“大海無(wú)量”網(wǎng)絡(luò )存儲向“海量”演進(jìn)

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)及其相關(guān)各種網(wǎng)絡(luò )應用的飛速發(fā)展，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸的信息量不斷膨脹，用戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )存儲的需求也日益增多。存儲系統已不再是計算機系統的附屬設備，而成為互聯(lián)網(wǎng)中與計算機和傳輸設備同等重要的三大基石之一，且網(wǎng)絡(luò )存儲已成長(cháng)為信息化的核心發(fā)展領(lǐng)域。另一方面，在社會(huì )安全防范觀(guān)念、技術(shù)、應用飛速發(fā)展的今天，通過(guò)中心業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行集中管理和控制、以網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器和IP Camera為前端的網(wǎng)絡(luò )視頻監控設備已開(kāi)始得到廣泛部署。從而，網(wǎng)絡(luò )化存儲給安防視頻監控帶來(lái)了全新的存儲架構，一方面，用戶(hù)要求在存儲的部署上更加靈活、訪(fǎng)問(wèn)更簡(jiǎn)單;另一方面，需要更為便捷地構建能實(shí)現大容量存儲的視頻監控系統。

　　三種典型的存儲技術(shù)

　　早期的存儲系統是計算機系統的一部分，存儲設備大多以附屬形式出現。計算機系統以總線(xiàn)連接到磁盤(pán)，或者通過(guò)輸入輸出系統和磁盤(pán)系統相連，作為計算機的基本部分，以單機方式工作。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，數據的存儲也逐漸由單機向多機和專(zhuān)用機方式發(fā)展，數據的共享和傳遞也逐漸從依靠主機系統向依靠網(wǎng)絡(luò )系統發(fā)展。當前，應用業(yè)務(wù)系統有向多服務(wù)器、多數據源演變的趨向。在大型企業(yè)應用和Internet發(fā)布系統中，安裝數十臺服務(wù)器已經(jīng)很常見(jiàn)。但過(guò)于分散的數據資源，會(huì )給用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)和管理帶來(lái)困難。因此，數據存儲新問(wèn)題備受關(guān)注。

　　根據存儲設備與服務(wù)器相連的方式，從體系架構上可以分為三種模式。

　　直接附加存儲(Direct Attached Storage)

　　直接附加存儲是指將存儲設備通過(guò)SCSI接口直接連接到一臺服務(wù)器上使用。這種直連方式能夠解決單臺服務(wù)器的存儲空間擴展、高性能傳輸需求。DAS購置成本低，配置簡(jiǎn)單，使用過(guò)程和使用本機硬盤(pán)并無(wú)太大差別，對于服務(wù)器的要求僅僅是一個(gè)外接的SCSI口，因此對于小型企業(yè)很有吸引力。但由于存儲設備與服務(wù)器直接相連，導致連接的存儲設備及其存儲的數據有限，而且整個(gè)系統中的數據分散，共享和管理比較困難。

　　由DAS存儲方式的特性來(lái)看，DAS主要適用環(huán)境有以下幾種。

　　1、服務(wù)器在地理分布上很分散，通過(guò)SAN或NAS在它們之間進(jìn)行互連非常困難時(shí)(商店或銀行的分支便是一個(gè)典型的例子)。

　　2、存儲系統必須被直接連接到應用服務(wù)器(如Microsoft Cluster Server或某些數據庫使用的“原始分區”)上時(shí)。

　　3、包括許多數據庫應用和應用服務(wù)器在內的應用，它們需要直接連接到存儲器上，群件應用和一些郵件服務(wù)也包括在內。

　　網(wǎng)絡(luò )附加存儲(Network Attached Storage)

　　NAS實(shí)際是一種帶有瘦服務(wù)器的存儲設備。這個(gè)瘦服務(wù)器實(shí)際是一臺網(wǎng)絡(luò )文件服務(wù)器。NAS設備直接連接到TCP/IP網(wǎng)絡(luò )上，網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò )存取管理數據。NAS作為一種瘦服務(wù)器系統，易于安裝和部署，管理使用也很方便。同時(shí)由于可以允許客戶(hù)機不通過(guò)服務(wù)器直接在NAS中存取數據，因此對服務(wù)器來(lái)說(shuō)可以減少系統開(kāi)銷(xiāo)。NAS為異構平臺使用統一存儲系統提供了解決方案。由于NAS只需要在一個(gè)基本的磁盤(pán)陣列柜外增加一套瘦服務(wù)器系統，對硬件要求很低，軟件成本也不高，甚至可以使用免費的LINUX解決方案，成本只比直接附加存儲略高。

　　NAS能夠滿(mǎn)足那些希望降低存儲成本但又無(wú)法承受SAN昂貴價(jià)格的中小企業(yè)的需求，具有相當好的性能價(jià)格比。首先，看這個(gè)用戶(hù)的核心業(yè)務(wù)是否建立在某種信息系統上，對數據的安全性要求很高;其次，看該信息系統是否已經(jīng)有或者將會(huì )有海量的數據需要保存，并且對數據管理程度要求較高;最后，還可以判斷一下網(wǎng)絡(luò )中是否有異構平臺，或者以后會(huì )不會(huì )用到。如果上述有一個(gè)問(wèn)題的答案是肯定的，那么就有必要重點(diǎn)考慮使用NAS設備。

　　存儲區域網(wǎng)(Storage Area Network)

　　SAN是通過(guò)一個(gè)單獨的通常是基于光纖通道的SAN網(wǎng)絡(luò )把存儲設備以及服務(wù)器相連，如此當有海量數據存取需求時(shí)，數據完全可以通過(guò)SAN網(wǎng)絡(luò )在相關(guān)服務(wù)器和后臺的存儲設備之間高速傳輸，對于LAN的帶寬占用幾乎為零，而且服務(wù)器可以訪(fǎng)問(wèn)SAN上的任何一個(gè)存儲設備，提高了數據的可用性。在對性能和可靠性要求較高的場(chǎng)合，采用先進(jìn)的SAN數據存儲網(wǎng)絡(luò )，可以使數據的存儲、備份等活動(dòng)獨立于原先的局域網(wǎng)之外，從而將減輕LAN的負載，保證原有網(wǎng)絡(luò )應用的順暢進(jìn)行;同時(shí)SAN網(wǎng)采用光纖傳輸通道，可以得到高速的數據傳輸率。

　　SAN降低了存儲管理費用，并平衡了開(kāi)放式系統服務(wù)器的存儲能力和性能，為企業(yè)級存儲應用提出了解決方案。SAN主要用于存儲量大的工作環(huán)境，如ISP、銀行等，但現在由于需求量不大、成本高、標準尚未確定等問(wèn)題影響了SAN的市場(chǎng)，不過(guò)，隨著(zhù)這些用戶(hù)業(yè)務(wù)量的增大，SAN也有著(zhù)廣泛的應用前景(圖1是SAN及NAS組成架構示意圖)。

　　隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，采用SAN存儲架構的存儲技術(shù)呈多樣性發(fā)展，根據傳輸介質(zhì)的不同，SAN又可分為FC-SAN(采用光纖傳輸)和IP-SAN(采用以太網(wǎng)傳輸)。

　　1、FC-SAN采用Fiber Channel(光纖通道)協(xié)議實(shí)現點(diǎn)到點(diǎn)的高速數據傳輸，其大部分功能都基于硬件來(lái)實(shí)現。而且采用光纖通道組建單獨的存儲網(wǎng)絡(luò )，有效地改善了數據的讀寫(xiě)速度，提高了系統運行的可靠性。目前市場(chǎng)上采用FC-SAN技術(shù)架構的存儲設備一般會(huì )采用FC或SAS接口、高轉速硬盤(pán)以及高性能RAID控制器，所以使得FC-SAN成為高性能易于擴展的海量存儲的理想選擇。

　　2、IP-SAN是架構于IP網(wǎng)絡(luò )上的存儲網(wǎng)絡(luò )，它采用iSCSI(Internet SCSI)協(xié)議，利用IP協(xié)議封裝SCSI命令，從而實(shí)現IP在網(wǎng)絡(luò )上傳輸SCSI命令和數據。其優(yōu)點(diǎn)是，基于以太網(wǎng)構成的區域存儲網(wǎng)絡(luò )價(jià)格較低，而且由于目前市場(chǎng)上的IP-SAN產(chǎn)品多采用低轉速的SATA硬盤(pán)以及性能不高的控制器，使得其整體系統成本較低。

　　差異及對比

　　DAS直連存儲的最大弊端在于，各部分的存儲資源相互隔離，容易形成信息孤島。NAS具有無(wú)人值守、高度職能、性能穩定、功能專(zhuān)一的特點(diǎn)，但NAS技術(shù)不能滿(mǎn)足可靠度為99.999%的數據存儲系統的要求。而SAN的最大優(yōu)勢則在于，可以把異構環(huán)境下不同廠(chǎng)商的存儲設備整合在一起，實(shí)現資源共享。因此，可以預見(jiàn)SAN將成為企業(yè)存儲應用的主流(三種存儲方式的詳細對比請參看表1)。

　　總的來(lái)說(shuō)，DAS、NAS、SAN三種存儲模式，已經(jīng)能滿(mǎn)足目前各行業(yè)信息化應用在單服務(wù)器擴容、服務(wù)器雙機高可用集群、高性能、高可用、高擴展的網(wǎng)絡(luò )存儲和簡(jiǎn)單易用的網(wǎng)絡(luò )文件共享等方面的需求。隨著(zhù)信息化建設朝深度和廣度發(fā)展，新興的存儲模式也必將會(huì )逐步走向普及應用。

　　網(wǎng)絡(luò )存儲系統的特性要求

　　那么各企業(yè)存儲應用的體系結構應該選擇哪種存儲模式呢?三種模式從體系架構的邏輯上看，有明顯的區別。一個(gè)企業(yè)存儲具有以下幾方面的要求：性能、安全性、擴展性、易用性、整體擁有成本、服務(wù)等等。由于企業(yè)用戶(hù)的存儲系統構建并不是一蹴而就的事情，會(huì )經(jīng)歷從單機邁向網(wǎng)絡(luò )化存儲的過(guò)程，因此就存在DAS、NAS和SAN三種存儲方案可供用戶(hù)進(jìn)行不同的選擇。對于存儲方式的選擇問(wèn)題，EMC的技術(shù)工程師孫勝利表示，“選擇網(wǎng)絡(luò )存儲產(chǎn)品應該從用戶(hù)需求、系統架構以及應用要求等幾個(gè)方面綜合考慮，而不要生搬硬套，趕時(shí)髦。網(wǎng)絡(luò )存儲從整體上提高了安防數據的可用性，因此后期的安全信息數據的發(fā)掘與統計分析應該得到足夠的重視，這樣也可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò )存儲這種信息數據載體的作用?！?/P>

　　而要達到存儲系統獨立的數據管理目標，對存儲系統的特性有如下幾個(gè)方面的要求，按照重要性排列分別是：

　　1、可靠性。數據集中到存儲系統中，必然對系統設備的可靠性提出更高的要求。同時(shí)需要建立數據備份、容災系統進(jìn)行配合，提高數據安全性。

　　2、可擴展性。網(wǎng)絡(luò )時(shí)代業(yè)務(wù)發(fā)展的不確定性和數據的高速膨脹，對獨立于計算系統之外的存儲系統，必然提出高可擴展性的要求。這種擴展性并非是簡(jiǎn)單的容量擴展，同時(shí)還必須包括數據處理能力、數據交換帶寬和數據管理功能的擴展。

　　3、兼容性。雖然存儲系統已分離于計算系統之外，但今天主機系統對數據的使用方式，仍舊以文件系統，數據庫系統為主要手段。存儲系統要適應各種主機系統的數據I/O要求，就必須要能夠兼容各種操作系統、文件系統、數據庫系統等各種傳統數據管理手段。

　　4、可管理性。支持各種主流的管理協(xié)議和管理架構，能夠與網(wǎng)絡(luò )、計算機等各種設備統一管理和集中管理，能夠在各種復雜的環(huán)境中實(shí)現方便統一的設備和數據管理功能。

　　5、性能。能夠根據不同應用類(lèi)型要求.提供帶寬、IOPS(IO Per Second，每秒IO操作數)、OPS(Operations Per Second，每秒并發(fā)操作數)、ORT(Overall Response Time，總響應時(shí)間)等不同指標側重點(diǎn)的性能服務(wù)。高端系統還應能夠對系統性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)的擴展和調整。

　　6、功能。各種數據遷移、數據分發(fā)、數據版本管理、數據復制、在線(xiàn)擴容等數據管理功能。

　　結語(yǔ)

　　就安防行業(yè)應用來(lái)講，網(wǎng)絡(luò )化、智能化是視頻監控的未來(lái)發(fā)展方向，其要求能提供基于網(wǎng)絡(luò )的智能化存儲、檢索和回放。因此構建一個(gè)視頻監控系統，其存儲部分將不再是單純的存儲單元，而應該是一個(gè)聯(lián)系前端的智能處理和后端智能檢索的整合系統的一部分。視頻監控存儲系統隨著(zhù)存儲技術(shù)的發(fā)展將會(huì )有更多選擇，實(shí)際構建時(shí)需綜合考慮建設成本、系統性能等因素。

　　此外，由于數據存儲的結構發(fā)展越來(lái)越復雜，沒(méi)有類(lèi)似網(wǎng)絡(luò )的標準分層，各家廠(chǎng)商產(chǎn)品以及解決方案之間的兼容的情況不是很好。所以，數據存儲的結構化也是一個(gè)必然的趨勢。實(shí)際上數據存儲的結構化也順便解決了存儲設備的異構問(wèn)題，由于存儲設備的不斷發(fā)展,各種存儲方案、存儲產(chǎn)品、存儲網(wǎng)絡(luò )設備、存儲接口的互操作性是個(gè)難題，有時(shí)候甚至是一個(gè)“不可能的任務(wù)”。存儲系統如果能夠提出一個(gè)類(lèi)似網(wǎng)絡(luò )分層的統一標準，這些問(wèn)題都將得到解決。