DQZHAN技術(shù)訊：詳解安防存儲(chǔ)中的新RAID技術(shù)
近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展以及安防產(chǎn)品與系統(tǒng)的普及應(yīng)用，安防行業(yè)的數(shù)據(jù)**問(wèn)題不斷受到人們的重視。隨著高清監(jiān)控的快速發(fā)展，平安城市、智慧城市等大型項(xiàng)目的大量鋪開(kāi)，數(shù)據(jù)量不斷增大，隨之而帶來(lái)的大數(shù)據(jù)下的存儲(chǔ)問(wèn)題及數(shù)據(jù)**問(wèn)題，逐漸成為視頻網(wǎng)路監(jiān)控領(lǐng)域里新的課題。

安放數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)伴隨著安防技術(shù)和存儲(chǔ)技術(shù)共同發(fā)展。先后經(jīng)歷里模擬前端+DVR存儲(chǔ)、模擬前端+DVS/DVR+網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)前端+NVR、網(wǎng)絡(luò)前端+網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等階段。現(xiàn)在隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的提高，使得高清應(yīng)用越來(lái)越普遍，進(jìn)而對(duì)安防存儲(chǔ)系統(tǒng)提出了更高的要求。

一、安防數(shù)據(jù)存儲(chǔ)新需求

當(dāng)今安防發(fā)展特點(diǎn)可以概括為以下三點(diǎn)：

1)高清化

l 高線模擬：600/650/700線模擬攝像機(jī)+高分辨率DVR

l 數(shù)字高清：SDI/HDSDI，HDCCTV

l 高清網(wǎng)絡(luò)：130萬(wàn)/200萬(wàn)/500萬(wàn)IPC+HDVR+NVR，4K應(yīng)用

2)智能化

l 從事后追責(zé)，被動(dòng)應(yīng)用過(guò)渡到事先防控、主動(dòng)防御，進(jìn)一步解放人力、提高效率

l 從技術(shù)層面的智能分析進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用用階段，如周界防范、人員追蹤等，已經(jīng)在公安、交通、金融、司法等行業(yè)開(kāi)始使用

3)融合應(yīng)用

從單系統(tǒng)獨(dú)立使用進(jìn)入多系統(tǒng)平臺(tái)融合使用階段，主要表現(xiàn)為

l 大容量視頻信息匯集、共享

l 安防系統(tǒng)內(nèi)部整合，對(duì)接上層業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

l 多系統(tǒng)融合，比如應(yīng)急聯(lián)動(dòng)、緊急布控、公安消防等

l 安防與IT技術(shù)高度融合
根據(jù)當(dāng)前安防系統(tǒng)新需求，對(duì)安防存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求可以總結(jié)如下圖。

二、安防存儲(chǔ)新技術(shù)：從底層保護(hù)數(shù)據(jù)**

從以上分析可知，安防系統(tǒng)已經(jīng)步入實(shí)戰(zhàn)階段，而智能分析、主動(dòng)防御、融合應(yīng)用的實(shí)戰(zhàn)操作必須建立在可靠的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)上。這里介紹兩種RAID技術(shù)，該技術(shù)可以從底層保證數(shù)據(jù)的**存儲(chǔ)。

1、VRAID(VedioRAID)技術(shù)

RAID技術(shù)已經(jīng)很熟悉，屬于磁盤(pán)陣列的基礎(chǔ)技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)有了從RAID 0 到RAID7八種基本的RAID級(jí)別和類(lèi)似RAID 10、RAID 50的二維RAID。不同的RAID級(jí)別可以為用戶(hù)提供相應(yīng)的RAID性能和數(shù)據(jù)**性。但任何一種RAID技術(shù)都有故障盤(pán)容忍限度，即壞盤(pán)數(shù)量達(dá)到一定數(shù)量后整個(gè)RAID組失效，其中的數(shù)據(jù)全部丟失。例如，傳統(tǒng)RAID5中，一塊硬盤(pán)損壞時(shí)，RAID通過(guò)冗余機(jī)制可以保證數(shù)據(jù)不丟失，但當(dāng)硬盤(pán)損壞2塊以上，很不幸RAID5已經(jīng)不能幫你恢復(fù)硬盤(pán)數(shù)據(jù)，一般來(lái)說(shuō)只好和你的所有數(shù)據(jù)說(shuō)bye bye了!

這里介紹的VRAID技術(shù)是一種面向安防應(yīng)用的新RAID技術(shù)(?？低曖槍?duì)視頻應(yīng)用推出的全新技術(shù))。VRAID技術(shù)可以有效的解決傳統(tǒng)RAID中多(2或以上)塊硬盤(pán)損壞后，整個(gè)RAID組中數(shù)據(jù)完全丟失的問(wèn)題。即VRAID中壞2塊盤(pán)以上(理想情況下只要有1塊可用盤(pán)即可)，剩余好盤(pán)中的數(shù)據(jù)仍然可讀，同時(shí)新數(shù)據(jù)可持續(xù)寫(xiě)入。
技術(shù)原理：VRAID的實(shí)現(xiàn)是立足于存儲(chǔ)設(shè)備底層不同于傳統(tǒng)文件系統(tǒng)的流媒體數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)和RAID優(yōu)化技術(shù)來(lái)。當(dāng)VRAID中多塊盤(pán)損壞時(shí)，在流媒體數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)下，好盤(pán)上各個(gè)條帶中的視頻數(shù)據(jù)仍可獨(dú)立播放;播放到壞盤(pán)條帶時(shí)，直接自動(dòng)跳過(guò)并且自然播放下一個(gè)可用條帶上的數(shù)據(jù)，保證錄像畫(huà)面播放流暢。同時(shí)新數(shù)據(jù)傳輸過(guò)來(lái)時(shí)，仍然可寫(xiě)。

2、網(wǎng)絡(luò)RAID技術(shù)

傳統(tǒng)RAID受限于硬盤(pán)數(shù)量，在數(shù)據(jù)容量劇增的年代無(wú)法滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)資源統(tǒng)一靈活調(diào)配的需求。存儲(chǔ)智能高效的發(fā)展趨勢(shì)要求底層的數(shù)據(jù)分布架構(gòu)必須具有高度靈活性和擴(kuò)展性，隨著硬盤(pán)容量的增大，以硬盤(pán)為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理也顯得越來(lái)越力不從心。一般的磁盤(pán)陣列只能在同一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)內(nèi)部做RAID，且一個(gè)硬盤(pán)只能位于一個(gè)RAID組內(nèi)，當(dāng)發(fā)生控制器宕機(jī)或者磁盤(pán)損壞，這時(shí)所有數(shù)據(jù)就都都丟失了，這是傳統(tǒng)的磁盤(pán)陣列RAID可用性方面比較大的劣勢(shì)。

網(wǎng)絡(luò)RAID是一種Scale out技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊可以在不同的物理節(jié)點(diǎn)之間建立RAID。并且組成RAID的基本單元不再是整個(gè)硬盤(pán)，而是每個(gè)硬盤(pán)Chunk塊，一個(gè)硬盤(pán)可以處于多個(gè)RAID組中。當(dāng)某個(gè)物理節(jié)點(diǎn)宕機(jī)后，整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以通過(guò)其他物理節(jié)點(diǎn)恢復(fù)出來(lái);單個(gè)硬盤(pán)故障時(shí)，可以由多個(gè)磁盤(pán)共同參與重構(gòu)，重構(gòu)過(guò)程可在分鐘級(jí)內(nèi)完成。
技術(shù)原理：

1)把各個(gè)物理節(jié)點(diǎn)的所有硬盤(pán)劃分為Chunk塊

2)基于不同物理節(jié)點(diǎn)的硬盤(pán)Chunk塊創(chuàng)建RAID

整個(gè)RAID是基于Chunk來(lái)建立，Chunk來(lái)自不同的物理節(jié)點(diǎn)的磁盤(pán)。整個(gè)RAID組可以由所有物理節(jié)點(diǎn)(一塊或多塊硬盤(pán))共同構(gòu)建。

**組RAID：3+1——3個(gè)有效數(shù)據(jù)，1個(gè)校驗(yàn)數(shù)據(jù)

**組RAID：3+2——3個(gè)有效數(shù)據(jù)，2個(gè)校驗(yàn)數(shù)據(jù)

3)單塊硬盤(pán)故障及處理

一塊硬盤(pán)可以位于多組RAID中，因此當(dāng)單塊硬盤(pán)損壞時(shí)，會(huì)有多組RAID共同進(jìn)行重構(gòu)計(jì)算，極限情況下所有硬盤(pán)同時(shí)參與重構(gòu)計(jì)算，速度比普通RAID時(shí)大幅提高，可達(dá)分鐘甚至秒級(jí)。
4)整個(gè)物理節(jié)點(diǎn)故障及處理

假設(shè)第三臺(tái)設(shè)備故障。普通RAID時(shí)，整臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)丟失。

在網(wǎng)絡(luò)RAID中，對(duì)各RAID的影響如下圖。每組RAID中只有部分Chunk數(shù)據(jù)丟失，通過(guò)該RAID中的剩余數(shù)據(jù)塊，是可以完全恢復(fù)的。

3+1RAID 3+2RAID

網(wǎng)絡(luò)RAID雖然稱(chēng)為RAID，實(shí)際是分布式存儲(chǔ)技術(shù)?？梢越鉀Q普通RAID下重構(gòu)時(shí)間長(zhǎng)，多個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)堆砌應(yīng)用時(shí)的管理負(fù)擔(dān)大，無(wú)法滿(mǎn)足熱點(diǎn)需求，節(jié)點(diǎn)故障時(shí)數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題，消除更大的系統(tǒng)可用性風(fēng)險(xiǎn)。

在網(wǎng)絡(luò)RAID中，不再以整盤(pán)作為管理單位和校驗(yàn)單位，磁盤(pán)分段(Chunk)管理，化整為零，提供精細(xì)化管理、**別容錯(cuò)和高性能數(shù)據(jù)恢復(fù)，為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供高可靠性。

在網(wǎng)絡(luò)RAID中，一般磁盤(pán)錯(cuò)誤，可以在秒級(jí)重構(gòu)完成;磁盤(pán)失效時(shí)，大量磁盤(pán)參與重構(gòu)，加速重構(gòu)過(guò)程數(shù)十倍;存儲(chǔ)資源跨節(jié)點(diǎn)分配，管理更簡(jiǎn)單，更重要的是整個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，可保證數(shù)據(jù)不丟失。高度容錯(cuò)設(shè)計(jì)，無(wú)論是壞盤(pán)還是節(jié)點(diǎn)更換和擴(kuò)容，均能簡(jiǎn)單應(yīng)對(duì)和實(shí)施，從而提升整體存儲(chǔ)方案的持續(xù)可用性。

三、安防數(shù)據(jù)存儲(chǔ)未來(lái)

安防存儲(chǔ)的發(fā)展必定是底層技術(shù)、物理設(shè)備、系統(tǒng)架構(gòu)的協(xié)同發(fā)展，單獨(dú)依賴(lài)任何一點(diǎn)都無(wú)法滿(mǎn)足需求。

對(duì)于通常的大中小型監(jiān)控系統(tǒng)，無(wú)需存儲(chǔ)服務(wù)器的視頻流直寫(xiě)存儲(chǔ)架構(gòu)+面向安防的VRAID技術(shù)可以既可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)部署，有充分保護(hù)用戶(hù)的數(shù)據(jù)**。同時(shí)隨著GB/T28181標(biāo)準(zhǔn)的推行，采用標(biāo)準(zhǔn)流媒體協(xié)議的視頻流直寫(xiě)存儲(chǔ)方案也將越來(lái)越受市場(chǎng)青睞。
對(duì)于特大型監(jiān)控系統(tǒng)(上萬(wàn)路視頻前端)，要求達(dá)到PB級(jí)的存儲(chǔ)容量，靠單設(shè)備堆疊和普通文件系統(tǒng)是無(wú)法提供**、高效的應(yīng)用保證的，必須有虛擬化、集群化和離散存儲(chǔ)的解決方案。針對(duì)安防應(yīng)用的視頻云存儲(chǔ)技術(shù)采用云計(jì)算理念，底層配合網(wǎng)絡(luò)RAID技術(shù)可以為用戶(hù)提供虛擬化、集群化、一體化的便捷云存儲(chǔ)服務(wù)。

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