視頻監(jiān)控存儲方案

1、近年來存儲技術高速發(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。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技術的發(fā)展，越來越多的監(jiān)控項目采用技術成熟度較高的網(wǎng)絡存儲方案和性能價格比合理的磁盤陣列，NVR(NetworkVideoRecoder)正成為行業(yè)應用的熱點，總體項目的造價為DVR勺2-3倍。但是在視頻監(jiān)控行業(yè)，是否需要應用SA用口NA瞇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來應用這些技術，存在許多需要考慮的問題。磁盤介質的選擇IDE(ATA/PATA硬盤由于轉

2、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主要有FCSCSI和SATAe種(最新的SASW盤類似SCSI磁盤，因未普及不再論述)，其中SATA1：盤價格明顯低于SCSI和FC硬盤，與FC硬盤相比，每TB可以節(jié)省¥20,000-¥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SATAS盤也可以做到?；赟ATA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/P

3、ATA磁盤高很多，能夠滿足存儲速度的要求；第三，基于SATA勺存儲系統(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。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，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+13、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

4、，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)RAID3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。RAID3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。RAID5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作為磁盤介質的基礎上，視頻監(jiān)控可應用的主流磁盤陣列包括

5、以SCSI、FC和iSCSI為主機接口的SATAK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Ultra320SCSI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，總容量12T,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。FC-SATA盤陣FC-SATAS陣,主要分為低端不可擴展的FC-SATA車列和中高

6、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-SATAa陣還具有強大的數(shù)據(jù)復制管理功能。低端FC-SATAS陣：多采用單控制器單柜設計，每個控制器提供2個2GbFC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FCHBA（市場價6000元左右）卡，性價比沒有優(yōu)勢。中端可

7、擴展FC-SATM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2GbFC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-SATAa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2GbFC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&陣一般都提供強大的數(shù)據(jù)復制管理功能。中高端FC-SATAS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F

8、C-SAN®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-SATM陣的性價比優(yōu)勢將會顯現(xiàn)出來，由于其技術成熟，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1GbiSCSI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

9、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BS300O,Intransa公司的IP5000和華為3CO松司的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

10、顯高于中端FC-SATAa陣，容量越大，越是明顯。但數(shù)據(jù)管理功能上要比FC-SATAa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IPSAN#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CPUM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,管理員已不需要再安裝復雜的iSCSIHBA卡。將標準的網(wǎng)卡和低成本

11、的以太網(wǎng)交換機結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)絡架構消除了一個FCSANS雜性的一個關鍵問題-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，其在IPSAN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)）。網(wǎng)絡存儲模式的選擇主流的網(wǎng)絡存儲模式包括DASNASSAN其中SAN又包括FCSAN和IPSAN。DASDAS（D

12、irectAttachedStorage，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服務器結合磁盤陣列的模式是最主流和性能價格比最好的方案。NASNAS（NetworkAttachedStorage，網(wǎng)絡附加存儲）是將存儲設備通過標準的網(wǎng)絡拓撲結構（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

13、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。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，靠近數(shù)據(jù)

14、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的一個關鍵性問題，即對業(yè)務應用以太網(wǎng)絡的帶寬消耗。SANSAN（StorageAreaStorage，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（FibreChannel）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。SANffi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

15、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將可用性和運行連續(xù)性提高到一個更高的全新層次。NAS口SAN比較NAS?口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。SAN的優(yōu)勢和不足SAN優(yōu)勢更好的適應性。分散的數(shù)據(jù)資源可以相互連接起來組成一個很大的總資源，為多臺

16、服務器適用。這些資源之間的距離可達10Km，這使得存儲設備的重復使用變得簡單有效。事實上，通過SAN架構，我們可以很輕松地從一種應用轉到另一種應用。更好的擴展性。服務器與存儲設備不再一對一固定地連接在一起，新的服務器和存儲設備可以動態(tài)的加入到SAN的設備池中。更好的性能。通過光纖通道技術，數(shù)據(jù)的傳輸速度有了很大幅度的提高。同時，SAN的架構，支持LAN-Free和Server-Free備份，提高備份的效率和減輕服務器的負擔，文件遷移都不必通過以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸和應用的性能都有了很大的提高。更高的可用性。通過SAN，可以利用新的集群技術通過任意一臺服務器訪問到需要的數(shù)據(jù)。而且數(shù)據(jù)可以自動復

17、制到需要的任意地方。用戶可以自由選擇復制是磁盤/卷一級，還是數(shù)據(jù)庫/文件系統(tǒng)一級。增強的可管理性。SAN通過更高的可靠性和集中控制使管理變得更簡單。更高的可靠性。SAN的核心設備磁盤陣列和磁帶庫，都有更高的可靠性和性能。光纖通道和交換機技術，使得SAN中出現(xiàn)單點失敗，也不會影響整個網(wǎng)絡的運行。而且，在SAN中，維護或更換設備以及對其進行配置，都不會影響整個網(wǎng)絡。SAN方案應當注意的問題不能實現(xiàn)文件級共享：SAN只能通過光纖通道交換機或光纖通道集線器的功能和磁盤陣列或集中式存儲管理系統(tǒng)所提供的LUN屏蔽功能等功能實現(xiàn)多臺主機對存儲設備的物理共享。不能讓在不同主機上的應用共享同一個存儲設備上的數(shù)據(jù)

18、。對于這樣的存儲服務，除了要提供不同主機和存儲設備之間的數(shù)據(jù)傳輸途徑之外，也要解決不同應用訪問同一個文件的協(xié)同問題。過去傳統(tǒng)的做法是通過網(wǎng)絡文件系統(tǒng)（NFS），NAS脫胎于網(wǎng)絡文件服務系統(tǒng)，所以文件共享是NAS的基本特征?，F(xiàn)今的做法則是通過SAN的集群文件共享文件系統(tǒng)來解決，目前還不能支持異構操作系統(tǒng)的SAN文件共享。實施成本較高：構建一個基于光纖通道SAN，不僅僅需要購買光纖通道交換機或光纖通道集線器，還要考慮到為相關的每一臺主機配置主機光纖接口卡（FCHBA）的成本，所以比直接利用原有網(wǎng)絡基礎的基于NAS的網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)的成本高。NAS的優(yōu)勢及不足NAS的優(yōu)勢實施簡單容易。因為NAS設備通過

19、標準的網(wǎng)絡接口連入標準IP網(wǎng)絡，使用標準網(wǎng)絡地址,采用專門用于數(shù)據(jù)存儲的簡化的操作系統(tǒng),并內置了與網(wǎng)絡連接所需要的協(xié)議,所以整個系統(tǒng)的安裝，設置，擴容和管理都比較簡單。整體擁有成本低。如果不考慮網(wǎng)絡改造的成本，采用NAS因為利用現(xiàn)有網(wǎng)絡資源，所以軟硬件成本比SAN低。同時由于現(xiàn)有的IT人員往往對網(wǎng)絡比對光纖通道技術更為熟悉，并且NAS使用、安裝、維護較為簡單方便，所以使用NAS的整體擁有成本比較低。文件共享。這是NAS設備最基本的能力，因為NAS支持標準的文件訪問協(xié)議NFS或CIFS,所以很容易實現(xiàn)文件級共享。連接能力。NAS基于局域網(wǎng)實現(xiàn)，所以在IP網(wǎng)絡上，只要帶寬足夠，NAS可以使很多臺異

20、構主機同時并發(fā)地訪問多個網(wǎng)絡，從而支持多個用戶的訪問。NAS的不足性能取決于網(wǎng)絡負載因為TCP/IP協(xié)議使用的幀比較小，本身開銷較大,占用帶寬資源較多,所以NAS最適合于傳輸段時間內的小數(shù)據(jù)量的突發(fā)性需要快速響應時間的消息傳輸（比如WEB瀏覽）的應用，但不適合于大數(shù)據(jù)量的持續(xù)數(shù)據(jù)傳輸（如一些對存儲性能要求較高的應用）。另外，當TCP/IP網(wǎng)絡發(fā)生擁塞時，大量的數(shù)據(jù)包可能在沒有任何警告的情形下被DROP掉，所以不得不重發(fā)，從而進一步增加了網(wǎng)絡上的負載，使網(wǎng)絡擁塞更加惡化?；谝陨系脑?，我們認為對于一些需要持續(xù)傳輸大數(shù)據(jù)量的應用，使用NAS是不適合的。擴充能力的問題和擴充成本的問題NAS采用專有

21、的操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)對于IO處理性能的改善都是在NAS系統(tǒng)內部進行的，但是網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)的擴充能力不僅僅指的是存儲設備內部的擴充能力，也要考慮在一個基于NAS的網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)內增加主機的能力和當一個NAS的容量不夠時增加新的NAS設備的能力。由于NAS在數(shù)據(jù)傳輸時對帶寬資源的占用較大,所以NAS的性能受到網(wǎng)絡負載的限制。當有較多的主機訪問同一個NAS,可能會影響它的性能表現(xiàn)。在增加主機,NAS的擴充能力不如SAN當一臺NAS設備的容量達到極限，用戶不得不需要另外購買一個新的NAS設備時，新的NAS設備的成本中包含了NAS的文件服務器、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和其它軟件的成本，所以從擴容成本而言，新購買一

22、個NAS的成本應該高于購買同檔次的磁盤陣列。用戶會發(fā)現(xiàn)NAS的成本會比單獨購買一臺基于光纖通道的磁盤陣列高。另外,相應的管理的難度和成本也會增加。IPSANIPSAN中所采用iSCSI通信協(xié)議是internetSmallComputerSystemInterface的縮寫，實際上是一個互聯(lián)協(xié)議，是SAN結構的一種。通過將SCSI協(xié)議封裝在IP包中，使得SCSI協(xié)議能夠在LAN/WAN中進行傳輸。IPSAN特點支持數(shù)據(jù)庫應用所需的基于塊的存儲。雖然是通過IP傳輸，但iSCSI卻是基于塊的存儲，這有別于NAS的基于文件的存儲?；赥CP/IP，iSCSI是被封裝在IP包中進行傳輸?shù)模运哂蠺C

23、P/IP的所有優(yōu)點，諸如可靠傳輸，可路由等。建立和管理基于IP的存儲設備。因為主機和客戶端之間的連接是建立在廣泛使用的、為大家所熟悉的開放標準之上的。提供高級的IP路由，管理和安全工具?，F(xiàn)有的絕大部分網(wǎng)絡管理工具都可以用來管理IPSAN。IPSAN的優(yōu)勢與FCSAN一樣，IPSAN也屬于SAN大家庭中的一員，它的優(yōu)點正是FCSAN目前存在的普遍缺點。低成本由于通過以太網(wǎng)進行傳輸，企業(yè)可以利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)設施來部署iSCSI存儲網(wǎng)絡，而不需要更改企業(yè)的網(wǎng)絡體系，所以他的部署成本比較低。由于對以太網(wǎng)的熟悉程度都比較高，所以培訓和維護管理的費用也大大降低。協(xié)議本身沒有距離限制由于使用TCP/IP進行

24、傳輸，他不但可以在局域網(wǎng)中進行部署，也可以跨過路由設備在廣域網(wǎng)中進行部署，大大擴展了iSCSI存儲網(wǎng)絡的部署范圍。易于使用。由于iSCSI結構簡單，容易理解，協(xié)議通用，即使是多個廠家的設備，也可以有機地結合起來共同使用，極大地保護了企業(yè)的投資。易于擴展由于iSCSI存儲系統(tǒng)可以直接在現(xiàn)有的網(wǎng)絡系統(tǒng)中進行組建，并不需要改變網(wǎng)絡體系。對于需要增加存儲空間的企業(yè)用戶來說，只需要增加存儲設備就可完全滿足，因此iSCSI存儲系統(tǒng)的可擴展性高。IPSAN的不足IPSAN要求每臺服務器上必須配備iSCSIInitiator。iSCSIinitiator可分為三種：軟件Initiator驅動程序、硬件的TOE

25、HBA卡及iSCSIHBA卡。前面提到隨著服務器CPU性能的提升，已經(jīng)可以直接利用服務器板載千兆網(wǎng)卡結合軟件Initiator驅動程序實現(xiàn)IPSAN的應用，但作為一項新技術，IPSAN尚存在一些需要解決的問題：支援的平臺及軟硬件仍少：雖然目前Windows、Linux、UNIX、Netware都已陸續(xù)推出軟硬件的Initiator，但數(shù)量及完備性仍不足，尤其是版本特多的Linux，目前只有SuSE及Redhat有解決方案；其中，SuSE只有軟件、Redhat只有硬件。此外，HP-UX及NovellNetware只有軟件，SUNSolaris則只有硬件，而且一些平臺上的設定十分復雜困難。換句話說

26、，目前只有微軟Windows平臺具備最完備的支持性。但是目前業(yè)界及政府機構的數(shù)據(jù)中心，有相當數(shù)量是采用非Windows平臺系統(tǒng)，再加上也有不少公司內部系統(tǒng)是屬于多種作業(yè)平臺環(huán)境，所以各平臺解決方案的提出，仍是iSCSI急待解決的重要課題。傳輸帶寬問題：目前iSCSI產(chǎn)品的1Gb帶寬，尚不及FC的2Gb和最新4Gb,這方面待要等到10Gb以太網(wǎng)絡普及之后，才有可能趕上。但就目前企業(yè)的網(wǎng)絡狀況來看，GbE以太網(wǎng)絡的普及率還有待加強，所以10Gb何時來臨，還是未定之數(shù)。流量控制、鏈路冗余和負載均衡方面，遠沒有FCSAN做得好。SAN的文件共享問題：與FCSAN一樣，是需要亟待解決的問題，尤其是在Linux、Unix和異構操作系統(tǒng)環(huán)境下。硬件iSCSI適配卡較貴：如果