安防视频数据:大容量IP监控存储之道
2010-04-30

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  视频监控系统是一个相对特殊的系统,主要要求大容量和成本,否则根本没有那么大的资金去建立遍布全市,甚至于全国的监控系统。因此选择大容量低 成本的IP存储是监控系统本身的特点和需求决定的,同时可以保证系统的安全性。通过INTERNET协议(IP)或以太网的数据存储。IP存储使得性价比较好的SAN技术能应用到更广阔的市场中。它利用廉价,货源丰富的以太网交换机,集线器和线缆来实现低成本,低风险基于IP的SAN存储。

 

  IP存储概念与类型

  简单来讲,IP存储就是使用IP,而不是光纤通道,把服务器与存储设备连接起来的技术,除了标准已获通过的iSCSI,还有FCIP、iFCP等正在制定的标准。而iSCSI发展最快,已经成了IP存储一个有力的代表。

  像光纤通道一样,IP存储是可交换的。而且,与光纤通道不一样的是,IP网络是成熟的,不存在互操作性问题,而光纤通道SAN最令人头痛的就是这个问题。IP已经被IT业界广泛认可,有非常多的网络管理软件和服务产品可供使用。

  IP存储除了标准已获通过的iSCSI,还有iFCP、FCIP等正在制定的标准。现在我就简单介绍这三种标准。

  1.iSCSI 标准

  2003年2月11日,IETF(Internet Engineering Task Force,互联网工程任务组)通过了iSCSI(Internet SCSI)标准,这项由IBM、思科共同发起的技术标准,经过三年20个版本的不断完善,终于得到IETF的认可。这将吸引更多的厂商参与到相关产品的开发中,也会推动更多的用户采用iSCSI解决方案。

  iSCSI技术重要的贡献在于其对传统技术的继承和发展上:其一,SCSI(Small Computer System Interface,小型计算机系统接口)技术是被磁盘、磁带等设备广泛采用的存储标准,从1986年诞生起到现在仍然保持着良好的发展势头;其二,沿用TCP/IP协议,TCP/IP在网络方面是最通用、最成熟的协议,且IP网络的基础建设非常完善。这两点为iSCSI的无限扩展提供了坚实的基础。

  2.IFCP标准

  Internet光纤信道协议(Internet Fibre Channel Protocol,iFCP)是基于TCP/IP网络运行光纤信道(Fibre Channel)通信的标准,iFCP具备网关功能,它能将光纤信道RAID阵列、交换机以及服务器连接到IP存储网,而不需要额外的基础架构投资。

  iFCP的工作原理是:将Fibre Channel数据以IP包形式封装,并将IP地址映射到分离Fibre Channel设备。由于在IP网中每类Fibre Channel设备都有其独特标识,因而能够与位于IP网其它节点的设备单独进行存储数据收发。Fibre Channel 信号在iFCP网关处终止,信号转换后存储通信在IP网中进行,这样iFCP就打破了传统Fibre Channel网的距离(约为10公里)限制。

  iFCP有别于另一提交给IETF的草案标准FCIP(Fibre Channel over IP,即基于IP的光纤信道标准)。FCIP为一类简单的隧道协议,它能将两个Fibre Channel网连接起来,形成更大的光纤交换网。FCIP类似于用于扩展第2层网络的桥接解决方案,它本身不具备iFCP特有的故障隔离功能。

  当不同的Fibre Channel网互连时,每个iFCP网关域都能作为一个自治系统独立运作,它的操作配置对整个IP网和其它iFCP网关域都是透明的。当位于iFCP网关的两节点间进行存储数据通信时,首先运用内部Fibre Channel协议,遍历多iFCP网关的通信随后被封装进iFCP,然后映射到不同IP地址,数据即可通过IP网进行交换或路由传输了。透过IP网进行通信的每对Fibre Channel节点间都确立一个分离iFCP会话,使iFCP精确地实现了对QoS参数的矫正。

  通过运用内建的TCP拥塞控制、错误检测以及故障修复机制,iFCP同样能在Fibre Channel网中进行完整的错误控制。所有情况下的错误控制都在会话层进行,因而不会对其它设备间潜在的存储通信产生任何影响。

  iFCP的典型应用是用于SAN对SAN互连。这时Fibre Channel网连接到iFCP网关,通信依次透过城域网(MAN)或WAN进行。

  Internet存储名称服务器(iSNS)能够易于实现对TCP/IP网中的iSCSI和Fibre Channel设备的自动识别、管理和配置。iSNS能提供智能交换服务,例如:以异步方式向iFCP网的终端节点发送变更通知,将网络资源分割为逻辑组(管理和安全性中的域名识别功能)。

  在安全性方面,这种新型IP存储网标准整合了基本的分区、逻辑单元号隐蔽和分区隔离技术,以及其它在IP网中广为运用、形成产业标准的安全特性。iFCP依赖于IPSec提供认证、加密和数据完整性校验功能,并运用IPSec自动密钥管理协议IKM(Internet Key Management)进行密钥安全创建和管理。

  iFCP规范目前已提交至IETF IP存储工作组,有望在明年正式定稿

  3.FCIP标准

  FCIP(IP光纤通道)也将成为未来的重要发展方向。

  FCIP是Fiber Channel over IP的标准协议。在同一个SAN范围内,TCP/IP数据包再封装Fiber Channel命令和数据,从而在IP网络上传输Fiber Channel命令和数据。

  FCIP是一种基于互联网协议(IP)的存储联网技术,它利用IP网络通过数据通道在SAN设备之间实现光纤通道协议的数据传输,把真正的全球数据镜像与光纤通道SAN的灵活性、IP网络的低成本相结合,降低远程操作的成本,从而把成本节省和数据保护都提升到了一个新的高度。

  FCIP被提议为通过现有的IP网络连接光纤通道SAN“孤岛”的一种标准方法。FCIP还可用来克服光纤通道目前存在的距离限制因素,能够跨越大于光纤通道支持的距离连接SAN孤岛。FCIP具有实现纠错和检测的优点:即如果IP网络错误率高的话,它就重试。这是在一条低性能、高错误率的IP网络上连接SAN的理想途径。

  FCIP解决方案为用户有效管理业务连续系统提供了各种更为灵活的方式,能够进行实时的数据远程复制,可以在光纤通道控制器的基础上为用户提供具有容灾能力、无单点故障的SAN解决方案,使用户能够在现有的IT基础设施上运用IP联网技术,把区域性SAN作为更广阔的全国甚至全球性基础设施中的一个数据恢复站点。

  由于FCIP数据恢复应用能够运行在现有的网络基础架构之上,因此,用户在规划业务连续性时,不需要为光纤通道中的数据量分配专用光缆。现在,通过利用FCIP解决方案,企业用户可以把SAN的范围扩展到数据中心之外,利用各种低成本、性能优异的远程存储应用,优化其基础架构的投资。

 

  IP存储技术的应用

  IP存储解决方案应用可能会经历三个发展阶段,具体如下:

  1.作为SAN扩展器

  第一阶段,随着SAN技术在全球的开发,越来越需要长距离的SAN连接技术。IP存储技术定位于将多种设备紧密连接,就像一个大企业多个站点间的数据共享以及远程数据镜像。这种技术是利用FC到IP的桥接或路由器,将两个远程的SAN通过IP架构互联。虽然iSCSI设备可以实现以上技术,但FCIP和iFCP对于此类应用更为适合,因为它们采用的是光纤通道协议(FCP)。

  2.有限区域IP存储。

  在第二个阶段的IP存储的开发主要集中在小型的低成本的产品,目前还没有真正意义的全球SAN环境,随之而来的技术是有限区域的、基于IP的SAN连接技术。可能会出现类似于可安装到NAS设备中的iSCSI卡,因为这种技术和需求可使TOE(TCP Off-loading Engine)设备弥补NAS技术的解决方案。在这种配置中,一个单一的多功能设备可提供对块级或文件级数据的访问,这种结合了块级和文件级NAS设备可使以前的直接连接的存储环境轻松地传输到网络存储环境。

  第二个阶段也会引入一些工作组级的、基于IP的SAN小型商业系统的解决方案,使得那些小型企业也可以享受到网络存储的益处,但使用这些新的网络存储技术也可能会遇到一些难以想象的棘手难题。 iSCSI协议是最适合这种环境的应用的,但基于iSCSI的SAN技术是不会取代FC SAN的,同时它可以使用户即享受网络存储带来的益处,也不会开销太大。

  3.IP SAN。

  第三阶段,完全的端到端的、基于IP的全球SAN存储将会随之出现,而iSCSI协议则是最为适合的。基于iSCSI的IP SAN将由iSCSI HBA构成,它可释放出大量的TCP负载,保证本地iSCSI存储设备在IP架构上可自由通信。一旦这些实现,一些IP的先进功能,如带宽集合、质量服务保证等都可能应用到SAN环境中。

 

  IP存储产品的选择问题

  由于监控领域的系统集成商没有专业的存储工程师,对存储行业也不是很了解,所以建议系统集成商在选择存储设备的时候注意以下几点:

  1.设备的管理和维护要非常简单

  选择具有嵌入式Web管理功能的设备,不需要在管理终端上安装软件,就可以随时随地进行设备的安装调试,维护起来非常简单。ERASTOR所有的设备都不需要专业的存储工程师去安装调试,在ERASTOR工程师的电话支持下,5分钟就可以教会系统集成商的工程师或者用户如何安装调试自己的设备。

  2.选择质量稳定的设备

  存储系统的稳定可靠是压倒一切的,特别是系统集成商和用户都没有专业存储硬件工程师的情况下,设备的安全稳定更为重要。如果产品不稳定,经常发生一些小问题,那么维护的成本将非常高。所谓的Cable-less架构就是整个设备里面没有一根线缆,控制器、电源、风扇、背板、硬盘之间的连接全部都是电路板。因为磁盘阵列中的硬盘数量较多,产生的热量很多,而且传输的信号是高频信号,时间一长,线缆两头的合金金属片会因为氧化产生较大的信号衰减,导致系统不稳定。

  存储产品的稳定性和生产工艺有着非常大的关系,生产工艺可以从电路板的印刷整齐情况、各个部件之间衔接的空间误差大小情况等看出工艺的好坏。例如,硬盘托架和插槽之间衔接松紧程度和硬盘的使用寿命有非常大的关系。因为硬盘中的磁碟在高速转动,如果衔接不紧就容易使硬盘产生振动,从而大大降低硬盘的使用寿命。另外,如果背板工艺差意味着电压和电流波动会比较大,也会使硬盘的使用寿命大打折扣,系统也会经常出现故障。

  3.选择智能化程度较高的存储设备

  什么是Roaming功能呢?举例说,我有2TB的数据存在5块500GB硬盘作为一组的RAID上,如果设备出现问题时,可以把这5块硬盘拔出来,插入到同一系列的任何一台设备上,照样可以读写这些数据。这种功能最大限度地保护了用户的数据安全,对于那种购买多台同一品牌设备的用户尤为实用。

  虚拟卷技术原本是使用在高端存储产品上的一种技术。由于虚拟卷技术的实用性、灵活性,更能满足客户多种应用需求的存储,因此被越来越多地应用在中低端存储产品上。如果客户有3种以上的数据,需要不同的安全保护级别,而且单位数据的大小、传输速度也不一样,这时普通的磁盘阵列很难满足用户的存储需求,而采用虚拟卷技术的阵列就可以满足应用需求。
 

来源:IT168  


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