基于FreeNAS搭建網絡存儲系統

張光勇

摘 要：文章論述了使用NAS存儲利用iSCSI解決虛擬化條件下重要數據及服務器相關日志等數據備份的問題。文章重點研究了基于IP網絡的網絡存儲備份系統，使用iSCSI技術，將網絡存儲設備本地化使用，優化存儲結構，降低數據備份耗時、數據丟失的風險，提高了數據的安全性。

關鍵詞：NAS； iSCSI； CHAP；網絡存儲 隨著學校信息化建設的推進，信息技術在教學和科研中的作用越來越大，面向全校提供信息系統、在線教學等多種應用系統服務，這些系統運行于不同的物理機器上，位置分散，維護難度較大。數據中心通過使用虛擬化技術，能夠減少數據中心計算設備的數量，大幅提升數據中心IT效率，減少了數據中心運營成本，提高系統的可靠性、靈活性以及易用性。與此同時，大量的舊服務器資源被閑置，并未得到充分有效的利用。使用FreeNAS技術、利用網絡存儲可方便地解決重要數據及服務器相關日志等數據備份的問題。

1 數據備份的現狀

在當前信息社會時代，數據被認為是數據中心當中最寶貴的資產。正因為如此，從文件系統到數據庫系統等各種信息必須時刻備份保護，以防丟失。不管數據在物理服務器還是在虛擬服務器的存儲介質上，它們都要被保護起來，同時要保持可用性。在虛擬化服務器系統中，雖然一臺存儲設備能夠完成備份任務，但對上面運行著多個虛擬機的服務器進行備份很可能會影響整個系統的性能。

虛擬化環境下，由于服務器的使用在增加，所用的相應資源在減少。備份應用是資源消耗大戶，它們會消耗大量服務器的輸入/輸出、CPU 和內存資源，使得服務器不再具有大量的閑置資源可供備份使用。同時， FC-SAN或IP-SAN資源的價格相對比較昂貴，我們基于開源的FreeNAS，建立一套高性價比、成熟可靠的網絡存儲系統，滿足了學校數據中心數據存儲和備份的需求。

2 NAS和FreeNAS

網絡接入服務器（Network Access Server，縮寫為NAS）是遠程訪問接入設備。NAS 網絡連接存儲，將儲存設備連接到現有網絡上，提供數據和文件服務，與客戶通信通常采用NFS、CIFS協議。

NAS是網絡存儲領域重要的發展方向之一，它通過基于IP網絡的網絡文件協議如NFS、CIFS等將存儲空間連接到IP網絡上，向各種客戶端提供文件服務。NAS存儲系統的特點是通過基于IP網絡的網絡文件協議向多種客戶端提供文件級I/O服務，客戶端可以在NAS存儲設備提供的目錄或設備中進行文件級操作。當一個用戶或應用程序試圖訪問文件時，經過解釋的I/O請求被重定向到網絡傳輸路徑。這些I/O請求經過IP網絡傳輸到NAS服務器端，由那里的網絡文件協議接收，隨后解包并處理客戶端和塊設備的映射關系，最后將正常的I/O操作請求交給服務器上的文件系統處理。

FreeNAS是一套免費的NAS服務器，它能將一部普通PC變成網絡存儲服務器。該軟件基于FreeBSD、Samba 及PHP，支持CIFS 、FTP、NFS protocols、Software RAID （0，1，5） 及web界面的設定工具。用戶可通過Windows、Mac、FTP、SSH 及網絡文件系統 （NFS）來訪問存儲服務器。

文中將著重講解虛擬化平臺下，使用FreeNAS為各個虛擬主機提供存儲空間的過程，實現服務器文件及訪問日志的備份。

3 FreeNAS的安裝和初始設置

FreeNAS是開放源代碼軟件，本文以FreeNAS 8.3.1 64Bit 版本為例，介紹如何部署以及 ISCSI服務端、客戶端的詳細安裝、調試過程。

3.1 FreeNAS的安裝

（1）首先將 FreeNAS安裝盤放入光驅中，并選擇從光驅引導。

（2）引導完成，出現安裝選項，選擇第一項“Boot FreeNAS[Default]”，以默認方式安裝 FreeNAS。

（3）下一步，進入到安裝選項，選擇 “Install/Upgrade to hard drive/flash device，etc.”，選擇OK后，開始進行安裝。

（4）下一步，選擇安裝的磁盤，FreeNAS8.0版之后，為了提高數據的安全性，用于部署系統盤的剩余空間將不再用作存儲空間的用途。為避免磁盤的浪費，推薦將 FreeNAS部署在移動存儲介質上，本文中將系統部署在250G硬盤上，另有兩塊硬盤做存儲介質。

（5）選擇好磁盤后，系統提示用于安裝的磁盤將擦除所有的分區信息，詢問：“是否繼續”，選擇“OK”。

（6）開始安裝，這時狀態欄有安裝進度，達到100%后，系統安裝完畢。

（7）安裝完畢后，提示移除光驅介質并重新啟動機器，選擇“OK”，返回到安裝選項界面，選擇3，“Reboot System”，重新啟動電腦。

（8）系統重新后，進入控制臺，首先進行管理地址的配置。選擇“（1）”，配置網卡接口地址。

（9）首先選擇網卡，按照提示依次IPV4地址的配置，配置完成后，選擇“（6）”，配置DNS，然后重新啟動電腦。配置好管理 IP（如：172.18.1.111/24）之后，通過瀏覽器可以管理FreeNas，進行后續參數的配置。

（10）重新啟動后，使用瀏覽器訪問配置好的IP地址，首先進行認證，默認用戶名為“admin”，默認密碼為“freenas”。

（11）默認語言是英語，可以在配置選項中更換語言，點擊“System”，選擇“Settings”，更改Language選項，選擇“Simplified Chinese”，重新刷新頁面即可。

圖1 FreeNAS管理界面

3.2 配置FreeNAS的iSCSI服務。

（1）在硬盤菜單中選管理，點擊右側的“+”號，進入添加硬盤界面。依次選擇要添加的硬盤。

（2）格式化硬盤，依次選擇“硬盤”、“格式化”。

（3）創建存儲卷，進入“存儲”選項點選“創建 ZFS 卷”進行創建。

（4）選擇“服務”中的“iSCSI 設置”選項，進行ISCSI 服務配置。依次配置服務入口、配置發起端、配置授權訪問用戶、配置目標、配置目標機、配置范圍，按從左往右的順序依次進行操作。

（5）開啟 iSCSI 服務開關，即可啟用 ISCSI 服務。要使用網絡存儲，需要在客戶端的操作系統上完成相應的配置。

3.3 為客戶端添加iSCSI服務。

本文以Windows Server 2008為例，介紹如何添加iSCSi設備（Windows XP、Windows 2003需要額外安裝連接器程序。Windows2008內建了iSCSI Initiator，在Administrator Tools中可以找到iSCSI Initiator的控制臺程序。

（1）在iSCSI發起程序窗口，選擇“發現”選項，點擊“發現門戶”，在彈出對話框中輸入目標iSCSI的IP地址，如果設置了CHAP驗證，需要點選“高級”，進行CHAP登陸選項的設置。在VMWARE EXSI系列中，添加iSCSI設備必須設置CHAP驗證。

（2）進入“目標”選項，點擊“刷新”按鈕，目標機如果正常發現會出現在列表中，選中“iqn.2011-03.org.example.istgt：zgy”，點擊“連接”，彈出對話框點選“確定”，即可添加相應的iSCSI設備。

圖2 iSCSI發起程序

（3）打開“服務器管理器”，選擇“存儲”中的“磁盤管理”，點選新添加的iSCSI設備，對其初始化、新建分區等操作。至此，iSCSI在Windows2008中，可以像本地磁盤一樣使用了。

圖3 磁盤管理

4 結束語

利用基于IP網絡的網絡存儲方式，合理配置閑置的IT資源，很好的解決了存儲資源緊張的問題，使資源得到了充分利用。在虛擬化環境中以SAN存儲為主，以NAS存儲為輔助， 山東理工大學數據中心基本上保證了數據的高度完整性和數據零丟失。隨著互聯網的快速發展，網絡數據信息呈現爆炸式的增長趨勢，NAS存儲在存儲領域的使用將越來越廣泛。

參考文獻

[1]王和平，陳慧，劉茜.巧用FreeNAS搭建網絡存儲及備份系統[J].企業技術開發.2012（29）.

[2]華碩服務器搭配FreeNAS構建企業存儲系統[J].信息技術教育.2007（11）.

[3]任建奇.基于iSCSI的虛擬存儲系統設計與實現[D].西北工業大學，2006.

[4]FreeNAS Setup and User Guide.http：//doc.freenas.org/index.php/Main_Page.