NAS资料库在紫坪铺电厂的应用

莫 瑶， 马 跃 利， 何 克 忠

(紫坪铺水力发电厂，四川 都江堰 611830)

0 引 言

随着计算机技术的发展和存储介质容量的大幅度提升,利用互联网、局域网及移动端进行数字化资料存储与访问已是大势所趋。在这样的技术背景下，紫坪铺电厂通过对目前主流存储方案的对比，最终选择NAS网络存储系统来搭建电厂的资料库，NAS资料库建成后，各种资料得以妥善保存并能够及时共享。除资料存储外，NAS网络存储系统提供的附加功能，如邮件服务、流媒体播放功能等。

1 资料存储的发展历程

自人类结绳记事以来，记录方式不断地发生变化，承载这些记录的载体也随之变化。从可用于书写的动物皮毛、纸张到计算机单机存储、云存储，存储技术经历了革命性的变化。

计算机诞生后，数字化存储技术应运而生，由最初的单机存储体系发展到网络云存储体系，资料存储技术飞速发展。随着云存储的快速发展和广泛应用，各种智慧系统的不断成熟，人们对于数据存储的要求越来越高，呈现大容量、高带宽的要求[1]。不仅是存储方式发生了改变，存储的规模也有爆炸似的增长。2006年全球电子形式数据的数据量约为0.18ZB(1ZB=240GB)，2012年达到了2.1ZB。估计到2020年，全球总的数据量将达到35ZB[2]

公用云盘提供的付费存储服务是一种办公资料存储的解决方案。但其存在泄露风险，而且对网络依赖性强，一旦办公使用的局域网与广域网失去连接，将不能进行数据访问。尤其是2016年3月份开始，国内很多云盘服务商陆续关停服务，使人们认识到使用公用云盘的弊端。也正是在这样的网络环境下，NAS以其安全性和稳定性突出的特点逐渐被人们重视。

2 主流存储方案比较

常见的开放系统外挂存储技术有三种，即直接连接存储、存储区域网络和网络连接存储。DAS是把多个存储设备通过数据线直接连接在服务器上，使用硬盘等存储设备来扩充存储容量，数据不能跨操作平台进行访问，在使用用户较多的情况下，访问速度很慢。SAN的存储阵列与服务器主机之间是通过光纤通道交换机连接的，可与一台或多台服务器相连而形成的网络存储结构，SAN可以灵活的扩充存储容量，其数据访问不受操作平台限制。SAN的优点体现在性能和速度上，但构建SAN的代价也是相当昂贵的[3]。

NAS是基于标准网络协议实现数据传输，具备资料存储功能的装置，因此也称为“网络存储器”。它以数据为中心，能够独立运行，摆脱了对服务器主机的依赖，从而降低使用成本和维护成本。因此具有成本低，效率高的特点。从技术原理来说，NAS存储架构是把数据写入工作从服务器本身转移到了NAS存储器上，原本由服务器负责的存储功能改为NAS存储器来处理[4]。从成本和使用环境等多方面考虑，NAS是最适用于搭建电厂资料库的。

NAS基于TCP/IP等协议实现文件级数据存取服务[5]，支持多种操作系统，用户可通过不同的网络协议访问相同的数据。因而NAS设备有很好的兼容性，可用于混合Windows / Linux / Mac OS 的局域网内。

NAS硬件构成：NAS主要由主机和大容量存储硬盘构成。核心控制部分一般由NAS生产厂家成套供应，包括：CPU、内存、硬盘接口和网卡等。中央处理器分为ARM和x86两种服务体系，两者的处理速度有明显的差异，x86服务体系处理速度快，适合办公环境使用。大容量存储硬盘的容量，决定了NAS能够存储数据资料的多少，以办公环境为例，多采用4-10TB的硬盘。

NAS软件构成：不同厂商的NAS配套软件功能基本相同，均有较高稳定性的I/O吞吐率，并能满足数据备份、设备管理等要求。以紫坪铺电厂使用的群晖718+为例，其基于Linux内核开发的DSM系统，可以实现多种数据资料的管理。

3 电厂资料管理存在的不足

以紫坪铺电厂检修部为例，在NAS资料库应用之前，数据、资料的管理存在诸多不足。在没有先进的资料管理系统支持下，这些问题很难解决。

3.1 资料数量多、更新频繁

检修部作为电力生产设备的管理部门，技术资料数量多，系统镜像等文件占用空间又很大，部门资料汇总后可达TB级。设备改造、程序修改、数据取用等工作决定了技术资料需要频繁更新。一旦更新，更新者需通知所有人用新版本替换旧版的资料，否则就无法保证现场工作使用的是最准确的资料。因此，仅使用PC来管理如此体积庞大、构成复杂的资料是不可行的。

3.2 安全机制低

由于个人的使用习惯和个人的计算机安全意识的不同，使得个人电脑安全性无法得到保障。在这种情况下，重要资料很容易因硬盘故障而丢失或者被计算机病毒感染。权限管理作为共享文件安全使用的前提，往往被使用者忽略，在这种条件下使用共享功能，就容易发生访问者误修改，误删除被访问文件的情况。针对不同的用户名一一设置权限工作量很大，即使权限设置完成，也仅限于相同操作系统的计算机访问。

3.3 资料查询不便

移动存储、即时通讯软件传输、共享文件夹等方式均存在的资料管理模式下，资料没有在统一的存储空间内归档，想要实现资料的查询，是极为不便的。在局域网共享模式下，访问者经常需要访问多人的共享文件夹才能收集到完整的资料。在这种模式下，资料的查询工作会增加人工成本，降低工作效率。

3.4 外网无法访问

资料管理模式依赖于局域网的存在，外网无法访问。技术人员离开局域网网络环境，只能依靠移动存储等手段查看备份的资料。如果没有事先进行备份，工作中又需要查看，就只能依靠他人发送，同样会降低工作效率。

除上述不足之外，没有先进的资料管理系统，还会存在办公耗材的浪费，文件通知不及时，汇总工作耗时长等诸多问题。

4 NAS资料库在电厂的应用

为解决上述问题，满足电厂对资料安全存储和共享应用的需求，通过对比不同存储方案，紫坪铺电厂于2017年搭建了NAS资料库。

根据使用规模，存储容量等方面的需求，最终选择了2台群晖DS 718+作为NAS资料库，在电厂推广使用。

4.1 NAS资料库硬件组成及网络连接

群晖DS 718+搭载Celeron J3455四核心处理器Turbo Boost最高2.3 GHz，读取速度可达226 MB/s，写入速度可达184 MB/s。在20-30人同时访问NAS的情况下依然能够流畅工作。考虑到电厂资料重要性，每套DS 718+配备了2块6TB NAS专用硬盘，构建raid1存储模式，系统可在一个磁盘故障时，自动切换到镜像磁盘上工作，而不需要重组失效的数据。

技术资料对于电力生产来说至关重要，为进一步保障技术资料的安全性、完整性，在一台NAS资料库已使用raid1存储模式的前提下，还配置了另外一台群晖DS 718+作为备份机，对资料进行双重备份。正常情况下，工作机为主用，备份机实时备份工作机上的内容，工作机故障时，备用机变为主用。

群晖DS 718+具有双网络适配器，结合电厂办公网络双交换机的配置，每台NAS分别接入2个交换机，确保单一交换机或者网络故障，不影响NAS的使用。搭建后的NAS资料库网络结构，如图1。

图1 紫坪铺电厂NAS资料库网络连接

4.2 NAS资料库访问方式

NAS资料库既可在局域网网络环境下访问，也可在广域网网络环境下访问，访问方式包括：(1)使用浏览器访问File Station，这种访问方式不受操作系统限制，是一种快速安全的网页式管理工具，不用进行任何复杂设置，即可进行直观的拖放操作。(2)使用Cloud Station软件进行文件夹同步，保证个人电脑指定文件夹下的内容与NAS资料库中的内容同步更新。(3)在局域网环境下，使用Synology Assistant将NAS资料库共享文件夹在“我的电脑”中映射为网络磁盘，进行本地化访问。(4)在智能手机、平板电脑等移动端通过APP访问。

4.3 NAS资料库权限管理

NAS资料库中，管理员根据各部门或班组需求，为其在根目录下建立一个共享文件夹，并设定访问权限。以电厂检修部为例，部门成员对“030_检修部部门”具备读写权限，下设班组成员可在文件夹内指定的子文件夹下具备读写权限，其余子文件夹可设置为仅有读取权限或者不可见,如图2。班组文件夹设定为班组长可读写，电厂其余员工仅可读取等等。这样就保证了资料更新后的及时共享和安全共享，规避了文件被误修改、误删除的风险。

图2 NAS资料库用户访问权限

4.4 NAS系统安全性

NAS资料库在内网和外网均能访问，所以必须具备很高的安全性。根据网络中常见的一些攻击模式和漏洞，NAS资料库管理员可设置连接到特定服务或网络端口的白名单，即可基于IP地址定义访问权限。当一个 IP 地址多次非法登陆后，此IP地址将进入黑名单，被禁止再次登陆。

4.5 NAS系统邮件服务

NAS系统搭建后，可通过安装MailServer邮件服务器，实现NAS资料库成员内部收发邮件功能。使用邮箱进行文件通知、工作安排，不仅能够提高工作效率，还可节省大量的办公耗材。

NAS系统功能强大，在资料管理应用的基础上，还可在流媒体服务、虚拟机搭建等方面进一步开发。

5 结 语

随着计算机技术的发展和存储介质容量的大幅度提升,利用互联网、局域网及移动端进行数字化资料存储与访问已是大势所趋。作为传统能源行业的电厂，如何在新技术的浪潮下顺应时代发展，提高办公效率，已经成为电厂内部亟待解决的问题。紫坪铺电厂根据自身特点，对比主流存储方案，最终选择NAS网络存储系统来搭建电厂的资料库，解决了以往电厂资料存储工作中存在的资料多、安全性差、共享不便等问题，实现了资料管理的数字化、网络化，确保了资料存储的安全性、保密性和共享的及时性。