信息技術(shù)存儲管理第2部分：通用架構(gòu)-編制說明

1、國家標(biāo)準(zhǔn)信息技術(shù)存儲管理第 2 部分：通用架構(gòu)（征求意見稿）編制說明一、工作簡況(一) 任務(wù)來源根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會關(guān)于下達(dá)2019年第一批國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃的通知，信息技術(shù)存儲管理第 2 部分：通用架構(gòu)（計劃號：20190810-T-469 ）由華中科技大學(xué)主辦，由全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。( 二 ) 主要起草單位和工作組成員本文件主要起草單位：華中科技大學(xué)、中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司、易安信信息技術(shù)研發(fā) （北京）有限公司、四川長虹佳華信息產(chǎn)品有限責(zé)任公司、特斯聯(lián)（北京）科技有限公司、小米通訊技術(shù)有限公司、杭州海康威視數(shù)字技術(shù)股份有限公司。( 三 )

2、主要工作過程本文件主要工作過程如下：1. 2018年5月，全國信標(biāo)委信息技術(shù)設(shè)備互連分會 （TC28/SC25）召開工作組會議決定提交 信息技術(shù) 存儲管理 第2部分：通用架構(gòu)立項建議及標(biāo)準(zhǔn)草案。2. 2019年3月，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會下達(dá) 2019年第一批國家標(biāo)準(zhǔn)制修訂計劃的通知， 批準(zhǔn)制定信息技術(shù) 存儲管理 第2部分：通用架構(gòu) 。3. 2019年4月，全國信標(biāo)委信息技術(shù)設(shè)備互連分會 （TC28/SC25）秘書處組織召開了標(biāo)準(zhǔn)項目啟動會，組建了標(biāo)準(zhǔn)編制組，明確了標(biāo)準(zhǔn)制定原則，就標(biāo)準(zhǔn)范圍、標(biāo)準(zhǔn)大綱、時間節(jié)點進行討論，并且制定工作計劃。4. 2019年4月底，標(biāo)準(zhǔn)編制組組長單位華中科技大學(xué)組織召

3、開了工作組第一次全體會議， 向工作組成員單位代表介紹了 2018年信息技術(shù) 存儲管理 第2部分：通用架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)項目立項等相關(guān)工作，并就標(biāo)準(zhǔn)草案的制修訂方法、分工方案、時間節(jié)點和后續(xù)工作計劃等進行了討論，在會議結(jié)束后立即啟動了本文件草案的制修訂工作。5. 2019年5月至 6月，標(biāo)準(zhǔn)編制組開展了信息技術(shù) 存儲管理 第2部分：通用架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)草案的第一輪制修訂工作。由華中科技大學(xué)收集、整理和匯總各成員單位對標(biāo)準(zhǔn)草案所提出的修改意見，在完成對所有意見進行預(yù)處理工作的基礎(chǔ)上， 標(biāo)準(zhǔn)編制組在武漢組織召開了 2019年第一次（本文件曾于 2016-2017年間開展過兩次標(biāo)準(zhǔn)編輯會） 標(biāo)準(zhǔn)編輯會。這次會議共收集到

4、了 263條修改意見，與會專家和代表們對這些意見進行了詳細(xì)的討論和論證，最終采納了其中的 203條，部分采納 / 修改 43條，不采納意見 17條。本輪修訂的內(nèi)容主要集中于對象的相關(guān)性和持久性名稱，規(guī)范了設(shè)備、端口和存儲系統(tǒng)的名稱準(zhǔn)則以及相關(guān)名稱的標(biāo)準(zhǔn)格式，并對代表同一實體的不同對象的相關(guān)名稱等同測試提出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。6. 2019年7月至 8月，標(biāo)準(zhǔn)編制組開展了信息技術(shù) 存儲管理 第2部分：通用架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)草案的第二輪制修訂工作。在華中科技大學(xué)完成對各單位所提出修改意見進行收集、匯總和預(yù)處理工作的基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)編制組通過網(wǎng)絡(luò)會議的形式組織召開了第二次標(biāo)準(zhǔn)編輯會。這次會議共收集到了154條修改意見，

5、經(jīng)過與會專家和代表們的詳細(xì)討論和論證， 最終采納了其中的 123條，部分采納 / 修改 18條，不采納意見 13條。本輪修訂的內(nèi)容主要集中于系統(tǒng)在報告異常情況時可使用的標(biāo)準(zhǔn)消息，討論并確定了標(biāo)準(zhǔn)消息的必要參數(shù)和消息注冊表的格式，同時對存儲管理中采用的保護措施和安全目標(biāo)提出了規(guī)范性的約束。7. 2019年9月至 10月，標(biāo)準(zhǔn)編制組開展了 信息技術(shù) 存儲管理 第2部分：通用架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)草案的第三輪制修訂工作。本輪修訂共收集到了67條修改意見，經(jīng)過預(yù)處理和成員單位的二次意見反饋，最終采納了其中的51條，部分采納 / 修改 4條，不采納意見 12條。本輪修訂主要討論了存儲網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)組件的健康和故障管理相關(guān)

6、內(nèi)容，明確了故障域、運行狀態(tài)和操作狀態(tài)的概念定義，規(guī)范了標(biāo)準(zhǔn)錯誤和警告的標(biāo)志及指示。8. 2020年2月，針對草案稿中存在的編輯性和格式問題，以及系列標(biāo)準(zhǔn)中存在的術(shù)語翻譯連貫性和一致性等問題，同時根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分 標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫，對于條文中所有的圖、表、公式等的格式進行規(guī)范化處理。在這些規(guī)定的基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)編制組對草案稿開展了新一輪的修訂，并形成了標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)審稿。9. 2020年3月，標(biāo)準(zhǔn)編制組按照 標(biāo)準(zhǔn)化工作指南 第2部分 采用國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，在前言部分歸納了存在技術(shù)性差異的條文內(nèi)容，增加了資料性附錄以詳細(xì)闡明技術(shù)性差異的原因并提供實驗驗證。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決

7、的主要問題( 一) 標(biāo)準(zhǔn)編制原則根據(jù)我國存儲管理的發(fā)展現(xiàn)狀，本文件的具體編制原則如下：1. 與國家現(xiàn)行法律法規(guī)及有關(guān)政策相一致；2. 采用重新起草法修改采用 ISO/IEC 24775-2:2014信息技術(shù) 存儲管理 第2部分：通用架構(gòu)；3. 按照 GB/T 1.1 2020給出的規(guī)則起草。( 二) 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容信息技術(shù) 存儲管理標(biāo)準(zhǔn)分為以下八個部分： 1）第 1部分：概述；2）第 2部分：通用架構(gòu)； 3）第 3部分：通用配置文件； 4）第 4部分：塊設(shè)備； 5）第 5部分：文件系統(tǒng)； 6）第 6部分：交換結(jié)構(gòu)； 7）第 7部分：主機元素； 8）第8部分：媒體庫。本文件是信息技術(shù) 存儲管理系列

8、標(biāo)準(zhǔn)的第2部分。本文件規(guī)定了 SMI-S的核心架構(gòu)和協(xié)議，該架構(gòu)主要包括：傳輸在管理系統(tǒng)的組成部分之間交流管理信息；健康和故障管理通過監(jiān)測存儲組件的狀態(tài)檢測故障； 對象模型的一般信息； 名稱 SMI-S如何使用名稱，以允許應(yīng)用程序通過 SMI-S和其它標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)； 標(biāo)準(zhǔn)信息如何向客戶端應(yīng)用程序顯示異常；服務(wù)發(fā)現(xiàn)客戶端用于發(fā)現(xiàn)廣域網(wǎng)范圍內(nèi) SMIS 規(guī)范服務(wù)的技術(shù)； 安裝與升級實施的建議； 合規(guī)性遵守標(biāo)準(zhǔn)要求。標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容包括：1. 建立存儲管理信息的統(tǒng)一描述方法及通信方式的規(guī)范；2. 研制符合國家需要的規(guī)范化存儲管理安全保護機制；3. 建立存儲設(shè)備和系統(tǒng)的管理信息模型和實例。本文件汲取了國際標(biāo)

9、準(zhǔn) ISO/IEC 24775:2-2014 的技術(shù)優(yōu)點，同時對其進行了擴展，使其對存儲設(shè)備的管理從局域網(wǎng)范圍擴展到廣域網(wǎng)，并對SMI-S保持兼容性。 結(jié)合國內(nèi)存儲行業(yè)的應(yīng)用需求，改進了其安全機制、 完善了對國內(nèi)自主研制的存儲產(chǎn)品的兼容和支持，進而提出符合國內(nèi)行業(yè)發(fā)展的存儲管理規(guī)范。三、主要試驗情況分析在以往研究工作中，利用存儲管理的國際標(biāo)準(zhǔn) SMI-S 對異構(gòu)存儲資源的對象化進行統(tǒng)一管理。 SMI-S 的管理架構(gòu)通過 CIM 公用信息模型對各種異構(gòu)的存儲資源進行統(tǒng)一建模，并通過 WBEM定義的接口 Providers 與不同廠家的存儲資源管理模塊進行交互；其中， SMI-S 屏蔽了下層不同的

10、管理接口，向上提供統(tǒng)一的基于 WBEM的管理接口。由于 SMI-S原有的管理架構(gòu)是基于靜態(tài)配置、組播或廣播的管理架構(gòu)，缺乏可擴展性。針對此問題，本文件提出通過結(jié)構(gòu)化對等網(wǎng)絡(luò)（具體是應(yīng)用了一種環(huán)形結(jié)構(gòu)化對等網(wǎng)絡(luò)， Chord）擴展當(dāng)前的 SMI-S 管理架構(gòu)的方法，實現(xiàn)一種更適合廣域網(wǎng)的存儲資源分布式管理方式。為了評估基于 Chord 的存儲資源管理架構(gòu)的可擴展性，以基于層次的存儲資源管理架構(gòu)作為比較對象，從建立資源索引導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)開銷、資源的查詢開銷和節(jié)點的查詢負(fù)載三個方面進行管理架構(gòu)的測試比較。試驗中，基于WBEM Services、JSLP、PeerSim和eXist ，建立了上述兩種基于

11、SMI-S的資源管理架構(gòu)的仿真模型并進行驗證和測試。在建立資源索引所導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)開銷的比較試驗中，將20000個存儲資源信息的 XML文件隨機分配到 2000個Da中，比較兩種管理架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)開銷。試驗結(jié)果顯示，當(dāng)DA的數(shù)目小于 700左右時，層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)開銷低于對等網(wǎng)絡(luò)，而當(dāng) DA數(shù)目大于 700后，隨著節(jié)點數(shù)目的增加， 層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)開銷明顯比對等網(wǎng)絡(luò)的增長要快。對試驗結(jié)果的理論分析也表明，當(dāng)系統(tǒng)中的DA數(shù)目較少時，基于層次的管理架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)開銷稍好于基于對等網(wǎng)絡(luò)的管理架構(gòu)，而當(dāng) DA數(shù)量很大時，基于對等網(wǎng)絡(luò)的管理架構(gòu)的索引網(wǎng)絡(luò)開銷明顯好于基于層次的管理架構(gòu)。在資源查詢開銷的比較試驗中，比較兩種

12、管理架構(gòu)在不同DA數(shù)目下，查詢一個包含 I 條單屬性查詢的查詢集合 Q所導(dǎo)致的平均消息量，查詢的發(fā)起節(jié)點是隨機選取的。試驗結(jié)果顯示，隨著 DA的增加，兩種架構(gòu)下平均消息量都趨向?qū)?shù)級增長趨勢，但是基于對等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的平均消息要略好于基于層次的平均消息。這是因為基于層次的管理架構(gòu)是通過 Bloom Filter建立的路由索引，其依賴于各個 DA中存儲的資源信息的內(nèi)容，存儲信息的分布會影響到路由索引的效率。而基于對等網(wǎng)絡(luò)的管理架構(gòu)不受存儲資源信息分布的影響， 資源無論如何分布， 都會被索引到對等網(wǎng)絡(luò) Chord環(huán)中對應(yīng)的節(jié)點上。在節(jié)點的查詢負(fù)載比較試驗中，產(chǎn)生 5,000 條查詢，設(shè)定 DA數(shù)目為

13、n，比較從 500到5000不同數(shù)目的查詢下， 兩種架構(gòu)中節(jié)點接收到的最大、 次大和第三大的查詢數(shù)目。試驗結(jié)果顯示，在不同查詢數(shù)目下，基于對等網(wǎng)絡(luò)的最大節(jié)點查詢負(fù)載基本上是基于層次架構(gòu)的 60% - 70%，而基于 Chord的次大和第三大節(jié)點查詢負(fù)載大約是基于層次的 50%- 60%左右。對試驗結(jié)果的理論分析表明，對基于層次的管理架構(gòu)的上層節(jié)點，在其左側(cè)或右側(cè)沒有匹配的資源時， 要負(fù)責(zé)把查詢從一側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)到另一側(cè)。 而基于 Chord的節(jié)點只是按順時針方向轉(zhuǎn)發(fā)查詢，不存在查詢的逆時針轉(zhuǎn)發(fā)。故而基于對等網(wǎng)絡(luò)的查詢負(fù)載要明顯小于基于層次架構(gòu)的查詢負(fù)載。以上試驗和分析表明，在廣域網(wǎng)環(huán)境中，DA數(shù)目較大

14、時，基于結(jié)構(gòu)化對等網(wǎng)絡(luò)的管理架構(gòu)在資源索引導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)開銷、資源的查詢開銷和節(jié)點的查詢負(fù)載等三方面都要優(yōu)于傳統(tǒng)的基于層次的管理架構(gòu)，充分驗證了通過結(jié)構(gòu)化對等網(wǎng)絡(luò)可有效增加SMI-S管理架構(gòu)的可擴展性，實現(xiàn)對異構(gòu)存儲資源的對象化統(tǒng)一管理，并減少管理開銷。編制工作組根據(jù)對存儲管理方法的實驗驗證以及國內(nèi)在存儲管理方面標(biāo)準(zhǔn)的空缺情況制定了本文件。四、知識產(chǎn)權(quán)情況說明標(biāo)準(zhǔn)研制過程中未識別出專利。五、產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應(yīng)用論證和預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟效果存儲管理已發(fā)展成為數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域最重要的技術(shù)關(guān)鍵之一。具體體現(xiàn)在存儲網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的部署和應(yīng)用中，對網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)的性能、功能及安全性、可靠性提出了巨大的挑戰(zhàn)，隨之而來的就

15、是存儲系統(tǒng)的規(guī)模化、復(fù)雜化造成對其進行管理的成本越來越高，而存儲管理規(guī)范將有效地幫助這些單位通過統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)管理接口解決多廠商產(chǎn)品互操作性及跨越區(qū)域、多功能的復(fù)雜存儲架構(gòu)的管理問題。另一方面，隨著數(shù)據(jù)價值不斷提升，以及存儲網(wǎng)絡(luò)化不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)遭受的安全威脅日益增多，若在實施存儲管理的過程中缺少安全防范措施， 一旦攻擊者成功滲透到數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，其負(fù)面影響將是無法估計的。如果不從系統(tǒng)和控制的角度審視和設(shè)計安全解決方案，方案本身可能造成新的安全隱患。這要求企業(yè)在特定存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，從存儲系統(tǒng)管理的角度考慮存儲安全性，綜合考慮存儲管理的方法和安全策略。本項目將通過研究并制訂存儲設(shè)備的管理技術(shù)規(guī)范，以用

16、于構(gòu)建大規(guī)模、可擴展存儲系統(tǒng)，滿足當(dāng)前日益增長的信息存儲需求，有力地支撐國內(nèi)存儲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中擬采用引進、消化、吸收、完善的分階段方案，結(jié)合國內(nèi)存儲行業(yè)的應(yīng)用需要加以改進，進而提出符合國內(nèi)行業(yè)發(fā)展的存儲管理規(guī)范。本項目創(chuàng)新性在于：1. 存儲管理安全機制的建立；2. 對國內(nèi)自主研制存儲產(chǎn)品的兼容和支持。3. 在充分吸納國際標(biāo)準(zhǔn) SIM-S的技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上， 提出通過結(jié)構(gòu)化對等網(wǎng)絡(luò)擴展 SMI-S管理架構(gòu)的方法，使其對存儲設(shè)備的管理從局域網(wǎng)范圍擴展到廣域網(wǎng)。通過試驗驗證，經(jīng)擴展的管理架構(gòu)在資源索引的網(wǎng)絡(luò)開銷、存儲資源的查詢開銷和節(jié)點的查詢負(fù)載等三個方面要明顯優(yōu)于國際標(biāo)準(zhǔn)中基于層次的

17、管理架構(gòu)，更加適合廣域網(wǎng)環(huán)境。4. 本文件進行廣域網(wǎng)擴展的同時， 對傳統(tǒng)的 SMI-S保持兼容性，不改變其在局域網(wǎng)環(huán)境中的性能表現(xiàn)。六、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)情況國際上， 2005 年由 SNIA（存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會， Storage Networking Industry Association ） 提出 SMI-S（存儲 管理接 口標(biāo)準(zhǔn) ， Storage ManagementInitiative Specification ）項目并開展了相關(guān)的規(guī)范編制及驗證工作，形成的規(guī)范提交至ISO/IEC JTC 1/SC 25 ，并發(fā)布為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 24775：2007，并于 201

18、1 年和 2014 年分別發(fā)布了該國際標(biāo)準(zhǔn)的第2版和第 3版。ISO/IEC 24775 中的 SMI-S管理架構(gòu)是基于靜態(tài)配置、組播或廣播的管理架構(gòu)。當(dāng)存儲系統(tǒng)包含的存儲資源數(shù)目較多， 分布較廣時，ISO/IEC 24775 的SMI-S管理架構(gòu)很難對分布在廣域網(wǎng)中的存儲資源信息進行有效地收集和維護。本文件使用重新起草法修改采用國際標(biāo)準(zhǔn) ISO/IEC 24775-2:2014 信息技術(shù) 存儲管理 第2部分：通用架構(gòu)，并根據(jù)我國實際情況和需求對國際標(biāo)準(zhǔn)進行了擴展，使其對存儲設(shè)備的管理從局域網(wǎng)范圍擴展到廣域網(wǎng)，同時保持對國際標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。本文件與 ISO/IEC 24775-2:2014 存在技術(shù)性差異，這些差異涉及的條款已通過在標(biāo)準(zhǔn)條文中相應(yīng)位置外側(cè)相比頁邊空白處的垂直豎線（ | ）進行標(biāo)示，并在標(biāo)準(zhǔn)的前言部分進行了歸納，技術(shù)性差異的原因和詳細(xì)的試驗驗證通過增加的資料性附錄 “D 基于結(jié)構(gòu)化對等網(wǎng)絡(luò)的擴展”進行說明。本文件具體擴展