近年來存儲技術(shù)高速發(fā)展,存儲設備價格不斷下降,專業(yè)存儲系統(tǒng)具備了在視頻監(jiān)控行業(yè)廣泛應用的基礎(chǔ)。
視頻監(jiān)控的存儲解決方案和企業(yè)存儲解決方案存在共性,也存在其特殊性?;诖笕萘亢桶踩€(wěn)定性的共性,視頻監(jiān)控分享到IT技術(shù)的發(fā)展,越來越多的監(jiān)控項目采用技術(shù)成熟度較高的網(wǎng)絡存儲方案和性能價格比合理的磁盤陣列,NVR(Network Video Recoder)正成為行業(yè)應用的熱點,總體項目的造價為DVR的2-3倍。
但是在視頻監(jiān)控行業(yè),是否需要應用SAN和NAS來解決視頻存儲資源的共享問題,以及行業(yè)用戶是否具備足夠的資金和技術(shù)來應用這些技術(shù),存在許多需要考慮的問題。
磁盤介質(zhì)的選擇
IDE(ATA/PATA)硬盤由于轉(zhuǎn)速低,可靠性差且無法支持熱插拔等缺點,目前多用于PC工作站和低端服務器,少量用于對性能、可靠性、容量和擴展性要求不高的低端磁盤陣列。
企業(yè)存儲采用的磁盤陣列的磁盤介質(zhì)主要有FC、SCSI和SATA三種(最新的SAS磁盤類似SCSI磁盤,因未普及不再論述),其中SATA磁盤價格明顯低于SCSI和FC硬盤,與FC硬盤相比,每TB可以節(jié)?。?0,000-¥30,000元的費用。而以前只有在企業(yè)級SCSI和FC硬盤中才具有的性能,現(xiàn)在SATA硬盤也可以做到。
基于SATA的企業(yè)存儲產(chǎn)品,具有如下的特點:首先,此類系統(tǒng)在RAID的實現(xiàn)上具有較強的易用性;其次,傳輸速度比IDE(ATA/PATA)磁盤高很多,能夠滿足存儲速度的要求;第三,基于SATA的存儲系統(tǒng)可以支持設備的熱插拔,維護十分簡便;第四,相比高價格的SCSI存儲系統(tǒng),SATA的價格相對低廉是目前性價比最好且最適合超大容量流媒體數(shù)據(jù)存儲的首選介質(zhì)。
RAID級別的選擇
RAID是一種利用大量廉價磁盤進行磁盤組織的技術(shù),價格上,大量廉價的磁盤比少量昂貴的大磁盤合算得多;性能上,使用大量磁盤可以提高數(shù)據(jù)的并行存取速度;可靠性上,冗余數(shù)據(jù)可以存放在多個磁盤上,因此一個磁盤的故障不會導致數(shù)據(jù)丟失。
常用的RAID級別包括:RAID0+1、3、5。RAID0+1是磁盤陣列中磁盤利用率最低、費用最高的RAID方式, 但提供了最高的數(shù)據(jù)可用率,當一個磁盤失效,系統(tǒng)可以自動地替換到鏡像磁盤上, 而不需要重組失效的數(shù)據(jù)RAID 3使用單塊磁盤存放奇偶校驗信息。 如果一塊磁盤失效, 奇偶盤及其他數(shù)據(jù)盤可以重新產(chǎn)生數(shù)據(jù)。 如果奇偶盤失效,則不影響數(shù)據(jù)使用。RAID 3對于大量的連續(xù)數(shù)據(jù),可提供很好的傳輸率; 但對于隨機數(shù)據(jù), 奇偶盤會成為寫操作的瓶頸。
RAID5沒有單獨指定的奇偶盤, 而是交叉地存取數(shù)據(jù)及奇偶校驗信息于所有磁盤上。在RAID5上, 讀/寫指針可同時對陣列設備進行操作, 提供了更高的數(shù)據(jù)流量。RAID 5更適合頻繁隨機讀寫的數(shù)據(jù)。
綜合考慮,RAID5是最好的選擇。
磁盤陣列設備的選擇
在選定SATA作為磁盤介質(zhì)的基礎(chǔ)上,視頻監(jiān)控可應用的主流磁盤陣列包括以SCSI、FC和iSCSI為主機接口的SATA磁盤陣列。
SCSI-SATA盤陣
目前市場上主流的SCSI-SATA盤陣基本上都采用熱插拔模塊化設計,單控制器,每個控制器提供2個Ultra320 SCSI接口作為主機通道,實際帶寬在150-250MB之間,可提供8-24個盤位等不同規(guī)格,不可擴展。SCSI-SATA盤陣技術(shù)成熟,價格低廉(16盤位的市場參考價35000元),單機容量可達6TB,一臺PC服務器一般可接兩臺,總?cè)萘?2T,是目前監(jiān)控行業(yè)應用最多的磁盤陣列。缺點是只能用于直連存儲(DAS),且單體容量有限。[nextpage]
FC-SATA盤陣
FC-SATA盤陣,主要分為低端不可擴展的FC-SATA陣列和中高端可級聯(lián)擴展的FC-SATA盤陣。FC-SATA盤陣具有最全面的硬件冗余、模塊化設計、渦輪散熱系統(tǒng)、LES監(jiān)控模塊、GUI的管理系統(tǒng)等,有些中高端的FC-SATA盤陣還具有強大的數(shù)據(jù)復制管理功能。
低端FC-SATA盤陣:多采用單控制器單柜設計,每個控制器提供2個2Gb FC主機通道,實際帶寬在200-300MB之間,可提供12-16個盤位等不同規(guī)格,不可擴展(16盤位的市場參考價50000元左右)。在視頻監(jiān)控應用領(lǐng)域,因為容量有限,并不適合大容量SAN集中存儲,而作為直連服務器(DAS)應用,與SCSI-SATA盤陣相比,服務器端還需安裝FC HBA(市場價6000元左右)卡,性價比沒有優(yōu)勢。
中端可擴展FC-SATA盤陣:基本上采用雙冗余控制器的主控磁盤柜級聯(lián)擴展磁盤柜的設計方式,系統(tǒng)提供4個2Gb FC主機通道,實際帶寬在300-350MB之間,最大支持124塊磁盤。高端可擴展FC-SATA盤陣,全部采用獨立雙冗余控制器直連或級聯(lián)擴展磁盤柜的設計方式。系統(tǒng)提供8個2Gb FC主機通道,實際帶寬在600-800MB之間,多數(shù)系統(tǒng)最大支持200多塊磁盤,有的甚至能支持到800個磁盤。高端的FC-SATA盤陣一般都提供強大的數(shù)據(jù)復制管理功能。
中高端FC-SATA盤陣:由于其強大的擴展能力,單體容量可達到幾十甚至幾百個TB,不僅能滿足服務器直連(DAS)的大容量存儲應用需求,同時也是中大規(guī)模FC-SAN集中存儲的首選,并且也被廣泛用于大容量NAS的存儲擴展。在視頻監(jiān)控行業(yè)中,當集中存儲容量達到20TB以上,F(xiàn)C-SATA盤陣的性價比優(yōu)勢將會顯現(xiàn)出來,由于其技術(shù)成熟,產(chǎn)品可靠性高,性價比高等優(yōu)勢,已經(jīng)在一些公安、機場、電信、銀行等行業(yè)大規(guī)模視頻監(jiān)控項目上得到廣泛應用。
iSCSI-SATA盤陣
iSCSI-SATA盤陣類似SCSI-SATA盤陣,只是主機通道采用的是千兆以太網(wǎng)接口。市場上iSCSI-SATA盤陣同樣也包括低端和高端兩類設備。
低端iSCSI-SATA盤陣不可擴展,提供2-4個1Gb iSCSI主機通道(可實現(xiàn)鏈路聚合),實際帶寬80MB-150MB,目前有12-16個不同盤位的陣列規(guī)格。極少數(shù)采用高可靠的Cableless模塊化設計;多數(shù)采用的有線纜連接的工控服務器設計,單點故障多,可靠性低。
高端的iSCSI-SATA盤陣基本上都是采用雙冗余控制器,熱插拔模塊化設計,并且可擴展存儲容量甚至系統(tǒng)帶寬性能。目前市場上主流的高端的iSCSI-SATA盤陣主要有:UIT公司的BS3000,Intransa公司的IP5000和華為3COM公司的IX5000,以及NetAPP公司的NAS/iSCSI二合一產(chǎn)品,這些iSCSI陣列在產(chǎn)品性能,可用性,易用性、可擴展性以及數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)復制功能等方面都各有特點。高端的iSCSI-SATA盤陣因為銷量較小,目前價格還居高不下,明顯高于中端FC-SATA盤陣,容量越大,越是明顯。但數(shù)據(jù)管理功能上要比FC-SATA盤陣豐富的多。
在直連服務器(DAS)的應用模式中,iSCSI-SATA盤陣與SCSI-SATA或FC-SATA盤陣相比,不具備明顯的性價比優(yōu)勢。它的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在多服務器共享存儲的存儲局域網(wǎng)(SAN)的應用,使用千兆以太網(wǎng)卡將多臺服務器連接到iSCSI存儲設備上的IP SAN存儲網(wǎng)絡的大好機會使得iSCSI變得簡單和經(jīng)濟. 今天的高速CPU可以在標準網(wǎng)卡以線速運行iSCSI, 并只有很少的CPU占用。板載千兆以太網(wǎng)卡已成為服務器標準件, 因而成本已包含在內(nèi), 管理員已不需要再安裝復雜的iSCSI HBA卡。將標準的網(wǎng)卡和低成本的以太網(wǎng)交換機結(jié)合在一起提供了一個引人注目的比FC顯著節(jié)約成本的解決方案,雖然FC還保持著性能方面的優(yōu)勢。然而, 節(jié)約不僅僅體現(xiàn)在硬件設備方面, 采用iSCSI, IT部門可以繼續(xù)采用現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡專家, 而無需經(jīng)過專業(yè)培訓的人員。這種熟悉的網(wǎng)絡架構(gòu)消除了一個FC SAN復雜性的一個關(guān)鍵問題-維護和管理。
雖然iSCSI在SAN網(wǎng)絡應用上表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢, 但只是解決一半的問題,iSCSI畢竟是一項新技術(shù),其在IP SAN的應用方面仍存在一些需要解決的問題(見下期網(wǎng)絡存儲模式之IPSAN章節(jié))。[nextpage]
網(wǎng)絡存儲模式的選擇
主流的網(wǎng)絡存儲模式包括DAS、NAS、SAN,其中SAN又包括FC SAN和IP SAN。
DAS
DAS(Direct Attached Storage,直接存儲)是指將存儲設備通過SCSI/iSCSI接口或光纖通道直接連接到一臺計算機上。初期被理解為只能用于小型的存儲系統(tǒng),但隨著磁盤陣列容量的不斷擴大,加之PC服務器的廣泛應用,在整個企業(yè)存儲市場,從幾十TB到幾百TB的應用規(guī)模,PC服務器結(jié)合磁盤陣列的模式是最主流和性能價格比最好的方案。
NAS
NAS(Network Attached Storage,網(wǎng)絡附加存儲)是將存儲設備通過標準的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)(例如以太網(wǎng)),連接到一群計算機上。
NAS產(chǎn)品包括存儲陣列和集成在一起的簡易服務器,可用于實現(xiàn)涉及文件存取及管理的所有功能。簡易服務器經(jīng)優(yōu)化設計,可以完成一系列簡化的功能,例如文檔存儲及服務、電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)緩存等等。集成在NAS設備中的簡易服務器可以將有關(guān)存儲的功能與應用服務器執(zhí)行的其他功能分隔開。
這種方法從兩方面改善了數(shù)據(jù)的可用性。第一,即使相應的應用服務器不再工作了,仍然可以讀出數(shù)據(jù);第二,簡易服務器本身不會崩潰,因為它避免了引起服務器崩潰的首要原因,即應用軟件引起的問題。
NAS產(chǎn)品具有幾個引人注意的優(yōu)點。首先,NAS產(chǎn)品是真正即插即用的產(chǎn)品。NAS設備一般支持多計算機平臺,用戶通過網(wǎng)絡協(xié)議可進入相同的文檔,因而NAS設備無需改造即可用于混合Unix/Windows局域網(wǎng)內(nèi)。其次,NAS設備的物理位置同樣是靈活的。它們可放置在工作組內(nèi),靠近數(shù)據(jù)中心的應用服務器,或者也可放在其他地點,通過物理鏈路與網(wǎng)絡連接起來。無需應用服務器的干預,NAS設備允許用戶在網(wǎng)絡上存取數(shù)據(jù),這樣既可減小CPU的開銷,也能顯著改善網(wǎng)絡的性能。
NAS沒有解決與文件服務器相關(guān)的一個關(guān)鍵性問題,即對業(yè)務應用以太網(wǎng)絡的帶寬消耗。
SAN
SAN(Storage Area Storage,存儲區(qū)域網(wǎng)),在最純粹的意義上,是一個單獨的計算機網(wǎng)絡,特點是基于光纖通道技術(shù)(Fibre Channel)的電纜,交換機和集線器,將很多的存儲設備連接起來,再與很多不同的服務器組成的網(wǎng)絡連接起來,以多點對多點的方式進行管理。
SAN使存儲設備真正可以與服務器脫離開,形成一個總的數(shù)據(jù)中心,以多點對多點的方式在網(wǎng)絡上與其它計算機相連。SAN的連接方式比傳統(tǒng)的做法提高了可連接性,并有更好的容錯性。SAN還可以通過采用跟先進的集群技術(shù)將可用性和運行連續(xù)性提高到一個更高的全新層次。
NAS和SAN比較
NAS和SAN的相同點之一是它們提供系統(tǒng)和存儲之間的非直接連接,這恰恰是網(wǎng)絡存儲的優(yōu)點:
·用戶可以將數(shù)據(jù)/信息放置到那些能被最可靠地訪問,并能被最有效地進行管理的地點的存儲設備中;
·通過適當?shù)脑O備配置,網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)可以排除單點故障,實現(xiàn)高可用性;
·可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理;
·具有比較強的可擴充性。(待續(xù)……)