完整有效的方案，促使云计算数据中心功能得到极大的提升[3]。

3.3 满足动态商业发展的需要

在云计算数据中心运用SDN网络存储方案后，可从根本上突破人为存在的界限，并在很大程度上提升网络服务环节的顺畅性，使得优质的云端网络服务在数据中心各个数据库中自由穿梭。与此同时，方案中应用的虚拟机，使得云计算数据中心能够根据需要分配相应的资源，并且可根据终端用户需求激发相应的网络数据服务，实现资源利用效率的极大提升。此外，运用SDN网络存储方案的云计算数据中心，能够从根本上保障数据中心业务的连续性，并且任何用户均拥有相对独立的存储资源，在满足用户个性化数据需求的同时，还有效提升网络服务的质量。对于云计算数据中心的管理人员来说，应用SDN技术的网络平台，对数据维护与系统升级具有更高程度的针对性，并且为云服务管理者改良系统功能、优化SDN性能打造了一个十分便捷的工作环境，进而提高的云计算数据中心的人性化。