“大海无量”网络存储向“海量”演进

2011-06-17 19:59:17来源: 安防知识网 关键字:网络存储  安防

  随着计算机技术及其相关各种网络应用的飞速发展,通过网络进行传输的信息量不断膨胀,用户对网络存储的需求也日益增多。存储系统已不再是计算机系统的附属设备,而成为互联网中与计算机和传输设备同等重要的三大基石之一,且网络存储已成长为信息化的核心发展领域。另一方面,在社会安全防范观念、技术、应用飞速发展的今天,通过中心业务平台进行集中管理和控制、以网络视频服务器和IP Camera为前端的网络视频监控设备已开始得到广泛部署。从而,网络化存储给安防视频监控带来了全新的存储架构,一方面,用户要求在存储的部署上更加灵活、访问更简单;另一方面,需要更为便捷地构建能实现大容量存储的视频监控系统。

  三种典型的存储技术

  早期的存储系统是计算机系统的一部分,存储设备大多以附属形式出现。计算机系统以总线连接到磁盘,或者通过输入输出系统和磁盘系统相连,作为计算机的基本部分,以单机方式工作。随着网络的发展,数据的存储也逐渐由单机向多机和专用机方式发展,数据的共享和传递也逐渐从依靠主机系统向依靠网络系统发展。当前,应用业务系统有向多服务器、多数据源演变的趋向。在大型企业应用和Internet发布系统中,安装数十台服务器已经很常见。但过于分散的数据资源,会给用户访问和管理带来困难。因此,数据存储新问题备受关注。

  根据存储设备与服务器相连的方式,从体系架构上可以分为三种模式。

  直接附加存储(Direct Attached Storage)

  直接附加存储是指将存储设备通过SCSI接口直接连接到一台服务器上使用。这种直连方式能够解决单台服务器的存储空间扩展、高性能传输需求。DAS购置成本低,配置简单,使用过程和使用本机硬盘并无太大差别,对于服务器的要求仅仅是一个外接的SCSI口,因此对于小型企业很有吸引力。但由于存储设备与服务器直接相连,导致连接的存储设备及其存储的数据有限,而且整个系统中的数据分散,共享和管理比较困难。

  由DAS存储方式的特性来看,DAS主要适用环境有以下几种。

  1、服务器在地理分布上很分散,通过SAN或NAS在它们之间进行互连非常困难时(商店或银行的分支便是一个典型的例子)。

  2、存储系统必须被直接连接到应用服务器(如Microsoft Cluster Server或某些数据库使用的“原始分区”)上时。

  3、包括许多数据库应用和应用服务器在内的应用,它们需要直接连接到存储器上,群件应用和一些邮件服务也包括在内。

  网络附加存储(Network Attached Storage)

  NAS实际是一种带有瘦服务器的存储设备。这个瘦服务器实际是一台网络文件服务器。NAS设备直接连接到TCP/IP网络上,网络服务器通过TCP/IP网络存取管理数据。NAS作为一种瘦服务器系统,易于安装和部署,管理使用也很方便。同时由于可以允许客户机不通过服务器直接在NAS中存取数据,因此对服务器来说可以减少系统开销。NAS为异构平台使用统一存储系统提供了解决方案。由于NAS只需要在一个基本的磁盘阵列柜外增加一套瘦服务器系统,对硬件要求很低,软件成本也不高,甚至可以使用免费的LINUX解决方案,成本只比直接附加存储略高。

  NAS能够满足那些希望降低存储成本但又无法承受SAN昂贵价格的中小企业的需求,具有相当好的性能价格比。首先,看这个用户的核心业务是否建立在某种信息系统上,对数据的安全性要求很高;其次,看该信息系统是否已经有或者将会有海量的数据需要保存,并且对数据管理程度要求较高;最后,还可以判断一下网络中是否有异构平台,或者以后会不会用到。如果上述有一个问题的答案是肯定的,那么就有必要重点考虑使用NAS设备。

  存储区域网(Storage Area Network)

  SAN是通过一个单独的通常是基于光纤通道的SAN网络把存储设备以及服务器相连,如此当有海量数据存取需求时,数据完全可以通过SAN网络在相关服务器和后台的存储设备之间高速传输,对于LAN的带宽占用几乎为零,而且服务器可以访问SAN上的任何一个存储设备,提高了数据的可用性。在对性能和可靠性要求较高的场合,采用先进的SAN数据存储网络,可以使数据的存储、备份等活动独立于原先的局域网之外,从而将减轻LAN的负载,保证原有网络应用的顺畅进行;同时SAN网采用光纤传输通道,可以得到高速的数据传输率。

  SAN降低了存储管理费用,并平衡了开放式系统服务器的存储能力和性能,为企业级存储应用提出了解决方案。SAN主要用于存储量大的工作环境,如ISP、银行等,但现在由于需求量不大、成本高、标准尚未确定等问题影响了SAN的市场,不过,随着这些用户业务量的增大,SAN也有着广泛的应用前景(图1是SAN及NAS组成架构示意图)。


  随着技术的发展,采用SAN存储架构的存储技术呈多样性发展,根据传输介质的不同,SAN又可分为FC-SAN(采用光纤传输)和IP-SAN(采用以太网传输)。

  1、FC-SAN采用Fiber Channel(光纤通道)协议实现点到点的高速数据传输,其大部分功能都基于硬件来实现。而且采用光纤通道组建单独的存储网络,有效地改善了数据的读写速度,提高了系统运行的可靠性。目前市场上采用FC-SAN技术架构的存储设备一般会采用FC或SAS接口、高转速硬盘以及高性能RAID控制器,所以使得FC-SAN成为高性能易于扩展的海量存储的理想选择。

  2、IP-SAN是架构于IP网络上的存储网络,它采用iSCSI(Internet SCSI)协议,利用IP协议封装SCSI命令,从而实现IP在网络上传输SCSI命令和数据。其优点是,基于以太网构成的区域存储网络价格较低,而且由于目前市场上的IP-SAN产品多采用低转速的SATA硬盘以及性能不高的控制器,使得其整体系统成本较低。

  差异及对比

  DAS直连存储的最大弊端在于,各部分的存储资源相互隔离,容易形成信息孤岛。NAS具有无人值守、高度职能、性能稳定、功能专一的特点,但NAS技术不能满足可靠度为99.999%的数据存储系统的要求。而SAN的最大优势则在于,可以把异构环境下不同厂商的存储设备整合在一起,实现资源共享。因此,可以预见SAN将成为企业存储应用的主流(三种存储方式的详细对比请参看表1)。


  总的来说,DAS、NAS、SAN三种存储模式,已经能满足目前各行业信息化应用在单服务器扩容、服务器双机高可用集群、高性能、高可用、高扩展的网络存储和简单易用的网络文件共享等方面的需求。随着信息化建设朝深度和广度发展,新兴的存储模式也必将会逐步走向普及应用。

  网络存储系统的特性要求

  那么各企业存储应用的体系结构应该选择哪种存储模式呢?三种模式从体系架构的逻辑上看,有明显的区别。一个企业存储具有以下几方面的要求:性能、安全性、扩展性、易用性、整体拥有成本、服务等等。由于企业用户的存储系统构建并不是一蹴而就的事情,会经历从单机迈向网络化存储的过程,因此就存在DAS、NAS和SAN三种存储方案可供用户进行不同的选择。对于存储方式的选择问题,EMC的技术工程师孙胜利表示,“选择网络存储产品应该从用户需求、系统架构以及应用要求等几个方面综合考虑,而不要生搬硬套,赶时髦。网络存储从整体上提高了安防数据的可用性,因此后期的安全信息数据的发掘与统计分析应该得到足够的重视,这样也可以充分发挥网络存储这种信息数据载体的作用。”

  而要达到存储系统独立的数据管理目标,对存储系统的特性有如下几个方面的要求,按照重要性排列分别是:

  1、可靠性。数据集中到存储系统中,必然对系统设备的可靠性提出更高的要求。同时需要建立数据备份、容灾系统进行配合,提高数据安全性。

  2、可扩展性。网络时代业务发展的不确定性和数据的高速膨胀,对独立于计算系统之外的存储系统,必然提出高可扩展性的要求。这种扩展性并非是简单的容量扩展,同时还必须包括数据处理能力、数据交换带宽和数据管理功能的扩展。

  3、兼容性。虽然存储系统已分离于计算系统之外,但今天主机系统对数据的使用方式,仍旧以文件系统,数据库系统为主要手段。存储系统要适应各种主机系统的数据I/O要求,就必须要能够兼容各种操作系统、文件系统、数据库系统等各种传统数据管理手段。

  4、可管理性。支持各种主流的管理协议和管理架构,能够与网络、计算机等各种设备统一管理和集中管理,能够在各种复杂的环境中实现方便统一的设备和数据管理功能。

  5、性能。能够根据不同应用类型要求.提供带宽、IOPS(IO Per Second,每秒IO操作数)、OPS(Operations Per Second,每秒并发操作数)、ORT(Overall Response Time,总响应时间)等不同指标侧重点的性能服务。高端系统还应能够对系统性能进行动态的扩展和调整。

  6、功能。各种数据迁移、数据分发、数据版本管理、数据复制、在线扩容等数据管理功能。

  结语

  就安防行业应用来讲,网络化、智能化是视频监控的未来发展方向,其要求能提供基于网络的智能化存储、检索和回放。因此构建一个视频监控系统,其存储部分将不再是单纯的存储单元,而应该是一个联系前端的智能处理和后端智能检索的整合系统的一部分。视频监控存储系统随着存储技术的发展将会有更多选择,实际构建时需综合考虑建设成本、系统性能等因素。

  此外,由于数据存储的结构发展越来越复杂,没有类似网络的标准分层,各家厂商产品以及解决方案之间的兼容的情况不是很好。所以,数据存储的结构化也是一个必然的趋势。实际上数据存储的结构化也顺便解决了存储设备的异构问题,由于存储设备的不断发展,各种存储方案、存储产品、存储网络设备、存储接口的互操作性是个难题,有时候甚至是一个“不可能的任务”。存储系统如果能够提出一个类似网络分层的统一标准,这些问题都将得到解决。
 

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2011/0617/article_3794.html
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