1 引言
数字图书馆就是利用数字技术处理和存储各种图文并茂文献的图书馆，实际上是一种多媒体制作的分布式信息系统。它把文本、图像、图形、语言等信息资源用数字技术存储，以便网络查询和传播。随着电子资源的日益丰富和不断扩充，上网用户也在不断增加。如何面对大数据量且呈几何级增长的数据存储压力，同时能高效的检索和管理已成为目前数字图书馆建设中首要解决的问题。因此，建设一个稳定高效的网络存储系统是对数字图书馆的必然要求，以存储为中心也将成为数字图书馆发展的趋势。
2 数字图书馆的电子资源及其存储现状
数字图书馆的电子资源类型有很多。例如：中西文全文库、中西文文摘库、电子图书、联合目录、引文数据库、事实数据库、学位论文库等。目前国内还有很多商品化的电子资源产品。例如：CNKI中国期刊全文数据库、万方数据库、VIP中国科技期刊全文数据库、超星电子图书、书生之家电子图书、方正APABI电子图书等。另外，加上国外专题数据库镜像站点数据，各个图书馆的自建数据库以及多媒体数据库等等所需存储设备的容量非常大，并且各个数据库的数据还在不断的增加。
在传统的图书馆存储系统中，这些海量数据往往分别存储在几台带有SCSI接口的磁盘阵列上。通过局域网连接到客户端以供上网的读者检索。其拓扑图如图1所示。
这种存储方式叫做直接附加存储（Direct Attached Storage，DAS）。在这种方式中，存储设备是通过电缆直接连接服务器。I/O请求直接发送到存储设备。它依赖于服务器，其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统。每台服务器单独拥有自己的存储磁盘，容量在分配困难。没有集中管理解决方案，并且在用户数量增加或者服务器在提供服务时，其相应速度就会变慢出现瓶颈。这种存储方式难以适应现代图书馆的发展。
3 主流网络存储技术
目前网络存储技术最为成熟和应用最广的有以下两种：即网络附加存储（Network Attached Storage，NAS）和存储区域网络（Storage Area Network，SAN）。
在NAS结构中，存储系统不再通过I/O总线附属于某个特定的服务器或客户机，而是直接通过网络接口与网络相连，由用户通过网络来访问。拓扑图如图2所示。
NAS实际上是一个带有瘦服务器的存储设备，不过把显示器、键盘和鼠标等设备省去。NAS用于存储服务可以大大降低存储设备的成本。另外，NAS中的存储信息都是采用RAID方式进行管理的，从而有效地保护了数据。
在访问资源方面也非常方便，用户访问NAS和访问一台普通计算机的硬盘资源一样简单，甚至可以设置NAS为一台FTP服务器，这样其他用户就可以通过FTP访问NAS中的资源了。
在管理方面也可以通过网页浏览的方式进行管理。NAS的优点有很多，如安装使用方便、性价比高、易于升级维护、安全性好。但在实际的应用过程当中，其不足也是显而易见的，如占用局域网带宽、传输能力有限，直接影响前台应用系统响应速度，并且在扩展性方面受到一定限制。
SAN是通过专用高速网将一个或多个网络存储设备和服务器连接起来的专用存储系统，未来的信息存储将以SAN存储方式为主。SAN的文件系统是基于LUN（Logical Unit Number，逻辑单元）的，由SAN存储交换机组成一个存储网络。其拓扑图如图3所示。
SAN主要包含FC SAN 和IP SAN两种。FC SAN的网络介质为光纤通道（Fibre Channel），而IP SAN使用标准的以太网。
光纤通道是一种存储区域网络技术，它实现了主机互联，企业间共享存储系统的需求。可以为存储网络用户提供高速、可靠性以及稳定安全性的传输。光线通道是一种高性能高成本的传输。FC-SAN存储技术是一种高性能的存储方案，但也存在着一些不足，如必须使用专用的光纤通道产品，价格比较昂贵，对于中小型单位搭建FC SAN往往存在资金不足现象，而且光纤通道传输距离有限，无法搭建更加灵活的远程存储系统。
IP SAN是在传统IP以太网上架构一个SAN存储网络把服务器和存储设备连接起来的存储技术，它把SCSI协议完全封装在IP协议之中。简单地说，就是把FC SAN中光纤通道解决的问题通过更为成熟的以太网来实现。它利用廉价、货源丰富的以太网交换机和线缆来实现低成本、低风险基于IP的SAN存储。可以说基于iSCSI技术的IP SAN是一种更经济的存储解决方案。
4 基于IP SAN的网络存储系统设计方案
IP SAN存储解决方案有着广泛的行业适用性。IP SAN技术有其独特的优点：节约大量成本、加快实施速度、优化可靠性以及增强扩展能力等。采用iSCSI技术组成的IP SAN可以提供和传统FC SAN相媲美的存储解决方案，而且普通服务器或者PC只需要具备网卡，即可共享和使用大容量的存储空间。
与传统的分散式之恋存储方式不同，它采用集中的存储方式，极大地提高了存储空间的利用率，方便了用户的维护和管理。所以通过分析主流存储技术各自的不足与可取之处，我们采用IP SAN技术来构建数字图书馆网络存储系统。其拓扑图如图4所示。
为了保证查询业务24小时不间断，所以我们在设计网络存储系统时要充分考虑到链路的冗余。因此，以两台交换机为核心构建IP SAN网络存储系统，两台交换机一用一备，其他服务器如数据库服务器、图书馆管理系统服务器等也均为一用一备。其中，主交换机或服务器宕机时备用交换机或服务器马上进行接管，这样就大大减少了单点故障对业务的影响。各种异构平台服务器组成的服务器系统通过线缆分别汇集到两台交换机上，直接和磁盘阵列交换数据。为了防止有可能发生的数据灾难，我们要对数据进行备份，磁盘阵列上的备份数据放入磁带库中。
5 结束语
数字图书馆的网络存储系统建设是一项庞大复杂的系统工程，面对海量的数据资源，既要保证数据完整安全的存储，又要确保访问的高效。基于IP SAN技术构建的网络存储系统可以对数字图书馆的大量数据进行有效的存储和管理，实现了系统的双机自动切换以及数据的集中存储高效访问。同时，IP SAN存储可以提供全面的数据保护和恢复功能。另外，在复制与备份过程中对应用不会产生任何影响。相关的应用情况表明，IP SAN存储系统可以达到数字图书馆高效集中存储数据的要求。
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作者简介：
刘婷（1984-），女，北京人，硕士，北京妇产医院工程师，主要从事网络管理和数据库维护工作。
