“大海無量”網絡存儲向“海量”演進

　　隨著計算機技術及其相關各種網絡應用的飛速發(fā)展，通過網絡進行傳輸的信息量不斷膨脹，用戶對網絡存儲的需求也日益增多。存儲系統(tǒng)已不再是計算機系統(tǒng)的附屬設備，而成為互聯網中與計算機和傳輸設備同等重要的三大基石之一，且網絡存儲已成長為信息化的核心發(fā)展領域。另一方面，在社會安全防范觀念、技術、應用飛速發(fā)展的今天，通過中心業(yè)務平臺進行集中管理和控制、以網絡視頻服務器和IP Camera為前端的網絡視頻監(jiān)控設備已開始得到廣泛部署。從而，網絡化存儲給安防視頻監(jiān)控帶來了全新的存儲架構，一方面，用戶要求在存儲的部署上更加靈活、訪問更簡單;另一方面，需要更為便捷地構建能實現大容量存儲的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　三種典型的存儲技術

　　早期的存儲系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的一部分，存儲設備大多以附屬形式出現。計算機系統(tǒng)以總線連接到磁盤，或者通過輸入輸出系統(tǒng)和磁盤系統(tǒng)相連，作為計算機的基本部分，以單機方式工作。隨著網絡的發(fā)展，數據的存儲也逐漸由單機向多機和專用機方式發(fā)展，數據的共享和傳遞也逐漸從依靠主機系統(tǒng)向依靠網絡系統(tǒng)發(fā)展。當前，應用業(yè)務系統(tǒng)有向多服務器、多數據源演變的趨向。在大型企業(yè)應用和Internet發(fā)布系統(tǒng)中，安裝數十臺服務器已經很常見。但過于分散的數據資源，會給用戶訪問和管理帶來困難。因此，數據存儲新問題備受關注。

　　根據存儲設備與服務器相連的方式，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SCSI接口直接連接到一臺服務器上使用。這種直連方式能夠解決單臺服務器的存儲空間擴展、高性能傳輸需求。DAS購置成本低，配置簡單，使用過程和使用本機硬盤并無太大差別，對于服務器的要求僅僅是一個外接的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，而且整個系統(tǒng)中的數據分散，共享和管理比較困難。

　　由DAS存儲方式的特性來看，DAS主要適用環(huán)境有以下幾種。

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

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

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

　　網絡附加存儲(Network Attached Storage)

　　NAS實際是一種帶有瘦服務器的存儲設備。這個瘦服務器實際是一臺網絡文件服務器。NAS設備直接連接到TCP/IP網絡上，網絡服務器通過TCP/IP網絡存取管理數據。NAS作為一種瘦服務器系統(tǒng)，易于安裝和部署，管理使用也很方便。同時由于可以允許客戶機不通過服務器直接在NAS中存取數據，因此對服務器來說可以減少系統(tǒng)開銷。NAS為異構平臺使用統(tǒng)一存儲系統(tǒng)提供了解決方案。由于NAS只需要在一個基本的磁盤陣列柜外增加一套瘦服務器系統(tǒng)，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能夠滿足那些希望降低存儲成本但又無法承受SAN昂貴價格的中小企業(yè)的需求，具有相當好的性能價格比。首先，看這個用戶的核心業(yè)務是否建立在某種信息系統(tǒng)上，對數據的安全性要求很高;其次，看該信息系統(tǒng)是否已經有或者將會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，還可以判斷一下網絡中是否有異構平臺，或者以后會不會用到。如果上述有一個問題的答案是肯定的，那么就有必要重點考慮使用NAS設備。

　　存儲區(qū)域網(Storage Area Network)

　　SAN是通過一個單獨的通常是基于光纖通道的SAN網絡把存儲設備以及服務器相連，如此當有海量數據存取需求時，數據完全可以通過SAN網絡在相關服務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，而且服務器可以訪問SAN上的任何一個存儲設備，提高了數據的可用性。在對性能和可靠性要求較高的場合，采用先進的SAN數據存儲網絡，可以使數據的存儲、備份等活動獨立于原先的局域網之外，從而將減輕LAN的負載，保證原有網絡應用的順暢進行;同時SAN網采用光纖傳輸通道，可以得到高速的數據傳輸率。

　　SAN降低了存儲管理費用，并平衡了開放式系統(tǒng)服務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、標準尚未確定等問題影響了SAN的市場，不過，隨著這些用戶業(yè)務量的增大，SAN也有著廣泛的應用前景(圖1是SAN及NAS組成架構示意圖)。

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

　　1、FC-SAN采用Fiber Channel(光纖通道)協議實現點到點的高速數據傳輸，其大部分功能都基于硬件來實現。而且采用光纖通道組建單獨的存儲網絡，有效地改善了數據的讀寫速度，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。目前市場上采用FC-SAN技術架構的存儲設備一般會采用FC或SAS接口、高轉速硬盤以及高性能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網絡上的存儲網絡，它采用iSCSI(Internet SCSI)協議，利用IP協議封裝SCSI命令，從而實現IP在網絡上傳輸SCSI命令和數據。其優(yōu)點是，基于以太網構成的區(qū)域存儲網絡價格較低，而且由于目前市場上的IP-SAN產品多采用低轉速的SATA硬盤以及性能不高的控制器，使得其整體系統(tǒng)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具有無人值守、高度職能、性能穩(wěn)定、功能專一的特點，但NAS技術不能滿足可靠度為99.999%的數據存儲系統(tǒng)的要求。而SAN的最大優(yōu)勢則在于，可以把異構環(huán)境下不同廠商的存儲設備整合在一起，實現資源共享。因此，可以預見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)。

　　總的來說，DAS、NAS、SAN三種存儲模式，已經能滿足目前各行業(yè)信息化應用在單服務器擴容、服務器雙機高可用集群、高性能、高可用、高擴展的網絡存儲和簡單易用的網絡文件共享等方面的需求。隨著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逐步走向普及應用。

　　網絡存儲系統(tǒng)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(qū)別。一個企業(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、服務等等。由于企業(yè)用戶的存儲系統(tǒng)構建并不是一蹴而就的事情，會經歷從單機邁向網絡化存儲的過程，因此就存在DAS、NAS和SAN三種存儲方案可供用戶進行不同的選擇。對于存儲方式的選擇問題，EMC的技術工程師孫勝利表示，“選擇網絡存儲產品應該從用戶需求、系統(tǒng)架構以及應用要求等幾個方面綜合考慮，而不要生搬硬套，趕時髦。網絡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(tǒng)計分析應該得到足夠的重視，這樣也可以充分發(fā)揮網絡存儲這種信息數據載體的作用?！?/P>

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

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

　　2、可擴展性。網絡時代業(yè)務發(fā)展的不確定性和數據的高速膨脹，對獨立于計算系統(tǒng)之外的存儲系統(tǒng)，必然提出高可擴展性的要求。這種擴展性并非是簡單的容量擴展，同時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(tǒng)已分離于計算系統(tǒng)之外，但今天主機系統(tǒng)對數據的使用方式，仍舊以文件系統(tǒng)，數據庫系統(tǒng)為主要手段。存儲系統(tǒng)要適應各種主機系統(tǒng)的數據I/O要求，就必須要能夠兼容各種操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、數據庫系統(tǒng)等各種傳統(tǒng)數據管理手段。

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

　　5、性能。能夠根據不同應用類型要求.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，總響應時間)等不同指標側重點的性能服務。高端系統(tǒng)還應能夠對系統(tǒng)性能進行動態(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、在線擴容等數據管理功能。

　　結語

　　就安防行業(yè)應用來講，網絡化、智能化是視頻監(jiān)控的未來發(fā)展方向，其要求能提供基于網絡的智能化存儲、檢索和回放。因此構建一個視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其存儲部分將不再是單純的存儲單元，而應該是一個聯系前端的智能處理和后端智能檢索的整合系統(tǒng)的一部分。視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)隨著存儲技術的發(fā)展將會有更多選擇，實際構建時需綜合考慮建設成本、系統(tǒng)性能等因素。

　　此外，由于數據存儲的結構發(fā)展越來越復雜，沒有類似網絡的標準分層，各家廠商產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必然的趨勢。實際上數據存儲的結構化也順便解決了存儲設備的異構問題，由于存儲設備的不斷發(fā)展,各種存儲方案、存儲產品、存儲網絡設備、存儲接口的互操作性是個難題，有時候甚至是一個“不可能的任務”。存儲系統(tǒng)如果能夠提出一個類似網絡分層的統(tǒng)一標準，這些問題都將得到解決。