基于web的网络存储服务系统的设计与实现【文献综述】

毕业设计文献综述

计算机科学与技术

基于web的网络存储服务系统的设计与实现

一、前言部分

写作目的： 随着电子技术与网络的发展人们无须带着厚重的公文包到处走动，网络存储（网络硬盘） 的出现使大家的文件保存处理运用更加方面简易。为了更容易在朋友同事同学之间分享信息，为了更好的管理你的文件，网络存储是不二的选择。

有关概念、综述范围：（一）什么是网络存储[1]：存储（Storage）这个词汇，受限于传统的“存储”词义制约，容易被误解为被动的数据保存。实质上，今天的IT用户和专家们都一致认同如下的概念：

（1）存储系统是应用系统的基础框架（infrastructure）。只是奠定了高度可管理、可扩展、兼容何种主机平台、安全、保证数据访问性能、满足多种数据使用要求的存储系统。

（2）存储系统在整个信息生命周期中，即数据的创建、保护、存取、迁移、存档、处置的整个过程中，扮演这管理调度的核心角色。企业IT应用越深入，对存储系统的数据管理能力和功能的依赖性越强。

（3）网络存储的主要形式就是DAS、NAS和SAN。(1)DAS（Direct Attached Storage，直接连接存储）将磁盘阵列、磁带库等数据存储设备通过扩展接口直接连接到服务器或客户端。DAS 以服务器为中心，不带有存储操作系统，即存储设备是服务器的一部分，I/O 请求将直接发送到存储设备。DAS 方式实施比较简单，成本低，见效快。但是存储管理工作比较繁琐，容量不能再分配，性能、扩充性较差。因此该技术已经不能适应当今的存储要求。NAS(Network Attached Storage ———网络连接存储)即将存储设备通过标准的网络拓扑结构(例如以太网) ,连接到一群计算机上,提供数据和文件服务。(2)NAS 是一种专业的网络文件存储及文件备份设备,或称为网络直连存储设备、网络磁盘阵列。一个NAS 里面包括核心处理器、文件服务管理工具、一个或者多个硬盘驱动器用于数据的存储。NAS 可以应用在任何的网络环境当中。主服务器和客户端可以非常方便地在NAS 上存取任意格式的文件, 包括SMB 格式(Windows) 、NFS 格式(Unix、Linux) 和CIFS格式等等。NAS 系统可以根据服务器或者客户端计算机发出的指令完成对内在文件的管理。另外的特性包括:独立于操作平台、不同类的文件共享、交叉协议用户安全性/ 许可性、浏览器界面的操作/ 管理和不会中断网

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络的增加和移除服务器。NAS 将存储设备通过标准的网络拓扑结构连接,可以无需服务器直接上网,不依赖通用的操作系统,而是采用一个面向用户设计的、专门用于数据存储的简化操作系统,内置了与网络连接所需的协议,因此使整个系统的管理和设置较为简单,适用于文件系统和Web 服务系统的存储和共享优化存储,可以有效地管理多用户、多应用的单一数据的共享。NAS 依靠LAN 和WAN 连接标准,使用IP、以太网以及网络文件系统(NFS) 和公共互联网文件系统(CIFS) 等技术,降低了操作和开发的难度。同时,NAS 支持多通信协议,可以在Unix 和Windows 客户机上使用,实现异种机的存储访问。(3)SAN(Storage Area Network ———存储区域网络)是基于FC和IP网络的，他FCP/iSCDI的模块访问协议以块设备的形式提供存储服务，其硬件设备是厂家特定的NSA具有异构平台下的文件共享和低成本等优点，但是在性能和可扩展性方面存在一定的缺陷。因此NA主要用于异构环境下的数据访问、数据迁移、文件共享等场合。SAN以其独特的体系结构和构建技术使它具有高性能和可扩展等优点，但是SAN的异构环境下的文件共享和互操作性方面存在以下缺陷。因此目前主要用整合存储和服务器资源、数据库应用、在线事务处理的低延迟、以及LAN-free backup或server-free backup等场合。

（二）网络存储的优势：

（1）生动的文件展示：图片、声音、视频等多媒体格式的文件，网络硬盘支持在线预览 （2）强大的共享机制：通过WEB浏览器，随时随地访问。 （3）独特的分级管理：与家人朋友或所有网民分享文件、文件夹。 （4）可靠的安全保障：收费用户将享有专业的数据备份、杀毒服务。

（三）Ajax 技术：Ajax( Asynchronous JavaScript and XML)是Web2.0核心之一，它是几项技术按一定的方式组合在一，在共同的协作中发挥各自的作用，它主要包括以下五个方面

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( 1) 基于Web 标准( Standards－based Presentation) XHTML + CSS 的表示; ( 2) 使用DOM( Document Object Model) 进行动态显示及交互; ( 3) 使用XML 和XSLT 进行数据交换及相关操作; ( 4) 使用XMLHttpRequest 进行异步数据查询、检索; ( 5) 使用JavaScript 将各个功能模块绑定在一起．

与传统的Web 应用不同，Ajax 采用异步交互过程．Ajax 在用户与服务器之间引入一个中间媒介，从而消除了网络交互过程中的处理—等待—处理—等待缺点。用户的浏览器在执行任务时即装载了Ajax引擎。 Ajax 引擎用JavaScript 语言编写，通常藏在一个隐藏的框

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架中。它负责编译用户界面及与服务器之间的交互．Ajax 引擎允许用户与应用软件之间的交互过程异步进行，独立于用户与网络服务器间的交流。

有关争论焦点[6]：网络存储实现了数据存储的共享性、管理性和扩展性。但各种存储技术本身都存在着一些问题：NAS 性能低、容量小；SAN费用高、扩展性不佳；IP-SAN 取决于以太网的性能等。因此，随着网络数据量的增加，如何融合各种技术的优势，统一虚拟存储技术， 提高数据的共享性将成为未来网络存储技术要解决的核心问题。

二、主题部分

历史背景[7][8][9]：IT技术的发展经历过三次浪潮: 第一次浪潮以处理技术为中心,

以处理器的发展为核心动力, 产生了计算机工业, 促进了计算机的迅速普及和应用; 第二次浪潮以传输技术为中心,以网络的发展为核心动力。这两次浪潮极大地加速了信息数字化进程, 使得越来越多的人类信息活动转变为数字形式, 从而导致数字化信息爆炸性增长, 进而引发IT 技术的第三次发展浪潮: 存储技术浪潮。在存储技术中, 网络存储技术是其核心部分, 它不仅对IT行业的发展, 而且对其他行业的发展产生了巨大的影响。

在当今复杂的商业环境中，每天都可能面对各种自然灾害和人为灾难的发生，当这些灾难降临时，对于企业的关键业务来说，哪怕是几分钟的业务中断和数据丢失所带来的损失也常常是难以估量的。

从而就有了数据备份的出现。传统的数据备份设备的类型：磁盘、带机、带库等。各种硬件的特点，比较设备的不同，制订不同的备份策略，所产生的效果不同，而且使用的方法也不同。

设备类型决定介质类型：软盘、磁盘、磁带、光盘。

备份介质的单位容量：数据的大小和介质容量的大小决定着备份策略的制订。

备份的速度：由于各种不同的设备类型，进行备份速度也是不相同的，这也是在制订备份策略时需考虑的一个重要因素。

这些传统的备份都易受时间、地点、病毒、成本、操作性、实用性等一系列因素的影响，从而就有了网络存储的出现。

人们现在可以方便地连接到网络，能够在咖啡馆、公园甚至城市中的任何角落实现高速宽带无线连接 — 但是这并不意味着他们的数据也得到持续的良好保护。除了执行预先安排

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的备份任务外，人们一直都没有找到轻松实施数据备份的方法。现在，借助 IBM 的软件，人们可以利用单一、简易的解决方案，连续备份笔记本电脑、台式机或企业文件服务器中的数据。

软件可以在几毫秒内在本地机器上创建一个拷贝，并将另外一个拷贝传输到远程服务器。移动人士可以及时保护和恢复被损坏或误删的文件到任何地方，甚至是以前丢失的文件 — 实现了多层防护。

21世纪是信息时代。在互联网技术及其应用的推动下，网络上的信息资源呈爆炸型增长。海量的信息需要进行处理和网络传输。面对这种局面，传统的数据信息存储架构已力不从心，取而代之的是存储网络技术。 存储网络是一种全新的存储体系结构。它的主要优势是： 超大存储容量，大数据传输率和高可用性。它支持网络协议和存储设备协议，采用面向网络的存储体系结构，提高存储自身的数据管理能力，把信息智能从服务器迁移到网络中的各个设备。另一方面网络技术在经历着迅速的发展，如光纤通道（Fibre Channel）可达到从2Gb/s、4Gb/s、8Gb/s到16Gb/s的传输速度，以太网（Ethernet）可达从1Gb/s、10Gb/s、40Gb/s到100Gb/s的传输速度，Infiniband可达到从2.5Gb/s到120Gb/s的传输速度。这为存储系统向基于网路新型存储形式转变，满足新的应用需求对存储形式的转变，满足新的应用需求对存储系统在高可用、高性能、可扩展、可管理、可共享、低成本等方面提供了条件。可以说计算机存储系统有直连式存储向网络存储发展的必然趋势。网络存储已成为带动信息化产业发展的新的“引擎”，所以被称为是继计算机浪潮和互联网浪潮之后的第三次IT浪潮。

现状和发展方向[10][11][12]:

随着网络技术的迅速发展,通过网络进行传输的信息量呈指数级增长,人类已经进入数字化的信息时代,在社会生活的各个领域,信息扮演着十分重要的角色。据统计,全球每年都要产生10～20 亿GB 的新信息,相当于每人每年要产生250MB 的信息量,这对传统的存储技术形成了巨大的挑战,而对于企业来讲,其业务系统不仅要有高效灵活的数据管理能力还要有灾难事件发生时的容错和恢复能力,由此基于网络和数据库技术的网络存储应运而生。它可以为企业提供超大存储容量、大数据传输率以及高系统可用性的信息存储和共享服务。目前,网络存储技术有以下4 个主要发展方向:NAS(Network Attached Storage) ;SAN(Storage Area Network) ;CAS(Content Address Storage) ;IP SAN (SAN over IP) 。面对新型的数据密集型应用, 网络化的企业应用, 以及因特网的发展, 企业存储的传统方法包括直接存

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