時間：2023-05-29 17:49:38
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇存儲設備，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：MEMS；OS管理；調度算法
一 引言
MEMS(Micro ElectromechanicalSystem，微機電系統)存儲器是一種新型存儲器件，具有高密度、低功耗、非易失、多探針并行訪問等特點，相對于傳統磁盤具有明顯優勢。可以填補RAM和磁盤之間的性能差距，可在計算機系統中承擔多種角色，為新型高性能海量存儲系統結構研究帶來新思路和新方法。
二 MEMS存儲設備的請求調度算法
(一)磁盤的請求調度算法
第一種是最簡單的、性能最差的先來先服務(FCFS)：第二種算法是循環查找(CLOOKLBN)。這種算法是按照LBN升序的方式進行服務，也就是說當所有請求的LBN都落后于當前請求的LBN話，就從涉及到最小LBN的請求開始服務：第三種是最短尋址時間優先(sSTF—BN)，主要思想是選擇具有最小尋址延遲的請求，但是在實際應用中卻很少使用。因為很少有主機操作系統具有用計算實際尋址距離或者預測尋址時問的信息，考慮到磁盤LBN到物理位置的映射的關系，大部分的SSTF算法使用的是最近訪問的LBN和目標LBN之間的距離作為訪問時間的近似，這種簡化對磁盤是有效的：第四種是最短定位時間優先算法(SPTF)，選擇具有最小定位延遲的請求，對磁盤來說，SPTF算法與其它算法顯著的不同在于它需要考慮尋道時間和旋轉延遲。
將四種調度算法應用到Atalalok上，統計隨機負載在不同的請求到達頻率下Atlas l0k的響應時間。FCFS的性能是四種調度算法中性能最差的，同時，FCFS的性能隨著負載請求的增加性能最快達到飽和。SSTFes LBN的性能比CLOOK LBN要好，SPTF的性能最好，而且SPTF性能達到飽和的速度最慢。
前三種調度算法((FCFS CLOOK LBN和SSTFes LBN)可以利用主機的軟件系統簡單有效的實現。考慮到磁盤LBN到物理位置的映射關系，實現這三種調度算法不需要詳細的設備信息，只需要根據請求的LBN號來選擇要服務的請求。SPTF算法通常是在磁盤驅動器的固件中實現，SPTF算法需要磁盤狀態的準確信息、LBN到物理位置的映射信息、尋址時間和旋轉延遲的準確預測信息等。
(二)MEMS存儲設各請求調度算法
為了方便的將MEMS存儲設備應用到計算機系統中，MEMS存儲設備利用與磁盤相同的接口。為了證明現有的磁盤請求調度算法同樣適用于MEMS存儲設備，將上節中四種磁盤的請求調度算法應用到MEMS存儲設備上。多數的請求調度算法，如SSTF LBN和CLOOKLBN，只需要知道LBN的信息，將LBN之間的距離作為定位時間的估計。SPTF算法涉及到尋址時間和旋轉延遲。而MEMS存儲設備只存在x軸和Y軸方向的尋址，沒有旋轉延遲。與磁盤相同的是，尋址時間是一維的，接近一個線性的LBN空間。與磁盤不同的是，MEMS存儲設備在兩個方向的尋址是并行完成的，選擇較大的作為實際的尋址時間。由于x軸方向存在穩定時間，x軸方向的尋址時間總是比Y軸大。如果Y軸的尋址時間比較大，SPTF的性能僅比SSTF略有優勢。利用Disksim。將磁盤的調度算法應用到MEMS存儲設備上，統計不同的請求到達頻率的隨機負載下的平均響應時間。
四種調度算法在MEMS存儲設備上具有和磁盤類似的性能：FCFS性能最差，SPTF性能最好。但是，FCFS和基于LBN的算法之問的差距比磁盤小。因為在MEMS存儲設備尋址時間在整個服務時間中占很大比例。CLOOK LBN和SSTF LBN性能差距要比磁盤小。
三 數據布局策略
(一)小粒度非順序訪問
MEMS存儲設備數據訪問具有與磁盤類似的特性，短距離尋址比長距離尋址要快。與磁盤不同的是，由于彈簧的回復力的存在，使得不同位置上觸動器作用力的影響不同。彈簧作用力對每個tip的訪問區域不同位置的影響。彈簧的作用力隨著sled位移的增加而增大，對于短距離來說定位時間反而較長。因此，在考慮查找小粒度、常用的數據項的時候，除了考慮尋址距離，還要考慮sled距中心位置的距離。
(二)大粒度順序訪問
MEMS存儲設備和磁盤的流傳輸速率相似：Atals 10K的流傳輸速率是17，3-25，2MB／s，MEMS存儲設備的流傳輸速率為75，9MB／s。MEMS存儲設備的定位時間比磁盤低一個數量級，對MEMS存儲設備來說，定位時間對于大批量數據傳輸影響很小。例如：一個256KB的讀請求在X軸不同位置上的服務時間，在1250個柱面的不同請求之間的服務時間僅差10％。同時減少了大粒度、順序傳送的數據對局部性的需求。但是，對磁盤來說，尋址距離是影響尋址時間的重要因素。同樣，對一個256KB大小的請求，長距離尋址時間可以使整個服務時間增加1倍。
(三)雙向數據布局
為充分利用MEMS存儲設備的訪問特性，引入了一種雙向布局策略。小數據存放在最中間的小區域中，大的、順序的流數據存放在外圍的小區域中。這種策略可以采用5X5的網格方式實現。
在假設各個請求內部不存在相關性的前提下，比較雙向布局、“organ pipe”布局和一種優化的磁盤布局的性能。在“organpipe”布局策略中，最經常訪問的文件存放在磁盤最中間的磁道上，使用頻率稍差的文件存放在中間磁道的兩側，最不經常使用的文件存放在靠近最內部和最外部磁道上。這種布局策略對磁盤是優化的，缺點是需要根據文件的使用頻率定期的移動文件，還需要維護文件的一些狀態來記錄文件的使用頻率。
四 MEMS存儲設備故障管理
(一)內部故障
磁盤常見的故障有兩種：可恢復故障和不可恢復故障。MEMS存儲設備也會出現類似的故障。但是，MEMS存儲設備可以采用多個探針來彌補組件故障，包括可能會導致設備不可用的故障。
關鍵詞:主機防信息泄漏;移動存儲設備;信息過濾
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)04-0850-03
Filter the Sensitive Information to Prevent the Information Flowing into the Mobile Storage Device
MA Yun
(School of Information Science and Engineering, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China)
Abstract: Following the rapid development of information construction, the resource of military information becomes the core element. The mobile storage devices such as the USB device and mobile disk are used to exchange information more and more usually because of their convenience. Those devices become one of the major ways of host information leakage. This paper researches that: basing on the AC automatic machine, presents an algorithm with multiple keywords and multiple encoding to filter the sensitive information transmission from host to the mobile storage device and prevent host sensitive information flowing into the mobile storage device.
Key words: host information leakage prevention; mobile storage device; data filtering
由于計算機的普及應用,特別是移動存儲設備的即插即用性和便攜性,大量信息通過移動存儲設備進行傳輸和交換,方便了信息共享,同時也帶來了安全隱患。如果信息中包含大量的內容,一旦泄漏到外界,將造成無法挽回的損失。
如何對移動存儲設備進行安全管理,防止主機機密和敏感信息通過移動存儲設備泄漏,已成為目前所關注的重點。本文通過對主機敏感信息過濾技術進行研究,設計敏感信息過濾算法,并通過實驗驗證算法的效率和有效性,進而實現對通過移動存儲設備傳輸的信息進行過濾,從而達到防止主機敏感信息通過移動存儲設備泄漏出去的目的。
1 信息過濾技術簡介
信息過濾是指從大量的數據信息中過濾滿足用戶特定需求信息的過程,這與信息檢索(Information Retrieval, IR)的工作方式極為相似,都是從用戶的目標出發,就用戶的特定信息需求進行搜索,不同的是信息檢索是在相對靜態的結構化數據庫中對用戶短期的特定信息需求進行的獲得式搜索,而信息過濾是在海量的動態的非結構化或半結構化數據中對用戶長期的特定信息需求進行的過濾式搜索,即信息檢索有相對固定的信息庫和千變萬化的檢索需求,而信息過濾則有著相對固定的用戶需求和動態變化的信息流。在用戶需求的表示和目標上,信息檢索是依據檢索詞的組配來選擇相關條目,而信息過濾則是依據用戶興趣模型來過濾相關的信息 [1]。
2 敏感信息過濾流程
在信息系統中,處理的數據可以是有結構的,也可以是無結構的;可以是數據庫中的具體數字,也可以是文件系統中的文檔;可以是文本,也可以是多媒體。本文中的基于內容的敏感信息過濾算法是指運用基于AC自動機的多關鍵詞多編碼匹配算法對移動存儲設備拷貝的主機信息內容進行敏感信息過濾,防止主機敏感信息傳輸至移動存儲設備。其方法是:設定一定數量的關鍵詞,在移動存儲設備預拷貝的主機信息中進行多關鍵詞匹配,根據匹配算法對移動存儲設備拷貝的主機信息進行過濾。如果匹配成功,則阻止移動存儲設備拷貝信息,反之移動存儲設備則正常拷貝信息。
基于Win32的應用程序是消息驅動的,應用程序所采取的任何動作都依賴于它所獲得的消息類型及其內容;Win32系統提供了一種機制即鉤子(hook),通過它應用程序可以監視系統中的消息傳遞并能夠在它們到達目標窗口之前對其進行處理。
敏感信息過濾利用鉤子機制對寫入移動存儲設備的信息流進行檢索,通過基于內容的模式匹配算法對可能寫入移動存儲設備的主機敏感信息進行過濾,防止主機敏感信息通過移動存儲設備泄漏。
本文選用標準Windows鉤子方式,即用鉤子函數把監視代碼嵌入到系統與目標應用程序之間,其流程如圖1所示。
1)創建并加載鉤子函數。創建一個DLL文件,該DLL中包含用于信息傳輸過濾控制的鉤子函數。將該鉤子函數加載到Explorer進程空間中,監視所有從系統消息隊列發往Explorer的消息。如果攔截到向移動存儲設備寫入文件的消息,則啟動信息過濾過程。
2)對磁盤寫緩沖中的數據流進行過濾。信息過濾過程使用AC自動機匹配算法對磁盤寫緩沖中即將寫入移動存儲設備的數據流進行敏感信息檢索。該匹配算法將在下文詳細介紹。
3)對移動存儲設備信息傳輸進行控制。如果在數據流中檢索到敏感信息,則清空磁盤寫緩沖,并通過警告對話框向用戶提示數據中含有敏感信息,不能拷貝。否則繼續數據傳輸過程。
3 基于AC自動機的多關鍵詞多編碼匹配算法
目前存在多種編碼方式,如ASCII、Unicode、等等,將不同語種的字符空間映射為編碼后的字節進行存儲。而主機信息是按比特方式傳輸至移動存儲設備,所以對傳輸信息的內容進行敏感信息過濾可以采用比特流過濾的方式,這就需要對各關鍵詞的不同編碼方式進行匹配。本文通過構建多關鍵詞多編碼二叉樹(Multiple Keywords and Encoding Model Tree, M2KE-Tree)的方式完成基于AC自動機的多關鍵詞多編碼的匹配算法。
在單模式匹配算法中,典型的有KMP算法[2]和BM算法[3]、蠻力算法(Brute-Force)[4]等。在多模式匹配算法中,Aho-Corasick自動機匹配算法是最著名的算法之一。本文將Aho-Corasick(AC)自動機匹配算法應用于移動存儲設備防信息泄漏的信息過濾中,以提高多關鍵詞敏感信息的檢測效率,同時本文利用二叉樹對AC自動機進行描述。
AC自動機的匹配算法基于一種模式樹[5]。一個模式集的模式樹指的是具備如下性質的一棵樹T:
1)T的每一條邊上都用一個字符作為標簽;
2)與同一節點相連的邊的標簽均不同;
3)對于模式集P,每一個模式p∈P都存在一個節點m,使得L(m)表示從根節點m所經過的所有邊上的標簽的拼湊;
4)每一個葉子節點m'都存在一個模式p∈P使得L(m')=p。
3.1 單編碼二叉樹
設某關鍵詞A的B編碼為1011,將它的編碼以二叉樹來表示,將這個二叉樹稱為A的B編碼二叉樹,其構建過程如2所示。
1)首先建立一個空節點,作為樹的根節點,將第一個比特作為該節點的子節點添加到樹中,設定根節點到該節點的邊的數值為這個比特的值,比特值為0的節點作為父節點的左孩子,比特值為1的節點為父節點的右孩子,如圖2a所示。
2)按照1)中的方式將第二個比特添加為上個比特對應的子節點,由于第二個比特值為0,因此作為第一個比特所對應節點的左孩子,如圖2b所示。
3)將第三個比特添加為第二個比特對應的子節點,由于第三個比特值為1,因此作為第二個比特所對應節點的右孩子,如圖2c所示。
4)將第四個比特添加為第三個比特對應的子節點,由于第四個比特值為1,因此作為第三個比特所對應節點的右孩子,最后一個節點標識為樹的終結點,如圖2d所示。
3.2 多編碼二叉樹的合成
可以根據某個關鍵詞的多種常用編碼分別構建出對應的單編碼二叉樹,然后將這些單編碼二叉樹使用“影像合成”的方法合成為該關鍵詞的多編碼二叉樹;使用同樣的方法將多關鍵詞所對應的多編碼二叉樹合成為一棵多關鍵詞多編碼二叉樹,作為匹配算法的模式樹。
下面以一個實例來描述該過程,取“信息”“保密”兩個詞作為關鍵詞,分別針對常用的Unicode、UTF8進行樹的構建,為了便于描述,用上述編碼的最后四比特來演示多關鍵詞多編碼樹的構建過程,“信息”進行Unicode編碼的最后四位是“0000”,進行UTF8編碼的最后四位是“1111”,“保密”進行Unicode編碼的最后四位是“1011”,進行UTF8編碼的最后四位是“0110”。如圖3所示,圖中a、b表示關鍵詞“信息”的Unicode、UTF8編碼所構建的單編碼二叉樹;圖中c、d表示關鍵詞“保密”的Unicode、UTF8編碼所構建的單編碼二叉樹。
將圖3的a、b按照“影像合成”的方法疊加合成為關鍵詞“信息”的Unicode、UTF8編碼所對應的多編碼二叉樹;將圖3的c、d按照“影像合成”的方法疊加合成為關鍵詞“保密”的Unicode、UTF8編碼所對應的多編碼二叉樹;將關鍵詞“信息”的多編碼二叉樹和關鍵詞“保密”的多編碼二叉樹采用“影像合成”的方法非合成為這兩個關鍵詞的多關鍵詞多編碼二叉樹(M2KE-Tree),如圖4所示。該樹將作為對關鍵詞“信息”、“保密”進行基于比特流的匹配算法的模式樹。
3.3 AC自動機匹配算法
該算法的基本思想:在預處理階段,把M2KE-Tree的各個節點作為狀態,根節點作為初始狀態,葉子節點作為終態,增加兩個功能函數DD轉向函數g和實效函數f作為轉移函數DD將M2KE-Tree擴展成一個樹型有限自動機。
由M2KE-Tree擴展所得的AC自動機M是一個六元組:
M=(Q,∑,g,f,q0,F)
1)Q是有窮狀態集(M2KE-Tree上的節點);
2)∑是有窮的輸入符號集{0,1};
3)g是轉移函數,該函數定義如下:
g(s,a):從當前狀態s開始,沿著邊上標簽為a的路徑所到達的狀態。如果(u,v)邊上的標簽為a,那么g(u,a)=v;
4)f(不匹配時自動機的狀態轉移)也是轉移函數,該函數定義如下:
f(s):當w是L(s)最長真后綴并且w是某個模式的前綴,那么f(s)就是以w為標簽的節點;
5)q0∈Q,是初始狀態(根節點,標識符為0);
6)F?哿Q,是終結狀態集(以模式為標簽的節點集)
這樣,在比特流檢索模式的過程就轉換成在M2KE-Tree中的查找過程,在檢索一個比特流T時,從M2KE-Tree的根節點開始,沿著以T中每個比特為標簽的路徑向下查找:
1)若自動機能夠抵達終態v,則說明T中存在模式L(v);
2)否則說明T中不存在模式。
以圖4為基礎,構造出來的自動機如圖5所示,其中虛線為f函數,實線為g函數,細圈為自動機各個狀態,粗圈為終態,雙圈為初始態。
整個AC自動機匹配算法的輸出是一個布爾值,如果輸出為TRUE,說明比特流中存在與模式相匹配的串,該比特流中可能包含敏感信息,應拒絕寫入移動存儲設備;如果輸出為FALSE,則說明比特流中不存在與模式相匹配的串,該比特流中不包含敏感信息,寫入移動存儲設備。
AC自動機匹配算法利用有窮自動機將二進制運算轉換成自動機的狀態轉移。當一個長度為n bit的數據T進行掃描,由于對于T中的每個比特,每次僅使用g函數和f函數中的一個,因此在模式匹配階段時間復雜度為O(n×k),其中k為整個M2KE-Tree建立的AC自動機個數。
3.4 算法實驗
本文對KMP算法、BM算法、蠻力算法、以及AC自動機算法在同等條件下分別進行單模式和多模式的測試。考慮到磁盤傳輸速度不是勻速等原因,不考慮算法的運行時間,只考慮比特流中符號的比較次數。
實驗1進行單模式測試,使用大小為512bit隨機產生的二進制比特流,對單模式字符串“1101”進行匹配,結果如表1所示。
實驗2進行多模式測試,使用大小為10192bit隨機產生的二進制比特流,對多模式字符串“1101,1011,0011,0100”進行匹配,結果如表2所示。
由實驗結果可以看出,雖然AC自動機匹配算法在單模式匹配情況下,匹配速度沒有BM算法快。但是,在多模式匹配中每一個比特平均比較次數明顯比其它三個算法小,而且模式越多,這個優點越明顯。在敏感信息過濾中,往往需要進行多模式匹配,因此,基于AC自動機匹配算法的敏感信息過濾具有較高的實用價值。
4 結束語
本文對基于內容的敏感信息過濾算法進行設計,重點對匹配算法進行了深入分析,在此基礎上提出了基于AC自動機的多關鍵詞多編碼匹配算法,并對算法進行了實驗。基于AC自動機的多關鍵詞多編碼匹配算法具有小巧、速度快等優點,實現了主機敏感信息過濾,有效防止主機敏感信息的泄漏。
參考文獻:
[1] 符敏慧.基于文本的信息過濾模型[J].圖書館理論與實踐,2006(2):43-45.
[2] 閔聯營,趙婷婷.BM算法的研究與改進[J].武漢理工大學學報:交通科學與工程版,2006,30(3):528-530.
[3] Boyer R S,Moore J S.A Fast String Searching Alogrithm[J].Communications of the ACM,1997,20(10):762-772.
對于硬盤而言，在持續高速數據存儲中，關鍵是它的持續數據傳輸速率（sustained transfer rate）能否滿足要求。目前，15000r/min的小型計算機系統接口SCSI（Small Computer System Interface）硬盤，總線數據傳輸速率為80～320MB/s，持續數據傳輸速率大于40MB/s。而PC機普遍配置的IDE硬盤，雖然它的總線數據傳輸速率可以達到33～100MB/s，但持續數據傳輸速率只有15MB/s左右，性能低于SCSI硬盤。
本文設計了一種專用高速硬盤存儲設備，它脫離微機平臺實時將高速數據送入SCSI硬盤，持續存儲速率可達35MB/s（使用Seagate公司生產的ST336752LW型硬盤）。
1 SCSI總線及硬盤
SCSI是美國ANSI9.2委員會定義的計算機和外設之間的接口標準，最初是以磁盤存儲設備為主，但由于它的靈活性、設備獨立等特點，使之不僅在磁帶設備、打印設備、光盤驅動設備等外設中得到普遍應用，也在許多I/O設備和計算機網絡、計算機工業控制等領域不斷發展。隨著外設速率的不斷提高，SCSI的性能幾乎每5年提高一倍，目前Ultra320 SCSI總線數據傳輸速率可達320MB/s。
SCSI是設備無關的輸入輸出總線，可以掛接多達8個以上的設備。對于SCSI總線上的設備，如果是任務的觸發者，則稱為啟動設備；如果是任務的執行者，則稱為目標設備。通常啟動設備先選擇一個目標設備，繼而由目標設備決定繼續控制總線或釋放總線，直到完成任務。本文的專用高速硬盤存儲設備采用單啟動、單目標結構。
SCSI硬盤在標識硬盤扇區時使用了線性的概念，即硬盤只有順序的第1扇區、第2扇區…第n扇區，不像IDE硬盤的“柱面/磁頭/扇區”三維格式。這種線性編排方式訪問延時最小，可加快硬盤存取速率，尤其在持續大容量數據存儲時，所顯現的優勢較明顯。目前，操作系統內部也使用線性編號的扇區，其目的是加快介質存取速度，加大介質訪問容量。
綜上所述，該專用高速硬盤存儲設備使用SCSI總線不僅數據傳輸速率高，而且在需要時可以增加設備中的硬盤數量來擴展存儲空量，甚至可以把硬盤替換為其它SCSI存儲設備。
2 系統結構設計
為了實現SCSI協議和硬盤存儲，一般需要有微處理器、DMA控制器、SCSI協議控制器、數據緩存器等硬件支持和相應的軟件控制模塊。
·微處理器用來控制設備中各部件的工作，實現設備本身的特定功能。該專用高速硬盤存儲設備實現數據的持續高速存儲，要求處理數據的速度高。通常這些需要傳輸和處理大量數據的設備均選用數字信號處理器DSP作為微處理器。同時，SCSI協議中許多復雜的控制功能也需要這個微處理器來實現。
·傳送大量數據大多會采用直接存儲器訪問DMA（Direct Memory Access）方式，因此需要獨立的DMA控制器或選用內置DMA控制器的微處理器。出于簡化電路和提高速率的考慮，該設備采用復雜可編程邏輯器件CPLD構造了一個獨立的DMA控制器。
·要實現SCSI協議需要有SCSI協議控制器。DSP中通常不會集成SCSI協議控制器，因此一般情況下，需要選擇通用的SCSI協議控制器，輔助DSP實現SCSI協議和通信。
·在設備的輸入接口部分，需要有數據緩存單元。普通的存儲器在寫入的同時不能讀取；采用雙口隨機存儲器RAM雖然可以解決并發訪問的問題，但它必需的雙邊地址譯碼又是不可忽視的問題。對于單純的數據存儲設備，不需要對數據做壓縮、信號分析等預處理工作，緩存單元在結構上相當于先進先出（First In First Out，FIFO）隊列，先到的數據先被存儲。所以采用專用FIFO芯片，可以去掉復雜的緩存器譯碼電路，大大簡化系統設計。而且，采用專用FIFO芯片，整個設備從外部數據接口看來，就是一個寫不滿的FIFO，也大大簡化了對設備數據接口的操作。
專用高速硬盤存儲設備的框圖如圖1所示。圖1中各方框表示一個基本模塊，括號中文字表示具體實現的器件，虛線左側部分不屬于設備模塊。
該高速硬盤存儲設備設計中向處理器選用了TI公司生產的TMS320F206，SCSI協議控制器選用了Qlogic公司生產的FAS368M，DMA控制器和其它外圍邏輯轉換電路選用了ALTERA公司生產的CPLD器件EPM7064。
TMS320C206是TI公司生產的CPLD器件EPM7064。
TMS320C206是TI公司生產的TMS320系列單片數字信號處理器中的一種低價格、高性能的定點DSP芯片。該芯片功耗低，處理能力強，指令周期最短為25ns，運算能力達40MIPS，片內具有32KB的閃爍存儲器和4.5KB的RAM，是最早使用閃爍存儲器的DSP芯片之一。由于閃爍存儲器具有比ROM靈活、比RAM便宜的特點，因此使用TMS320F206不僅降低了成本、減小了體積，同時系統升級也比較方便。
FAS368M是與SCSI-3標準完全兼容的SCSI協議控制器，它支持啟動設備與目標設備兩種模式，同步數據傳輸速率為40MB/s。另外，FAS368M支持最大50 MB/s的快速DMA數據傳。由于采用分離的微處理器總線和DMA總線結構，因此能以較高速率產生響應而不會造成瓶頸效應。
3 硬件電路及功能描述
TMS320F206、FAS368M、EMP7064和IDT7208之間的具體連接線路如圖2所示。
3.1 FAS368M的信號及內部寄存器說明
圖2中FAS368M的主要信號和控制邏輯如下：
·ACK、ATM、BSY、CD、IO、MSG、REQ、RST、SD0～15、SDP0～1、SEL及其差分信號，都是FAS368M與SCSI總線的接口信號。
·CS信號是讀寫FAS368M內部寄存器片選信號。
·RD、WR是FAS368M內部寄存器的讀寫信號。
·FAS368M的TNI端對應TMS320F206的外部中斷INT1，當其有效時，表明有錯誤產生（如校驗出錯）、一個事件需要服務（如FAS368M作為目標設備被選中）或已結束某服務（如DMA結束）。
·DREQ，FAS368M使DREQ有效向DMA控制器（EPM7064）發出DMA傳輸請求。
·DACK，EPM7064對FAS368M DMA請求信號DREQ的響應。
·DBWR，DMA數據寫信號。當DREQ和DACK信號均有效時，EPM7064控制該信號和緩存器IDT7208的RD信號，實現數據從IDT7208向FAS368M的同步快速傳輸。
FAS368M在TMS320F206的控制下實現所有的SCSI物理協議，包括仲裁、選擇、消息、命令、數據、狀態等各階段規定的信號電平轉化等。在設備中TMS320F206對FAS368M的控制是通過對其寄存器的讀寫來實現的。
·指令寄存器（Command Register），TMS320F206通過向指令寄存器寫入相應指令，實現諸如FAS368M的初始化與復位、SCSI總線分配與復位、SCSI總線各階段的遷移等所有針對FAS358M和SCSI總線的控制。
·FIFO寄存器（FIFO Register）是一個16字的FIFO寄存器，硬盤和FAS368M之間的數據都要通過FIFO寄存器。它有兩方面的用途：當FAS368M通過SCSI總線向硬盤傳送數據和命令時，可以先把要傳送的數據和命令放在FIFO寄存器，等SCSI總線空閑，并獲得總線控制權以后再開始傳送；另一方面，由SCSI總線傳送到FAS368M的數據，也可因為TMS320F206或DMA控制器忙而停止，數據先送到FIFO寄存器空出SCSI總線，等TMS320F206或DMA控制器空閑再從FIFO寄存器讀取數據。
·傳輸計數寄存器（Transfer Count Register）是一個減計數器，它通常用來保存一次DMA命令所要傳輸數據的字節數。
·中斷寄存器（Interrupt Register），FAS368M所有的信息都以中斷的方式通知TMS320F206。TMS320F206通過讀取中斷寄存器和其他狀態寄存儲器判斷FAS368產生中斷的原因，決定下一步操作，從而實現FAS368M對TMS320F206的通信。
3.2 EPM7064內部邏輯和作用
設備中的DMA控制器由CPLD器件EPM7064實現，這主要有下面幾方面的考慮：
（1）設備接口緩存器采用專用FIFO芯片IDT7208，它的數據總線可以和FAS368M的DMA數據總線直接連接，不需要復雜的緩存器地址譯碼電路。因此，DMA控制器不需要數據與地址總線，硬件連線可以大大減少。而配合FAS368M DMA數據傳輸的時序，DMA控制器只需在DMA傳輸請求信號DREQ有效且IDT7208空信號EF無效時，使DMA傳輸響應信號DACK有效，隨后在時鐘信號CLK驅動下連續產生同步的IDT7208讀信號RD和DMA寫信號DBWR，實現從IDT7208到FAS368M的DMA傳輸；反之，則使DMA傳輸響應信號DACK無效，隨后停止產生IDT7208讀信號RD和DMA寫信號DBWR，中斷從IDT7208到FAS368M的DMA傳輸。這些時序邏輯完全可以用一片小的CPLD器件實現，因此選用EPM7064設計了該DMA控制器。
（2）FAS368M支持高達50MB/s的快速DMA傳輸。一般的專用DMA控制器芯片難以勝任，而且專用DMA控制器與FAS368M的連接需要一定的邏輯轉換電路，外圍硬件連線也較多。同時，它還必須在TMS320F206的控制下與FAS368M一起協調工作才能實現DMA傳輸，又增加了軟件的復雜程度。
中圖分類號：TP393.08 文獻標識碼：A文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00
可以說從計算機誕生的那天起，人們就沒有放棄過對其硬件存儲設備的研究，如今一個鈕扣大小的硬件存儲設備的容量大得驚人，這在以前是無法想象的，因為以前只能提供很少存儲空間的硬件存儲設備的體積卻大得可以。
1、計算機硬件存儲設備及其分類
1.1 計算機硬件存儲設備
計算機硬件存儲設備是指用于計算機儲存信息的設備，通常是將信息數字化后再以利用電、磁或光學等方式將數據進行存儲的實體電子設備。存儲設備就像是計算機的“倉庫”，負擔著數據的存儲、調出與存入。
1.2計算機硬件存儲設備有哪些
計算機硬件存儲設備包括硬盤、移動硬盤、內存、光驅、移動光驅、光盤、U盤、記憶棒、記憶卡等。其中硬盤、內存、光驅是最為常用的硬件存儲設備，一臺電腦里可不能沒有它們。硬盤是其內部有若干張硬質磁盤而得名；移動硬盤是將硬盤做成能隨時拆除并攜帶的大容量便攜式硬件存儲設備，它也被叫作便攜式硬盤；內存因其直接參與CPU內部數據的交換而得名；光驅是用來讀取光盤上面的數據而得名；移動光驅與移動硬盤類似，可以隨時攜帶，便于讀取光盤；光盤因其表面涂有若干層能起到保存數據的光感介質而得名；U盤也因U與“優”諧音而被稱作優盤；記憶棒、記憶卡在一些專門的電子設備如手機、相機當中可以見到它們的身影，相當于手機或是相機的“倉庫”。
1.3計算機硬件存儲設備的分類
按存在形式分為可移動式存儲設備與不可移動式存儲設備。可移動式存儲設備有光驅、移動光驅、光盤、U盤、記憶棒、記憶卡、移動硬盤等；不可移動的存儲設備有硬盤、內存等。
按與CPU交換數據的形式分為外部存儲設備與內部存儲設備。外部存儲設備有硬盤、光盤、光驅、移動光驅、U盤、記憶棒、記憶卡；內部存儲設備有內存等。
2、以硬盤為代表的計算機硬件存儲設備的發展狀況
世界上第一塊硬盤是1956年在IBM誕生的，當時只有5MB容量的硬盤卻需要用小車推行；1973年，IBM又推出了首次采用“溫徹斯特”架構，容量達640MB的硬盤，“溫徹斯特”架構也一直延用至今；1991年，IBM磁阻磁頭（MR）硬盤出現，同時硬盤的存儲容量進入GB時代；1993年，IBM推出巨磁阻磁頭（GMR）技術，硬盤的存儲密又上了一個臺階。此后隨著新技術的不斷問世，硬盤的單碟容量不斷攀升，現在1TB、2TB的硬盤已經不足為奇了，之所有有這樣大的突破，全賴當今的硬盤普遍采用了一種名叫“垂直記錄”的技術，從而使得硬盤的單碟存儲密度得到質的飛躍，這還不算完，前不久硬盤廠商希捷還推出了比“垂直記錄”技術更為提高單碟存儲密度的新技術“熱輔助磁技術”，從而使得硬盤容量向60TB邁進成為了可能。硬盤的容量不斷提升著，現在還出現了固態硬盤和混合硬盤，甚至還出現了無線硬盤。未來硬盤將朝著輕、薄、容量大，存儲速度快，易操控、安全性與可靠性更高的方向不斷邁進。
3、網絡存儲及其發展分析
網絡存儲指存儲設備通過標準的網絡拓撲結構（如以太網）連接到一群計算機上。網絡存儲分為：附屬于網絡的存儲即存儲系統不再通過I/O總線附屬于某個特寫的服務器或客戶機，而是直接通過網絡接口與網絡直接相連，由用戶通過網絡訪問；存儲局域網即利用Fiber Channel等存儲協議連接起來的可以在存儲資源和服務器之間建立直接的數據連接的高速計算機網絡。光纖將多個存儲設備和服務器連在一起，形成一個存儲局域網，其中存儲設備共同構成一個存儲池，都能方便地添加到網絡中去，具有較好的擴展性。網絡存儲的主要技術是Jini，它是一種新的網絡體系結構，實現了網絡設備的自發組網，即網絡中的“即插即用”功能。網絡存儲中的附屬于網絡的存儲又分為依賴于服務器和獨立于服務器兩種。存儲局域網是目前最發展潛力的存儲技術方案，未來其發展趨勢將是開放、智能、集成。而附屬于網絡的存儲則是目前增長最快的網絡存儲技術。未來它將與存儲局域網在應用層面實現完美融合，這兩個網絡存儲技術是當今數據備份的主流技術。
4、結語
硬件存儲設備還在不斷向前發展，它將是多元化的，且多種存儲設備并存。網絡存儲是部件級的存儲方法，專注于迅速幫助解決增加存儲容量。網絡存儲通過通過光纖通道連接到一群計算機上，它主要應用于存儲量大的工作環境。網絡存儲還專注于存儲容量大的工作環境，它便于集成，能發問數據的可用性及網絡性能，還可以減輕存儲管理的負擔。
參考文獻
[1]包容玉.計算機存儲設備發展史[M].信息技術出版社,2010.11.
[2]郭宇軒.網絡存儲的產生及發展[J].硬件學習網,2011.07.
5月28日，Dell公司宣布推出全新低價位網絡存儲系統Dell/EMC AX100，以輕松易用的設計和合理的價格提供了其首款針對小型企業和工作組的SAN 解決方案。
作為Dell、EMC聯盟的結晶，2U的Dell/EMC AX100 陣列顯著降低了部署網絡存儲設備的成本和復雜性，可以安裝于直接附加（預置SAN）配置之中，最低配置價格約5萬元人民幣；或用于一整套可升級的SAN配置之中，最低配置價格為8.5萬元人民幣。兩種配置均提供企業級的系統快照、存儲容量配置和陣列管理等特性。該存儲解決方案支持多達12 塊SATA 設備，起始容量為480GB，最高可擴展至3TB。此外，該解決方案還提供用于管理系統部署、自動配置故障轉移和數據備份的軟件。雙控制器和鏡像緩存等冗余特性確保了重要數據的高可用性。同時，客戶還能夠選擇最適合自身業務需求的支持服務。
戴爾（中國）有限公司， 戴爾（中國）有限公司， .cn
－王炳晨
－王炳晨
隨時隨地安全接入Check Point Connectra
5月20日，Check Point公司宣布推出 Check Point Connectra。這是一款具備整合服務器及端點安全保護的SSL VPN遠程訪問功能的硬件安全產品。通過集成Web Intelligence技術，它可以監視Web通信中潛在的惡意可執行代碼，捕捉緩沖區溢出攻擊及其他惡意代碼，還可實現快速數據流監測，吞吐量高達1Gbps以上；通過SSL Network Extender 技術，提供非Web方式的網絡級訪問；獨特的ZoneLab技術可防止用戶身份、密碼及數據被竊取，限制訪問用戶權限。不僅如此，Connectra 還提供了一鍵式遠程SSL 訪問，并把SSL 從服務器移至網關，大大提高安全性能。據介紹，Connectra 可與Check Point 的IPSec VPN混合使用，以滿足用戶各方面數據安全傳輸的需要。由此可見，Connectra 不僅提供安全連接能力，還在此基礎之上提供全面的端點與Web 保護。
Check Point公司，.cn
－李瑋
全新品牌 全力時尚SOTEC 新品亮相
5 月18 日，日本SOTEC 株式會社與中國電子器件工業總公司在北京釣魚臺國賓館舉行題為“優雅之櫻 時尚燃情”的新品會，SOTEC的4款筆記本電腦新品及多款臺式電腦首次亮相。這是自2004年1月9日，雙方成立北京創新中電科技有限公司以來聯手推出的首批產品。
4 款筆記本電腦的型號分別為AP、AQ、WA、AL。AP面向專業人士，是一款兼顧商務和家庭的高端產品，配備了IntelPentium-M 處理器、256MB 內存和60GB硬盤；AQ 強調多媒體性能，配置了DVD刻錄機、電視卡和15.4 英寸屏幕；WA是針對商務用戶的主流需求設計的高性價比筆記本電腦，采用Intel Celeron 處理器和30GB 硬盤；AL 屏幕為12.1 英寸，機身小巧時尚，性價比和便攜性較高，采用AMDAthlon XP-M 處理器和20GB 硬盤。
北京創新中電科技有限公司
－季冰
“奧運品質”五環相扣聯想產品新標準
5 月24 日，聯想召開了以“品質源于實力”為主題的筆記本電腦新品會，推出A500、S620、E600A、S180M等4 款新品，并展示了其筆記本電腦對不同壓力、溫度等環境條件的適應能力，提出聯想筆記本電腦的“奧運品質”。
S620 是目前市場上第一款屏幕可旋轉的迅馳筆記本電腦，在12英寸液晶顯示屏上采用了堅固的金屬轉軸設計。S620機身最薄處僅17.8mm，重1.6kg。該產品配置Intel Pentium-M 1.5GHz處理器、Intel 855GME 主芯片組和集成顯卡。
A500 的機身表面采用了納米噴漆技術，在防紫外線、抵御惡劣天氣、耐腐蝕性、耐沖擊性等方面都表現出色。該機配置Intel Pentium-M 1.5GHz處理器、Intel 855GME 主芯片組、NVIDIA GeForce FX Go 5600 顯示芯片。
聯想集團有限公司，
－季冰
典雅品位 主流性價HP 自由人B2000
HP 公司近日推出一款時尚商務筆記本電腦自由人B2000，其獨特的時尚外觀，商務主流的性能配置，對于講求品位與個性的白領人士頗有誘惑力。
B2000 的機身外觀設計獨具匠心，在機身輪廓設計有45°斜角，配上富于動感變化的立體線條，整個外觀簡約而流暢。 B2000 還選擇了富有質感的“流沙銀”與 “星夜黑”作為機身與鍵盤的顏色搭配，在滿足商務人士對于穩重外觀需求的同時，也令產品充滿了極強的時尚品位。
B2000 采用了Intel Pentium-M 處理器，最高配置的主頻可達1.7GHz，高達 60GB的硬盤、64MB內存、24×的Combo 光驅和3 個USB 2.0 的接口，可以勝任絕大部分商務應用的需求，2個SO-DIMM插槽，還可將內存輕松擴展至1GB。
參考價格：￥10399～13299（根據配置不同）
惠普（中國）有限公司， .cn
－李林芯
POS 平臺也開放NCR RealPOS 30 終端
為滿足國內的中小零售企業的需要，NCR公司推出一款易于安裝的銷售點終端（POS）解決方案，包括新的NCR RealPOS 30終端和NCRNeighborhoodPOS 應用軟件2.0 版本。
高性價比的NCR RealPOS 30 具有高端POS 終端的可靠性和安全性，結構緊湊，提供USB接口，支持Windows和Linux的POS應用。它按照符合業界標準的嵌入式組件制造，使用壽命更長。零售商不僅可以選擇觸摸屏、多種鍵盤和顯示器，還可以連接打印機和條碼掃描儀等。NCR NeighborhoodPOS 基于Windows 系統，支持觸摸屏、傳統鍵盤和顯示器，為零售商提供一個開放的零售POS 系統，適用于各類零售商店自助結賬、條碼掃描以及餐飲服務的收銀系統。
NCR 公司，
－杜飛龍
再接再厲愛國者8 × DUAL 刻錄機
華旗資訊近期推出了一款兼容DVDRW 和DVD+RW兩種格式的愛國者8×刻龍 DVD DUAL刻錄機，使用戶可以根據實際使用情況選擇刻錄模式，而不必再為選購適合刻錄機的特定盤片而煩惱。愛國者8×刻龍 DVD DUAL 刻錄機支持40 × CD、12 × DVD 讀取和40 × CD-R、24 × CD-RW、 4 × DVD-R、2 × DVD-RW、8 × DVD+R 及4 × DVD+RW 寫入，DVD 刻錄速率最高可達10MB/s，充分滿足用戶對大容量數據快速存儲的需求，快速穩定的讀取性能加之高速的CD/DVD 數據刻錄為現代數據存儲與影音娛樂帶來了新的應用空間。
另外，華旗資訊還在近期推出了一款愛國者月光寶盒FM調頻發射器，它能夠通過隨身設備如MP3、CD等，在任何帶有FM 接收功能的播放器中播放指定歌曲。
參考價格：8×刻龍DVD DUAL刻錄機：￥999；
月光寶盒FM 調頻發射器：￥399
關鍵詞：移動存儲設備；文件過濾驅動；讀寫控制
中圖分類號：TP333 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）29-0044-03
隨著USB（universal Serial Bus）技術的發展，計算機的移動存儲介質普遍采用U盤或移動硬盤。Uu盤、移動硬盤因其體積小、容量大、不易損壞、攜帶方便等諸多優點而備受青睞。但在這類移動存儲設備的即插即用和便攜的優點背后也給信息的保密安全問題帶來了巨大的壓力。
調查顯示：在各種安全漏洞造成的損失中，30%-40%是由電子文件的泄露造成的。因此，如何對移動存儲設備進行安全管理，防止信息的泄露已經成為有關部門關注的重點。針對這一情況，我們通過對U盤的存儲機制、U盤讀寫控制等技術的研究，利用文件過濾驅動技術實現對U盤的授權，開發了U盤存儲鑒權認證系統，進一步提升了信息的安全性。
1系統設計方案
研究開發U盤存儲鑒權認證系統的目的是防止外部移動存儲設備未經許可就隨意在主機上進行讀寫。通過了解Win-dows家族操作系統的總體結構、Windows重要的內核組件，主要對文件系統相關的內核組件和與文件過濾驅動技術相關的內核組件進行研究，擬采用基于文件過濾驅動的移動存儲訪問控制方法，該方法通過識別出移動存儲設備，對其讀寫權限進行禁止、瀏覽、只讀、可寫的控制。
考慮到接入主機的USB設備可能還包含有鼠標、鍵盤等，它們大多也是基于USB接口，所以系統首先要對接入主機的USB設備進行識別，以確定是否為移動存ι璞福輝諶范接入主機的是移動存儲設備后再對其進行讀寫權限和使用操作權限的細粒度的控制，即通過文件過濾驅動程序對接入的移動存儲設備進行讀寫控制。總體方案如圖1所示。
由此可見，該系統通過對USB存儲設備的識別定位、移動存儲設備權限識別和控制、存儲設備讀寫控制等幾個環節對主機信息進行防護。
2文件過濾驅動技術簡介
2.1基本原理
過濾驅動屬于內核模式驅動，其依靠掛載在其他驅動上，對某設備發往存在的內核模式驅動的請求進行攔截過濾，可以對設備進行功能擴展或是數據加密等，從而提供附加值。發往目標驅動的I/O（輸入/輸出）操作請求被過濾驅動攔截過濾（過濾指監控、修改功能驅動的數據流或指令），過濾驅動通過使用目標驅動提供的服務或者使用用戶模式、內核模式軟件提供的服務進行功能擴展。開發文件系統過濾驅動是為了提供操作系統不能提供的附加功能，例如操作系統一般對于移動存儲設備來者不拒，用戶可以對移動存儲設備上的文件進行任意讀寫，這在信息安全管理上就是一個漏洞，本文即通過開發文件系統過濾驅動技術，在不改變底層設備驅動情況下，提供新的功能，實現對移動存儲設備的鑒權與管理。
過濾驅動工作原理如圖2所示：
當用戶發出對文件進行讀寫的操作請求，該請求首先被傳給I/O管理器，其先解析文件路徑，找到符合該功能的文件系統驅動程序后進行發送。I/O管理器會在內部的注冊表中遍歷每個文件系統驅動，因此只有通過I/O管理注冊的文件系統驅動才能擁有操作文件的權利。文件系統要和I/O管理器以及其他重要的內核組件進行交互。通過設計和實現文件過濾驅動，將其附加到文件系統驅動之上，就可以在I/O管理器發送IRP（I/O Request Package）給文件系統驅動程序之前截獲該IRP，并根據需要進行定制。文件系統驅動程序只有一個控制設備對象CDO，主要用于接收請求控制文件系統的命令，例如查詢一個卷是否掛載，該訪問請求首先傳遞給I/O管理器，由I/O管理器檢查其是否已掛載，若尚未掛載，則生成掛載IRP，傳遞給文件系統驅動程序的CDO，請求掛載，這時所設計開發的文件過濾驅動程序將攔截并處理該掛載操作。需要說明的是要實現這一目的，文件過濾驅動必須將自己的CDO附加到文件系統驅動的CDO之上，這樣I/O管理器在給文件系統驅動程序的CDO發送IRP之前，將檢查是否有過濾驅動的CDO存在，若有多層過濾驅動，則I/O管理器依據從上向下的順序依次傳遞IRP請求，從而確保每個過濾驅動都有機會處理該請求。
2.2設計實現
通過上述分析可知，要達到對移動存儲設備進行鑒權認證的目的，設計和實現文件過濾驅動是關鍵。而文件過濾驅動的設計實現的一般步驟如下：
1）過濾驅動創建設備對象后附加到目標設備對象，以攔截所有發往該目標設備對象的請求；
2）加載過濾驅動，對截獲的IRP進行處理；
3）建立完成例程，供被附加的設備對象完成IRP時調用；
4）建立刪除例程，在適當的時候從被附加的目標設備對象解除附加。
要實現對USB存儲設備的讀寫功能進行控制，需要創建能對相關的IRP進行攔截、監視、修改的過濾驅動程序，通過比較論證，采用下層過濾驅動模型就能夠實現對USB存儲設備的安全控制。控制流程如圖3所示。
首先創建過濾驅動程序，把想要實現的對IRP操作的函數加入，接著加載過濾驅動程序，過濾驅動安裝到系統里面后，通過對IRP包的攔截過濾，從而實現對USB存儲設備的讀寫操作進行控制。
3系統主要功能模塊
根據設計目的，系統主要包括兩個功能模塊：移動存儲設備識別模塊，移動存儲設備訪問控制模塊。
3.1移動存儲設備識別模塊
可以連接計算機的USB設備包括U盤、USB鼠標、移動硬盤、USB鍵盤等等，從信息安全角度考慮，我們只關心具有文件存取功能的移動存儲設備（主要指U盤、移動硬盤），所以首先要識別插入計算機的USB設備是否移動存儲設備。主要有兩種識別方法，一種是在掛載卷時進行識別，即在USB設備插入后，文件過濾驅動程序要攔截由系統發起的掛載操作，然后通過讀取設備對象的屬性來判斷是否移動存儲設備。另一種方法是在文件讀寫過程中進行識別，即通過對IRP堆棧結構中包含的相關的文件對象中所管理的物理卷設備的屬性的判斷來進行識別
設計實現時，我們采用第一種掛載時識別的方法來判斷是否移動存儲設備。
3.2移動存儲設備訪問控制模塊
訪問控制模塊的控制方法包含兩大類：禁止訪問模式與控制讀寫模式。其中控制讀寫模式又可細分為瀏覽、只讀、可寫三種訪問方式。禁止訪問模式即表示用戶無權對移動存儲設備進行任何操作，從而保護計算機上信息的安全。瀏覽權限下，用戶只能瀏覽移動存儲設備上的文件目錄，但無權讀取移動存儲中的內容。在只讀權限下，用戶只能讀取移動存儲設備中的內容，不能進行拷貝或建立新文檔等寫操作。只有在可寫權限下，用戶才能對移動存儲設備進行正常的讀寫操作。以上各種訪問權限均有相應的應用背景需求。
4系統功能測試
系統功能測試包括過濾驅動程序設備句柄能否準確獲得，動程序是否正確安裝、掛載，功能模塊的功能實現等。其中對移動存儲設備訪問控制功能的實現是系統設計的目標，也是測試重點。測試用到的第三方測試工具包括GenInf、Device-Tree、WinObj等。
4.1禁止模式功能測試
首先通過模式設置界面對計算機進行U盤控制模式設置，如圖4所示：
禁止模式設置成功后插入U盤進行測試。結果如圖5所
在禁止模式下，U盤插入計算機后，系統提示無法訪問U盤。在安裝了保密系統的計算機上插入U盤，系統提示“無法訪問未注冊盤”。
4.2瀏覽模式功能測試
瀏覽模式設置成功后插入U盤進行測試，測試結果如圖6所示：
在瀏覽模式下，U盤插入計算機后，可瀏覽U盤中的目錄結構，但拒絕對文件的訪問。
4.3只讀模式功能測試
只讀模式設置成功后插入U盤進行測試，結果如圖7所示：在只讀模式下，U盤插入計算機后，可以只讀方式查看U盤中文件，對U盤不能進行“寫”操作。
4.4可寫模式功能測試
可寫模式設置成功后插入U盤進行寫的測試，測試結果如圖8所示：
在可寫模式下，U盤插入計算機后，可以對U盤進行正常的讀寫操作。
通過功能測試可知，該“U盤存儲鑒權認證系統”使主機能夠靈活地對外部移動存儲設備的使用進行控制，在一定程度上加強了主機的信息防護，進一步地防范失泄密事件的發生。
云存儲時代來臨
過去十幾年間，中國的經濟、科技實力進步明顯，眾多科技熱詞都隨著這股“洪流”奔涌出來，云存儲就是其中之一。
對于非行業人士，聽聞大數據、云存儲這類字眼，便不由地打個“寒顫”，頓感虛無，但其實不然，云存儲作為新時代的科技產品代表，具有相當強的實用價值。它集成各種存儲設備至一個平臺，為人們服務。
值得一提的是，它提供的還是多樣化且定制化的服務，因此，客戶選擇它也不僅僅是存儲需求的服務，更多的是其中以客戶為中心的隨時可變的多樣化的數據服務。
云存儲的發展軌跡
據百度介紹，云存儲是在云計算概念上延伸和發展出來的一個新的概念，是一種新興的網絡存儲技術，是指通過集群應用、網絡技術或分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。
當云計算系統運算和處理的核心是大量數據的存儲和管理時，云計算系統中就需要配置大量的存儲設備，那么云計算系統就轉變成為一個云存儲系統，所以云存儲是一個以數據存儲和管理為核心的云計算系統。
簡單來說，云存儲就是將儲存資源放到云上供人存取的一種新興方案。使用者可以在任何時間、任何地方，透過任何可連網的裝置連接到云上方便地存取數據。
總的來說，云存儲是一種服務，是一種以計算機科學為載體的新興服務，它可以是一個設備、一個工具、一個網絡接口等等，它的每個部分都可利用存儲作為平臺來進行其他的數據訪問；另外，云存儲還可看做是服務器與存儲設備的疊加，云技術可以大大減少服務器數量、大幅度減少數據傳輸環節、降低系統建設成本，提高工作效率，保證系統的穩定運行。
云存儲的結構模型
云存儲的整體架構也與普通設備大不相同，其不僅僅是單個的硬件組成，而是存在多個系統分布。
存儲層
這是在云存儲系統中最基礎的部分，包含很多存儲設備，利用互聯網技術將這些不同的存儲設備連接起來，構建成存儲設備的管理系統；存儲設備之上是一個統一存儲設備管理系統，可以實現存儲設備的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗余管理，以及硬件設備的狀態監控和故障維護。
另外，該系統還可利用系統中的模塊對設備進行監控和管理。
基礎管理層
基礎管理層是云存儲最核心的部分，它在存儲層之上，也是最復雜的部分，這個管理層利用集群分布的文件系統，實現存儲設備之間的多重工作，使得存儲設備可以提供新的服務，提高數據訪問的可能性，保證數據的安全性；同時，通過各種技術和措施可以保證云存儲中的數據不會丟失，保證云存儲自身的安全和穩定。
應用接口層
應用接口層是云存儲最靈活多變的部分。不同的云存儲運營單位可以根據實際業務類型，開發不同的應用服務接口，為用戶提供不同的服務。
訪問層
任何一個授權用戶都可以通過標準的公用應用接口來登錄云存儲系統，享受云存儲服務。云存儲運營單位不同，云存儲提供的訪問類型和訪問手段也不同。
云存儲的優劣所在
云存儲是一種功能強大、靈活多變的網絡系統，首先其支持多種設備同時為一個客戶服務，任何被授權的用戶都可利用一個簡單的網址登錄其指定的系統，盡享云服務；其次云存儲的容量不再受到單一限制而是根據客戶的需求擴大其容量，在后臺進行設備維修和升級時也不會影響到客戶的存儲內容；再者，使用云存儲還可提高資源利用率，將數據集中起來，用戶可以在任何地點，依靠單機或是移動設備隨時訪問數據，實現網內資源共享和協同工作，減少了傳統的資源交換，提高資源的利用率；另外大大降低、有效減少移動存儲設備的使用，降低了企業成本，最后也是最重要的一點是數據不會丟失。
但需要注意的是，云存儲的順利推行目前也存在著很多問題和挑戰，安全問題是目前最大的一個困擾，因為其接口的公用化導致授權用戶都可以對其數據訪問，這是其便利的一個因素但同時是其最致命的地方。
如果是數據在傳輸的過程中被攔截的話，就會造成數據泄露。雖然目前很多云存儲都采用了加密的手段，但因為增加了訪問的關卡，無疑又造成了訪問的繁瑣性。訪問的速度也是目前云服務無法突破的一個瓶頸，另外，數據的所有權也是云存儲的一大問題。
用哲學的觀點來看這個問題，問題和矛盾是永遠存在的，技術的探索與使用雖然可能會發生各種各樣的故障，但沒有哪一項技術可以做到完美無瑕，我們必須接受這個事實，最好找出問題解決它。
云存儲的交互應用
與存儲聯系最緊密的莫過于數據，我們無時無刻不在產生數據，而且這個量是非常巨大的。但我們鮮有人了解它，甚至知道它，這些數據產生出來需要我們去存儲起來以便后期的挖掘與分析，而這，正好是這兩者的交集所在。
有資料指出，現在創建的數字化信息量超過可用存儲空間的35%，而且這一數字還在逐年上升，那么，今后該用什么“容器”去承載這些大的可怕的數據量呢？云存儲將成主流。
每個技術的興起總是由一個巨無霸企業牽頭，而且，這在眾多科技熱詞身上都得以體現。當然，云存儲也不例外，之前，兩家IT巨頭戴爾和惠普競購3PAR直截了當告訴人們，云存儲是未來的發展趨勢并將成為主流存儲模型。
相關行業人士表示，與傳統解決方案相比，云存儲的成本和復雜性都降低了，并且能夠更好保護數據，即使辦公室著火，異地備份的數據也會安然無憂。因此，這些優勢讓云存儲很快就會受到眾多企業的青睞，道理很簡單，花了最少的錢得到最優的數據保障。
今后，云存儲將會走向一個更加成熟的階段，它所給予的服務將會更加全面和完善。除了數據圈，在每個領域都會有廣泛的應用，雖然現在還面臨很多問題，但在不久后，這塊將是很多行業不可或缺的重要內容。
相關鏈接
云存儲的未來發展
存儲行業中我們近年來聽到最多的聲音就是云。那么云存儲會否成為我們今后的方向，或者未來內部部署存儲會對云存儲構成威脅嗎？Storage Made Easy的CEO Jim Liddle認為公有云將繼續前行，內部部署存儲市場則會逐漸萎縮但不是消失。不過他覺得遷移什么數據到公有云取決于數據的敏感性。就公有云的安全層面考慮，敏感度越低的數據會優先進行遷移，然后隨著企業對公有云信心的增長遷移更多敏感數據。云都是相同的，公有云也一樣。每一個云都有它自身的成本結構，附加費用，優缺點以及對形形數據存儲的適用性。
關鍵詞：數字圖書館；圖書館系統；IP網絡；存儲技術
Abstract: In an increasingly complex network environment of today， the digital library in the adoption of new technologies and efficient use of large-scale storage of information has provided a model. Digital Library has a number of resources， network access， distributed management of the three basic elements. Digital storage infrastructure is an important part of the library， and storage technologies and storage infrastructure， storage structures are an important part. Digital Library storage system is characterized by: with a variety of networks and communications systems linking perfect， with data storage security， in response to the speed and scalability， and to meet the data needs of accessibility.
Key words: digital library; library system; IP networks; storage technology
高校數字圖書館系統中的存儲技術
根據其出現時間的先后，大致可將數據存儲技術的發展分為4個階段:直接附屬存儲(DAS)，網絡附屬存儲(NAS)，存儲區域網(SAN)，IP存儲(IPS)。
1.DAS
20世紀90年代以前，存儲產品大多作為服務器的附屬設備通過電纜直接連接到各種服務器，這種形式即是DAS。DAS完全以服務器為中心，不帶有任何存儲操作系統。DAS方式是長期以來大多數服務器采取的方式。主機通過專用接口與存儲設備相連接，透過RAID技術將這些單個硬盤，按RAID LEVEL組合成更大的硬盤。當主機需要訪問存儲設備時，主機發出指令給存儲設備，存儲設備根據指令進行相應操作，將數據返回給主機，或者將主機傳輸過來的數據寫入到磁盤。DAS中存儲設備可以是磁盤驅動器，也可以是RAID子系統，或是其他存儲設備。
DAS技術的數據安全性差，難以備份/恢復;性能一般，可擴充性差，容量有限;數據被存放在多臺不同的服務器上，難于訪問，不支持不同操作系統訪問。DAS技術成本低廉，易于安裝，但需停止用戶現有系統，且難以維護，存儲利用率低。
2.NAS
20世紀90年代出現了NAS技術。NAS包括存儲部件和集成在一起的簡易服務器管理軟件。NAS是一種將分布、獨立的數據整合為大型、集中化管理的數據中心。NAS通常在一個LAN上占有自己的節點。在這種配置中，一臺NAS服務器處理網絡上的所有數據，將負載從應用或企業服務器上卸載下來。集成在NAS設備中的定制服務器系統可以將有關存儲的功能與應用服務器執行的其他功能分隔開。NAS設備的物理位置靈活，通過物理鏈路與網絡連接。NAS無需應用服務器的干預，允許用戶在網絡上存取數據。
其特點是，易于備份/恢復;性能高，可擴充性強，即插即用，容量無極限;數據被整合并存放在相同的存儲器上，易于訪問，支持不同操作系統訪問。NAS技術成本低廉，易于安裝和維護，存儲利用率較高。
3.SAN
SAN是允許在存儲設備和處理器(服務器)之間建立直接的高速網絡連接，通過這種連接實現只受光纖線路長度限制的集中式存儲。SAN可以被看作是存儲總路線概念的一個擴展，它使用局域網和廣域網中類似的單元，實現存儲設備和服務器之間的互聯。SAN具有高傳輸速度、遠傳輸距離和支持數量眾多的設備等優點。采用了專用的拓樸結構，不能直接使用通用的IP網絡連接各個SAN存儲網絡。目前，多數供應商的SAN解決方案大多采用光纖通道技術，即FC—SAN。
SAN技術的特點是，易于備份/恢復;性能極高，可擴充性強，即插即用，容量無極限;數據被整合并存放在相同或不同的存儲器上，提供統一的用戶訪問視圖，易于訪問，但不支持不同操作系統訪問。SAN技術成本昂貴，需要長時間的設計和安裝，且難以維護，存儲利用率很高。
轉貼于 4.IP存儲
IP存儲技術就是以高速以太網連接為基礎，通過IP協議進行數據交換的存儲技術，它將SCSI協議映射到TCP/IP協議上，使得SCSI的命令、數據和狀態可以在傳統的IP網上傳輸，其支持數據塊形式的I/O訪問和共享存儲。它采用iFCP和iSCSI協議，由于光纖通道已經包含了SCSI協議，這種方法無需重大技術改造，就能滿足SCSI協議的要求。
IP技術的特點是，易于備份/恢復;性能高，可擴充性強，即插即用，容量無極限;數據被整合并存放在相同或不同的存儲器上，提供統一的用戶訪問視圖，易于訪問，支持不同操作系統訪問。IP技術成本低廉，易于安裝和維護，存儲利用率最高。 基于IP的高校數字圖書館網絡存儲建設
在網絡存儲中，FC—SAN在某些方面具有無可比擬的優勢，如性能極高，可擴充性強等，使其能夠滿足數字圖書館大規模數據存儲的需要，但光纖通道存在著成本昂貴和互操作性問題，這是一般高校圖書館所不能承受的。而NAS技術雖然成本低廉，但卻受到帶寬消耗的限制，無法完成大容量存儲的應用，而且系統難以滿足開放性的要求。針對以上技術的缺陷和不足，根據國際上基于IP的存儲設備已逐步上市和日漸成熟的情況，提出了一種既有ANS和SAN技術的優點，又能克服兩者缺點的存儲網方案，即基于IP的SAN。它由兩部分構成，第一部分是利用IP互連設備構成存儲區域網SAN，第二部分是通過SAN中的交換機多路接入LAN回路，形成一種廣義的附網存儲NAS，存儲設備都是商用的NAS設備以及iSCSI設備，或通過轉換橋將SCSI和FC設備轉換為IP接口，接入基于IP協議SAN中。它采用最廣泛的TCP/IP作為網絡協議，既具有NAS易于訪問的特點，又有專用的存儲網絡架構。因此，基于IP的存儲網絡可以利用以太網技術和設備來構建專用的存儲網絡，由于使用了以太網設備，其成本大大低于使用光纖交換機的SAN網絡，而且保持了SAN的傳輸速率高且穩定的優點。用戶在這一技術中，面對的是非常熟悉的技術內容，即IP協議和以太網，而且各種IP通用設備保證了用戶可以具有非常廣泛的選擇空間。事實上，由于IP存儲技術的設計目標，就是充分利用現有設備，使傳統的SCSI存儲設備和光纖存儲設備都可以在IP—SAN中利用起來。隨著帶有IP標準接口的存儲設備的出現，我們可以單純使用本地IP存儲技術，來擴展已有的存儲網絡，或構建新的存儲網絡。以千兆甚至萬兆以太網為骨干的網絡連接，保證了本地IP存儲網絡。由于采用的是IP協議，與LAN和Intemet的連接是無縫的，遠程備份十分方便，效率工作很高。基于IP的SAN在性能及功能上都具有突出的優勢，是目前高校數字圖書館建設中存儲區域方案設計的首選方案。
參考文獻
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2 張偉.網絡存儲技術的發展現狀與應用.福建電腦， 2003(1)
欄目主持人:郭濤提供新聞線索可致電010-88559756
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■ 武家麟
其實,虛擬化技術一直都在我們身邊,無論是操作系統、應用、主機,還是網絡和存儲都有虛擬化技術的影子。
操作系統層面的卷管理器,實際上是基于主機的一種虛擬化功能。在存儲控制器層面實現的RAID保護也是虛擬化技術的一種。即使是在一個物理磁盤內部,將C/H/S地址轉化成LBA地址也用到了虛擬化技術。
存儲虛擬化技術簡化了主機對存儲的識別過程,使得存儲對前端的訪問是透明的。在存儲虛擬化技術的基礎上,卷管理器可以對存儲區域網絡(SAN)中的數據進行統一管理、保護和利用。虛擬化技術的應用不僅使得IT系統的管理更加簡便,使用更加高效,而且數據也更加安全。
企業用戶在進行IT基礎設施規劃時,應該考慮使用存儲虛擬化技術。靈活運用存儲虛擬化技術,可以為企業數據中心構建一個靈活、高效、安全的基礎架構,在此基礎上,還可以實現多重的數據保護。
存儲虛擬化技術可以在SAN網絡層中實現,而且不會占用主機、存儲和應用資源,同時還可以實現系統的線性擴充,達到PB級的存儲規模,滿足數據中心長遠發展的需求。在SAN網絡層實施存儲虛擬化,可以讓用戶輕而易舉地實現對異構存儲環境的管理,EMC、IBM、HDS、惠普等不同品牌的存儲設備可以被統一管理,從而實現靈活的資源調度和動態劃分。卷精簡分配技術可以將存儲設備的平均利用率從20%提高到70%甚至更高,避免存儲空間的浪費,并且可以預分配應用系統的虛擬存儲空間,以滿足未來容量增長的需求,物理磁盤空間也可根據數據量的增長實現動態增長。
在虛擬化平臺上提供的瞬間快照保護和恢復功能,結合快照和備份軟件,可以實現在線數據的備份,同時可以自由調用最新數據給測試主機,以滿足測試、開發的需要。虛擬化技術還可以支持任意存儲設備之間磁盤-磁盤的拷貝和備份,能夠瞬間提供一份與生產系統隔離的卷副本用于備份,從而減輕生產系統的壓力,提高備份效率。在與生產系統完全隔離的情況下,利用虛擬化技術還可以提供數據的測試副本,在保障數據安全的前提下,加快測試與開發的速度。
在虛擬化平臺中,用戶可以實現跨任意存儲平臺的在線數據遷移,并在保證業務連續性的前提下,實現新舊存儲設備的在線更換、數據遷移和對數據進行分級存儲。虛擬化平臺能夠支持超低帶寬的遠距離災備系統,還能夠支持多站點間任意存儲設備互為災備,并且不占用任何主機CPU資源和存儲資源。
利用虛擬化技術,用戶可以在SAN網絡層保證任意存儲設備之間的同步鏡像,確保零數據丟失,還可以在存儲設備出現故障時實現故障設備的自動切換,保證業務連續性,避免數據中心出現單點故障。
一個存儲虛擬化項目的實施可以從很小的規模開始,逐步擴大,其建設成本隨著數據中心規模的擴大而增加。從數據中心總體擁有成本的角度考慮,存儲虛擬化技術的應用削減了企業用于不同存儲平臺和主機平臺的數據保護軟件成本,同時使得數據中心得到了多重數據保護,提高了安全性。
數據中心虛擬化就是打破原始物理結構之間的隔斷，將物理資源轉變為邏輯上可直接調控管理的資源。在完成虛擬化建設后，預計可將各種硬件資源透明地運行在各種物理平臺上，資源的管理都將按照邏輯方式進行，實現資源的自動化分配。依據虛擬化的理論指導，高校數據中心虛擬化分為：服務器虛擬化、網絡虛擬化和存儲虛擬化三個環節。服務器虛擬化的核心思想，就是一種能夠通過區分資源的優先次序，并隨時隨地能將服務器資源分配給最需要它們的工作負載以簡化管理和提高效率，繼而減少為單個工作負載峰值而儲備的資源的方法[2"]。通過虛擬化技術將物理硬件和操作系統分離，使得多個具有不同操作系統的虛擬服務器可以獨立運行在同一臺物理服務器上，最大化的利用硬件資源。首先對服務器虛擬化的各項技術進行分析，再根據高校數據中心的實際情況給出服務器虛擬化的規劃和方案，接著來完成服務器虛擬化的部署，并利用VMware Center Client來監控和管理各個虛擬機的運行情況。
服務器虛擬化的核心思想，就是一種能夠通過區分資源的優先次序，并隨時隨地能將服務器資源分配給最需要它們的工作負載以簡化管理和提高效率，繼而減少為單個工作負載峰值而儲備的資源的方法。通過虛擬化技術將物理硬件和操作系統分離，使得多個具有不同操作系統的虛擬服務器可以獨立運行在同一臺物理服務器上，最大化的利用硬件資源。
首先需要對即將布設虛擬化的服務器硬件資源進行統計，數據中心現有各類服務器若干臺，運行著校內各種應用和業務系統。利用VMware vSphere對服務器進行整合，最大限度的利用現有的服務器資源，對其進行了各項評估，包括CPU、內存和磁盤容量等，結果表明現有的各個服務器資源利用率很低，造成大量資源被浪費。而現有的部分老舊服務器并不適合構建VMware虛擬化平臺，但是可以用作數據存儲。
VMware vSphere本身即包含有一組虛擬網絡元素（vNetwork），該組元素可以讓處于數據中心的各個虛擬機能夠像在物理環境中一樣進行網絡互聯。在這其中就包含有虛擬網絡接口卡（vNIC）、虛擬標準交換機（vSwitch）、虛擬分布式交換機（vDS）和端口組（Port Group）。
根據高校數據中心的的實際情況來完成網絡虛擬化的部署，通過兩臺vSwitch將虛擬機接入到虛擬網絡以實現各虛擬機之間的網絡通信和物理機之間的交互功能。
數據中心存儲系統虛擬化就是讓前端主機脫離對后端存儲設備的依賴，通過中間的虛擬層作為存儲服務的基礎，從而帶來更高的資源利用率、無縫數據遷移等效益。利用VMware vSphere技術可從根本上更好地管理虛擬存儲架構，提高存儲資源利用率和靈活性，減少管理開銷和延長應用程序正常運行時間。
VMware vSphere存儲架構由各種抽象層組成，這些抽象層隱藏并管理物理存儲子系統之間的復雜性和差異。在VMware vSphere中，ESX/ESXi存儲器指的是多種物理存儲系統（本地或聯網）上的存儲空間，主機使用該存儲器存儲虛擬機磁盤，分為本地存儲器和聯網存儲器。其中，聯網存儲器由ESX主機用于遠程存儲虛擬機文件的外部存儲系統組成。通常主機通過高速存儲器網絡訪問這些系統。網絡存儲設備將被共享。網絡存儲設備上的數據存儲可同時由多個主機來訪問。
數據中心存儲系統虛擬化就是讓前端主機脫離對后端存儲設備的依賴，通過中間的虛擬層作為存儲服務的基礎，從而帶來更高的資源利用率、無縫數據遷移等效益。利用VMware vSphere技術可從根本上更好地管理虛擬存儲架構，提高存儲資源利用率和靈活性，減少管理開銷和延長應用程序正常運行時間。
存儲的虛擬化，就是在抽象化底層的存儲設備后，繼而進行統一調控和管理，屏蔽存儲設備的硬件信息，而只保留其統一的邏輯特性，從而實現了存儲系統集中統一的管理。通過應用存儲虛擬化，可以有效解決高校數據中心存儲空間利用率過低的問題，在部署存儲虛擬化之后，可以方便的彈性擴容，大幅提升硬件使用率，其實現技術主要基于主機的虛擬化存儲、基于存儲設備的虛擬化和基于存儲網絡的存儲虛擬化三種，接下來就此三個技術方法分別作進一步討論。
方法一：基于主機的虛擬化存儲
基于主機的虛擬化存儲技術的實現主要依賴于主機操作系統下邏輯卷的管理軟件或在服務器上完成的，經過虛擬化的存儲空間可以跨越多個異構的磁盤陣列，通過將多個邏輯卷進行統一管理調配，屏蔽上層應用對物理磁盤的管理。
由于無需另外添置硬件設備，基于主機的虛擬化存儲成本較低，能夠提升主機的處理器資源利用率，但靈活性較差。因此對于信息系統規模較大，使用的主機類型和應用程序種類較多，且對系統性能和穩定性要求較高的高校來說，并不適合此技術。
方法二：基于存儲設備的虛擬化
基于存儲設備的虛擬化技術依賴于提供相關功能的存儲控制器，對所管理的存儲提供虛擬化。通過?用基于存儲設備的虛擬化技術，可以使多個主機服務器訪問同一個磁盤陣列。
基于存儲設備的虛擬化技術較易實現，易管理，適用于數據量較小，存儲設備單一環境，而對于數據量大，存儲設備種類多，并要求能進行跨設備、跨地域的數據整合和共享的高校數據中心來說，并不適合此技術。
來自IDC的統計數據顯示，2020年，我們身邊能聯網的終端設備將達到260億臺，屆時數據量將達到44 萬億GB，這個天文數字的背后意味著我們將有更多的數據用于保存、拷貝與分享。事實上，在我們使用平板電腦、智能手機時，10個人中有9個便擁有方便的數據訪問與共享需求，特別跨設備使用時，無縫、易用等需求成為了首要需求。
正是移動終端的普及，使得無線存儲設備得以被重視，以往作為有線的補充手段，隨著Wi-Fi、藍牙等近場通信手段得以普及。以切身的例子來說，盡管如今的智能手機、平板電腦在存儲容量上大大增長，超過百GB容量的手機比比皆是。但使用中我們依然發覺，無論多大容量，總會被App、視頻、照片，以及各種七七八八的文件塞滿。盡管當下云存儲已經非常普遍，但從使用習慣上看，人們更信賴于本地存儲；在各種接入方式中，人們也更愿意選擇無線存儲設備。
需求催生革新，以蘋果iPhone為例，想為手機增加更多的存儲容量，用戶需要付出的代價是不菲的；想為自己iPhone擴容的用戶都會面對同樣的問題―支持蘋果接口的存儲設備并不多，所以無線存儲設備成為了首選。事實上，無線存儲早在數年前便有成熟產品推出，比如東芝的FlashAir WiFi SDHC存儲卡、閃迪歡欣暢享無線媒體存儲器等成熟的解決方案，而2015年，眾多存儲廠商無線存儲產品線進一步得到豐富，比如東芝的Transfer Jet傳輸寶SD卡、閃迪的歡欣暢享無線閃存盤都在下半年的季陸續面市，意為搶奪年底圣誕節的黃金季市場。以往年的經驗來看，在這個季度推出的新品均為各大廠商最為重視的產品線，無線存儲產品在廠商心目中的地位由此可見一斑。
除了市場本身擁有強大的需求潛力外，我們也看到本季推出的無線存儲設備在技術上也有足以自傲的地方。比如東芝研發的TransferJet技術，1秒鐘就能實現兩個設備間的文件傳輸，比NFC還要快1000倍以上；而閃迪的全新無線閃存盤，也擁有支持三臺設備同時觀看高清視頻的帶寬，不僅如此，新設備的功耗也大為降低，幾乎不會影響到主設備的續航能力。
正是技術的成熟與移動互聯網的推動作用，帶領無線存儲產品在2015年迅速增長，其速度是任何預測家未曾預料到的。從而帶來的生活方式轉變，也是我們始料不及的。比如無線閃存盤帶來的隨時隨地分享功能，讓我們能夠在長假旅行中，通過無線硬盤同時觀看電影、欣賞美圖，或聆聽音樂；如果在途中拍下的美好圖片，也能通過無線存儲卡與智能手機相連，隨時分享到微信、微博之上，讓分享變得更方便快捷，更符合我們現在的生活習慣。而且通過App，無線存儲產品能夠實現更為人性化的操控與更為強大的擴展功能，溝通PC、Pad與手機等各種設備。
值得一提的是，各個廠商的無線存儲設備遍及閃存卡、閃存盤、移動硬盤等產品線，完全能夠滿足當前市場上所有的細分需求。使用一家廠商的產品，安裝其App便能實現玩勝有線連接的共享功能。但在這個生態鏈上，依舊確失了重要的一環――與有線接口一樣，無線存儲產品的App承擔著操控人機界面、功能擴展等重要功能，但無線存儲的發展歷程遠不及有線，故在無線標準之下，各家根據自身功能的App卻成為了無線共享功能的短板。如果朋友使用的是另一品牌的無線存儲產品，那么則需安裝其App，但是為了實現廣泛共享，在一款手機上安裝多款App顯然是不符合使用習慣的，無線存儲產品的App客戶端同樣需要標準來統一。
無論如何，當前的無線存儲產品已經日益成熟，并且拿下了市場重要的話語權。特別是閃迪等廠商推出的一站式無線解決方案，可兼容不同操作系統、各種尺寸屏幕的設備。隨著用戶通過各種手持設備使用越來越多的數字內容，2015年中大放異彩的無線存儲設備必將成為存儲市場的全新增長點，在未來數年中擁有不可估量的活力。
【關鍵詞】信息資源;存儲技術;固態盤;云存儲
Abstract：Due to expanding the application field of information storage，the network information resources increase rapidly，through the network transmission of information continues to work storage technology is becoming more and more important，it has become the key of the enterprise information construction，This article mainly analyzes the three kinds of network storage technology，namely SAN boot startup technology、storage virtualization technology、application performance extension technology，solid-state disk technology and cloud storage technology are discussed emphatically.it has high reference value to the choice of network storage technology in the enterprise information construction.
Keywords：Information resources;Storage technology;Solid-state disk;Cloud storage
1.引言
進入二十一世紀后計算機和互聯網技術迅速發展，政府、企業和個人均可建立和訪問海量信息。數據是信息的載體，高頻率的網絡數據訪問、視頻會議、多媒體郵件、視頻點播以及數字電視等網絡的應用，迫切需要大容量、高性能的存儲設備。數據存儲網絡化是存儲技術發展的必然趨勢。
2.SAN引導啟動技術
SAN（Storage Area Network―存儲區域網絡）BOOT引導啟動技術是指將服務器的操作系統及應用軟件部署在高性能、高可靠的外置存儲系統中，服務器可以方便的從SAN環境啟動，而不必受限于內置磁盤容量、性能、可靠性和擴展性等的限制。相對而言，傳統的服務器內置磁盤啟動有不少的局限性，不便于系統遷移和數據集中管理。采用服務器，可以有效的解決上述問題，并為新一代數據中心[1]。
2.1 SAN技術在架構和管理方面的優勢
（1）服務器系統整合：在采用刀片式架構的服務器系統中，服務器本身不用配置本地硬盤，這樣可以在有限的空間中集成大量服務器，達到節省空間和節能的目的;
（2）系統盤集中管理和集中的數據保護通過SAN BOOT技術可以將多臺服務器的系統盤集中到存儲設備上進行統一管理，可以充分利用存儲設備的各種先進的管理功能，如：對于同型號的服務器，可以通過卷復制進行服務器的快速部署，還可以通過存儲設備的遠程鏡像功能進行系統容災;
（3）服務器系統故障的快速恢復，一旦SAN BOOT的服務器出現故障，可以很快將其系統卷映射給其它服務器，從而實現快速故障恢復。當然，SAN BOOT也有其局限性：一是需要穩定可靠的存儲系統，而且要求存儲系統和服務器能夠兼容;二是所有服務器從存儲設備上啟動，這對存儲設備的性能要求較高。
2.2 存儲設備高可用性解決方案
（1）存儲陣列設備選用經過主機廠商測試認證過的產品，以確保其兼容性。同時，在存儲陣列設備中采用高可靠的全冗余配置，并在主機與存儲陣列間通過冗余的光纖交換機實現高可靠的交叉冗余連接，以保證SAN BOOT整體的穩定性。
（2）SAN BOOT存儲通常采用高性能的光纖存儲陣列，其前端具有足夠的光纖通道接口和大量的高速緩存來提供高性能。對于虛擬內存等更高性能的服務器本地存儲要求，可通過在存儲陣列或服務器中使用固態盤來滿足。
（3）在保證存儲設備自身硬件可靠性和存儲網絡連接全冗余的同時，通過在SAN BOOT磁盤組中采用高可靠級別的RAID技術、不同存儲設備中的啟動盤映像副本選擇啟動、磁盤陣列鏡像等技術，可切實保證SAN BOOT的可用性，在郵政金融系統邏輯集中項目中，核心業務的存儲系統采用的均是最高端的存儲設備，其自身具備很高的穩定性、可靠性[2]。SAN存儲系統結構如圖1所示：
圖1 SAN存儲系統結構
3.存儲虛擬化技術
存儲虛擬化是針對存儲硬件資源的虛擬化方法的集合，它涵蓋了存儲虛擬池化、邏輯分區、自動分級存儲、自動精簡配置、集群網絡存儲等一系列存儲技術。在郵政金融系統邏輯集中項目中，就運用了存儲虛擬化技術來保障不同應用的存儲需求和服務級別，實現存儲資源利用的最大優化。基于網絡的存儲虛擬化有對稱化和非對稱化兩種方式[3]，如圖2、3所示：
圖2 存儲虛擬化對稱結構
圖3 存儲虛擬化非對稱結構
（1）在對現有存儲設備進行利舊時，應該考慮采用存儲虛擬池化技術將整個存儲網絡中分散、獨立的存儲資源虛擬整合為一個或多個存儲池，可以有效地屏蔽現有存儲環境的復雜性和異構差異，并實現存儲系統的集中管控和數據的統一管理。
（2）對于核心業務應用系統，其存儲需求的特點是高性能、高安全。因此，可通過存儲邏輯分區技術讓多個關鍵應用安全地分享存儲資源，在實現統一管理的同時，可保證各應用所需的服務級別和服務質量。
（3）對于非關鍵業務應用系統，其存儲需求的特點是高性價比且易于管理和擴展。因此，在對現有存儲設備利舊并使用存儲虛擬池化、自動分級存儲技術的同時，可考慮采用存儲自動精簡配置技術來進一步提高存儲資源的利用率。
3.1 存儲虛擬池化技術
存儲虛擬池化技術可將整個存儲網絡中的不同存儲子系統整合成一個或多個可以集中管理的虛擬存儲池，即存儲池可跨多個存儲子系統，并在存儲池中按需建立一個或多個不同的虛擬卷，通過將這些虛擬卷按一定的讀寫授權分配給存儲網絡中的各應用服務器，達到充分利用存儲容量、集中管理存儲和降低存儲成本的目的。
3.2 存儲邏輯分區技術
存儲邏輯分區技術可將單個存儲系統中的資源分隔成多個獨立可配置、可管理的存儲分區，同時每個存儲分區可根據其上應用系統的要求分別設置其所擁有的資源，從而實現多個應用安全地分享存儲資源，并有效保障各應用所需的服務級別和服務質量。在郵政金融信息系統邏輯集中項目中，采用了高性能的存儲系統，并通過邏輯分區技術讓多個關鍵應用分享存儲資源，從而提高了存儲資源的利用率。
3.3 自動分級存儲技術
自動分級存儲技術是根據數據的重要性、訪問頻率、保留時間、容量、存取性能等指標，將數據通過不同的存儲方式（在線、近線和離線）分別存儲在不同性能的存儲設備上，通過分級存儲管理實現數據客體在存儲設備之間的自動遷移。自動分級存儲的工作原理是基于數據訪問的局部性。同時，自動分級存儲技術通過減少非重要性數據在高層次存儲中所占用的空間，還可有效提高整個系統的存儲性能[4]。
在數據分級存儲架構中，分級存儲設備是根據具體應用可以變化的，存儲層級的劃分是相對的，且可分為多種級別。例如：可以在單一存儲設備中采用“固態盤―光纖通道/SAS磁盤―SATA磁盤”這種三級存儲結構，也可以在一個虛擬化存儲環境中采用“高速存儲陣列―低速存儲陣列―虛擬磁帶庫―傳統磁帶庫”這種四級存儲結構，具體采用哪些存儲級別需要根據具體應用需求而定。在郵政金融信息系統邏輯集中項目中，從以下兩方面應用了自動分級存儲技術：
（1）在單一存儲設備中，可將訪問最頻繁、性能要求最高的重要數據放在固態盤組上，將訪問較頻繁的數據放在光纖通道/SAS磁盤組上，并將不經常訪問的數據放在SATA磁盤組上。依據分級策略，自動分級存儲技術可在數據的生命周期內對數據進行適時地降級遷移，通過將活躍度或重要性降低的數據自動遷移到性能、成本相對較低的磁盤上。
（2）結合存儲虛擬池化技術，將分布在不同存儲設備上的“存儲池”層級化。在按服務級別分別提供給不同應用使用的同時，通過自動分級存儲技術來將數據甚至是整個虛擬卷在不同層級的存儲資源間進行在線的自動升級或降級遷移。
3.4 存儲自動精簡配置技術
自動精簡配置是一項針對存儲資源進行自動分配和利用，避免存儲空間被無限制索取、浪費的技術。通常，一組主機或者應用對存儲容量的需求是隨時間而發生改變的，因而為其全額分配的容量在初始階段不能得到充分的利用。精簡配置技術通過存儲虛擬池化技術，可以為不同應用提供一個公用的單一預留容量池。同時，通過創建比物理容量大的邏輯卷，能夠讓管理員給應用或主機配置超出實際物理容量的存儲容量。這樣就大大提高了存儲利用率，有效降低了存儲容量的一次性采購成本，并達到了節約空間和節能減排的目的。
在大幅提高存儲利用率的同時，通過自動擴展已經分配的存儲卷，自動精簡配置技術可顯著提升存儲系統的可擴展性。在郵政金融系統邏輯集中項目中，采用了自動精簡配置技術為非關鍵應用系統動態、按需地分配存儲容量，以優化存儲系統的資源利用率。
4.應用性能擴展技術
應用性能擴展技術可根據應用和時間為存儲資源劃分優先級，并使高優先級主機在數據存取帶寬和讀寫延遲方面獲得最佳性能。應用性能擴展技術提供了端到端的應用系統服務質量控制，通過設置應用所需要的最小平均帶寬或者最大平均響應時間指標，可確保多個應用共享存儲資源時的服務質量要求。利用應用性能擴展技術，可以解決的主要問題：（1）為應用提供端到端的服務水平管理;當多個應用共享存儲系統時，通過設置服務級別來保證關鍵應用系統的性能;（2）動態的監控應用系統的實時性能，查看與服務級別對比的性能歷史數據;（3）調整存儲資源來滿足關鍵應用系統的性能要求。
5.固態盤（SSD）技術
固態盤（Solid State Disk，SSD）是采用固態電子存儲芯片陣列制成的存儲介質，由控制單元和存儲單元（DRAM或FLASH芯片）兩部分組成。固態硬盤的接口規范、定義、功能和使用方法與普通硬盤相同，在產品外形和尺寸上也與普通硬盤一致。相比于普通硬盤，固態盤具有速度快、功耗低、無噪音、抗震動、重量輕等優勢。
5.1 SSD的特點
（1）讀寫速度快：采用閃存作為存儲介質，讀取速度相對機械硬盤更快。固態硬盤不用磁頭，尋道時間幾乎為0。固態硬盤持續讀寫速度超過了500MB/s，固態硬盤的快不僅體現在持續讀寫上，隨機讀寫速度快才是固態硬盤的明顯優勢;
（2）防震抗摔性：傳統硬盤都是磁碟型的，數據儲存在磁碟扇區里。而固態硬盤是使用閃存顆粒制作而成，所以SSD固態硬盤內部不存在任何機械部件，這樣即使在高速移動甚至伴隨翻轉傾斜的情況下也不會影響到正常使用，而且在發生碰撞和震蕩時能夠將數據丟失的可能性降到最小;
（3）低功耗：固態硬盤的功耗上要低于傳統硬盤;
（4）無噪音：固態硬盤沒有機械馬達和風扇，工作時噪音值為0分貝。基于閃存的固態硬盤在工作狀態下能耗和發熱量較低。內部不存在任何機械活動部件，不會發生機械故障。由于固態硬盤采用無機械部件的閃存芯片，所以具有了發熱量小、散熱快等特點;
（5）工作溫度范圍大：一般的硬盤只能工作在5--55攝氏度范圍內，而大多數固態硬盤可在-10--70攝氏度范圍內工作。固態硬盤比同容量機械硬盤體積小、重量輕;
（6）輕便：固態硬盤在重量方面更輕，與常規1.8英寸硬盤相比，重量輕20-30克。由于固態盤沒有磁頭，也不存在機械硬盤的尋道問題，因而啟動和數據隨機讀取的速度非常快，其I/O響應時延也遠低于普通硬盤（1ms以內）。機械硬盤內部結構如圖4所示。
圖4 機械硬盤內部結構
5.2 SSD的基本結構
基于閃存的固態硬盤是固態硬盤的主要類別，其內部構造比較簡單，固態硬盤內主體是一塊PCB板，而這塊PCB板上最基本的配件就是控制芯片、緩存芯片和存儲數據的閃存芯片，固態硬盤內部結構如圖5所示。
圖5 固態硬盤內部結構
（1）主控芯片：主控芯片是固態硬盤的大腦，其作用一是合理調配數據在各個閃存芯片上的負荷，二則是承擔整個數據中轉，連接閃存芯片和外部SATA接口。
（2）緩存芯片：主控芯片旁邊是緩存芯片，固態硬盤和傳統硬盤一樣需要高速的緩存芯片輔助主控芯片進行數據處理。
（3）閃存芯片：除了主控芯片和緩存芯片以外，PCB板上其余的大部分位置都是NAND Flash閃存芯片了。NAND Flash閃存芯片又分為SLC（單層單元）、MLC（多層單元）以及TLC（三層單元）NAND閃存。
企業級固態盤在設計中采用了斷電保護技術和冗余技術，并支持10萬次的持續擦寫（采用SLC存儲單元）能力，可以為使用固態盤的存儲設備提供有效的高可靠性。在郵政金融信息系統邏輯集中項目中，使用了固態盤作為數據庫重做日志存儲載體，顯著提升了重做日志的效率，使得數據庫重做日志沒有成為系統的性能瓶頸。
6.云存儲技術
根據云平臺部署方式的不同，“云”可以分為四種類型：公有云、社區云、混合云和私有云;同時，云服務將主要通過三種交付形態提供：軟件作為服務（SaaS）、平臺作為服務（PaaS）和基礎架構作為服務（IaaS）。云存儲就是將儲存資源放到云上供用戶存取的一種新興方案[5]。
6.1 基本概念
云存儲是在云計算（cloud computing）概念上延伸和衍生發展出來的一個新的概念。云計算是分布式處理（Distributed Computing）、并行處理（Parallel Computing）和網格計算（Grid Computing）的發展，通過云計算技術，網絡服務提供者可以在數秒之內，處理數以千萬計甚至億計的信息。云存儲的概念與云計算類似，它是指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，網絡中大量不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統，保證數據的安全性，并節約存儲空間，如圖6所示。
6.2 云存儲的特點
就如同云狀的廣域網和互聯網一樣，云存儲對使用者來講，不是指某一個具體的設備，而是指一個由大量存儲設備和服務器所構成的集合體。用戶使用云存儲，并不是使用某一個存儲設備，而是使用整個云存儲系統帶來的一種數據訪問服務。所以云存儲不是存儲，而是一種服務。
圖6 云存儲客戶服務結構
6.3 云存儲的分類
云存儲可分為三類：公共云存儲、內部云存儲、混合云存儲。其中公共云存儲可以劃出一部分用作私有云存儲，私有云存儲可以部署在企業數據中心或相同地點的設施上。私有云可以由企業的IT部門管理，也可以由服務供應商管理。
（1）公共云存儲：像亞馬遜公司的Simple Storage Service（S3）和Nutanix公司提供的存儲服務一樣，它們可以低成本提供大量的文件存儲。供應商可以保持每個客戶的存儲、應用都是獨立的、私有的。國內主要有百度云盤、華為網盤、360云盤等;
（2）內部云存儲：這種云存儲和私有云存儲比較類似，唯一的不同點是它仍然位于企業防火墻內部。可以提供私有云的平臺有：Eucalyptus、3A Cloud、聯想網盤等;
（3）混合云存儲：這種云存儲把公共云和私有云/內部云結合在一起。特別是需要臨時配置容量的時候，主要用于按客戶要求的訪問。
6.4 云存儲的結構
云存儲系統的結構模型由4層組成：存儲層、基礎管理層、應用接口層、訪問層。云存儲是SAN引導啟動技術、存儲虛擬化、存儲邏輯分區、自動分級存儲、應用性能擴展、自動精簡配置等技術的綜合應用。
（1）存儲層：存儲層是云存儲的基礎部分。存儲設備可以是FC光纖通道存儲設備、NAS和iSCSI等IP存儲設備，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲設備;
圖7 云存儲總體架構
（2）基礎管理層：基礎管理是云存儲的核心部分，也是云存儲中最難實現的部分。基礎管理層通過集群、分布式文件系統和網格計算等技術，實現云存儲中多個存儲設備之間的協同工作，使多個存儲設備可以對外提供同一種服務，并提供更強大的數據訪問性能;
（3）應用接口層：應用接口是云存儲最靈活的部分。不同的云存儲運營單位可以根據實際業務類型，開發不同的應用服務接口，提供不同的應用服務。比如視頻監控、IPTV和視頻點播、遠程數據備份等應用平臺;
（4）訪問層：任何一個授權用戶都可以通過標準的公用應用接口來登錄云存儲系統，享受云存儲服務。云存儲運營單位不同，云存儲提供的訪問類型和訪問手段也不同。云存儲總體架構如圖7所示。
7.結束語
本文研究了三類計算機網絡系統的數據存儲技術，并重點探討了目前主流的SSD和云存儲等數據存儲新技術，以期解決計算機網絡系統數據存儲容量和傳輸速率等問題。在郵政金融信息系統邏輯集中項目中，通過與存儲智能性能監控技術相結合，應用性能擴展技術可以動態地按需調整各關鍵應用的服務級別和存儲資源，使存儲系統能夠及時地適應具有不同服務級別且動態變化的多個應用的存儲性能需求，從而給各應用提供最佳的性能保證，并提高了存儲系統的利用率。
參考文獻
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