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存储方案建议书
××园区存储技术建议书
H3C技术有限公司
2007年3月
目录
第1章
H3C存储简介
H3C公司致力于基于IP技术的设备与应用的研究、开发、生产、销售及服务,为企业、公共事业和家庭用户提供全系列IP网络产品和全业务解决方案。
H3C是目前全球唯一拥有路由器、以太网交换机、WLAN、IP存储、安全、VoIP、视频、SOHO产品及软件管理系统等在内的多层次、全系列基于IP网络产品的全业务解决方案提供商。
H3C洞悉世界范围内兴起的IT新时代技术整合浪潮。
SOA、网格技术、效用计算、OnDemand等新兴技术和观念,正在深刻地改变着今日IT世界的格局。
H3C公司根植于对IP技术的深刻理解和长期技术积累,构建了新一代Neocean自适应网络存储系列产品。
以IP存储、WSAN(广域SAN)、网格存储、虚拟存储、数据应用服务技术五大技术群,构建了新一代自适应网络存储体系。
Neocean自适应网络存储,将成熟的IP技术融入存储,加入了新兴的CDP、数据复制、VTL、网格等先进技术,以面向应用、面向服务的IT新时代基础设施建设要求为目标建构新一代存储体系,充分体现了基础架构围绕IP融合,通过中间件为应用提供硬件资源服务的行业发展方向。
第2章存储技术发展趋势
信息或数据在IT系统中,总是必然处于“计算”、“存储”、“传输”三个状态之一。
这三个方面也正好对应于整个IT技术的三个基础架构单元——计算、存储和网络。
传统上,主机系统既负责数据的计算,也在通过文件系统、数据库系统等手段对数据进行逻辑和物理层面的管理,而存储设备,则是以直连存储(DAS)方式连接在主机系统中。
然而,由于历史发展的原因,各种标准和各种版本的操作系统、文件系统拥挤在用户的系统环境中,使数据被分割成杂乱分散的“数据孤岛”(dataisland),无法在系统间自由流动,自然也就谈不上设备的充分利用和资源共享。
有鉴于此,人们开始寻找存储网络化和智能化的方法,希望通过提高存储自身的数据管理能力,独立于主机系统之外,以网络方式连接主机和存储系统,以设备资源透明的方式为计算提供数据服务。
从而将数据管理的职能,从标准混乱、应用负荷沉重的主机中分离出来。
在网络存储的发展过程中,SAN(存储区域网络)和NAS(网络附加存储)得到了迅速的发展。
NAS是一种直接利用局域网,基于文件的存储架构,存储数据的传输也是基于局域网。
NAS的最大优点是可以很容易实现异构平台的文件共享,NAS的另一个优点在于其扩展性,因为存储单元可以比较容易地加入到网络中。
然而,NAS存储在数据备份或存储过程中会占用网络的带宽,可扩展性有限,并且访问需要经过文件系统格式转换,所以是以文件一级来访问,不适合Block级的应用,尤其是要求使用裸设备的数据库系统。
而SAN存储架构的出现弥补了NAS的不足,为存储系统的发展产生了巨大的推动力。
SAN(StorageAreaNetwork)存储区域网络,是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构,这个网络专用于主机和存储设备之间的访问。
当有数据的存取需求时,数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。
FC光纤通道技术使得存储系统的可升级性、稳定性、可用性和性能都大大加强。
不过,它最大的优势是集中的管理,这就降低了总拥有成本。
光纤通道主要应用在某些重要业务和高性能应用,如数据中心环境。
然而,在过去8年以FC协议为主的SAN存储系统建设中,人们逐渐发现FC协议虽然基本解决了传输速度和扩大容量的问题,却难以完全承担起存储系统独立化的重任。
FCSAN的互操作性仍是实施过程中存在的主要问题。
SAN本身缺乏标准,尤其是在管理上更是如此。
虽然光纤通道(FibreChannel)技术标准的确存在,但各家厂商却有不同的解释,于是,互操作性问题就像沙尘暴一样迎面扑来,让人猝不及防。
这就导致了FC兼容性差、成本高昂、扩展能力差、异构化严重的问题。
在存储以SAN的名义独立走上IT舞台的同时,IP和以太网技术在网络领域突飞猛进,在同样1997-2005的8年中,主流商用协议标准从10M发展到了10G,整整提升了1000倍,行业的发展动力和技术标准的成熟性已无可争辩。
IP技术已经成为整个IT行业中最成熟、最开放、发展最迅速、成本最低、管理最方便的数据通讯方式。
在经历了FCSAN发展的过渡性尝试后,整个行业开始考虑将FC传输技术替代为更加成熟可靠、成本更低的IP技术,以适应广域网数据应用、大规模服务器数据集中、海量数据存储等应用对新一代存储系统的要求,同时为“随需应变”的IT新时代到来,奠定坚实的开放化标准基础。
2003年,以IBM等公司共同发起的iSCSI(InternetSCSI)协议,通过IETF组织的审议,公布为RFC标准。
iSCSI协议实际就是将标准的SCSI存储访问指令,打包到TCP/IP中进行传输。
iSCSI标准一经公布,就以其低成本、高可管理性、天然的跨广域数据传输和管理能力、海量组网能力得到了业界的青睐。
基于iSCSI协议构建的IPSAN存储,已崭露头角,成为新一代存储系统的标准,成为IT新时代围绕IP技术进行的网络与存储融合的标志性技术。
由于iSCSI协议将SCSI数据传输的基础从封闭昂贵的FC协议转移到IP之上,使存储系统突破了长期困扰着存储系统的兼容性、成本和管理性桎梏,使存储网格、广域数据传输、大规模服务器数据集中、远程容灾、高性能交换式存储架构等存储技术脱下昂贵的外衣,成为广大行业客户均能轻松获得的最新存储技术。
随着iSCSI技术的完善,数据块级的存储应用将变得更为普遍,存储资源的通用性、数据共享能力都将大大增强,并且更加易于管理。
随着千兆以太网的普及以及万兆以太网络的成熟,IP存储必然会以其性价比、通用性、无地理限制等优势飞速发展,iSCSI技术将联合SCSI、TCP/IP,共同开创网络存储的新局面!
第3章存储设备选型分析
在监控系统建设中,必须考虑影像数据的保密性和对网络带宽的影像,监控录像数字化采用分布式存储集中管理的网络存储技术已经成为主流应用模式。
IP智能监控存储系统,采用专业标准的存储设备,进行分布式存储集中管理数据存储模式,有如下优点:
监控画质清晰
由于采用标准、专业海量存储设备存储监控录像,不受到无须受到像DVR或DVS模式因为操作系统限制,最大2T容量限制。
以及CPU处理能力的限制只能存储低码流CIF格式,采用专业存储设备,可根据实际业务需要任意设定图像存储格式,提高画质质量,实现高清晰的监控。
可选D1、MPEG4、MPEG2(DVD)、等多种不同清晰度监控画质,音频上可扩展支持必要的扩展G..723/标准,确保实时监控画质、音质。
还原历史监控影像完全相同,并可支持高清,达到清清楚楚监控、事后取证准确、精准支撑决策的监控效果,真正实现监控系统部署的意义。
存储系统的性能
由于存储系统不仅要支持多路摄像头的监控数据为并发实时顺序写入,同时要满足三级监控中心对同一数据源的多路并发随机读取,对于存储系统带宽、持续写性能、控制器处理性能要求很高。
存储设备的控制性能、持续读写带宽必须需随着摄像头数量的增加和存储容量的扩展而同步提升,以满足监控系统的带宽、性能需要,要求磁盘与控制器必须交换式连接方式,存储设备不可有内部带宽、性能的瓶颈。
业务可靠性高,监控数据安全性高
事后取证的保障
采用标准、专业存储设备集中存储监控录像,保障监控数据安全、系统安全。
存储容量不受限制,存储系统采用分布式存储集中管理设计,配合虚拟化技术无限扩展能力,监控录像保存周期和保存数量可随需延长。
存储系统采用企业级SATA硬盘,其安全性远高于IDE硬盘,可保障监控数据的安全性,事后监控、调阅、调查有充分保障。
硬盘可实现RAID保护,并采用热备盘进行二级保护,进一步保障监控数据的安全性。
录像影像资料的检索速度-业务效率和快捷
快速精准的检索
采用数据块指针纪录技术,实现历史影像资料的基于指针数据库的检索,检索效率相对基于影像基于文件检索速度从数十分钟提高秒级,同时指针数据库考虑考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施;支持按图像来源、纪录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进行检索,支持多用户同时并发访问同一数据源。
成熟标准的技术,开放兼容互通性
存储系统多采用标准化协议,系统兼容性风险较低。
系统的不同应用可能基于不同的平台(WIN2000\SUNSOLARIS\IBMAIX\HP-UX\LINUX等等),可能是一个异构环境,因此系统必须具备良好的开放性和互连性,才能确保存储备份系统基础设施功能的充分发挥。
系统方便和NAS、DAS、SAN等各种结构的存储网络集成,并方便和以太网存储系统整合。
可管理性
在统一监控模式下,可统一监控整个监控系统中的数十台,乃至数百台的存储设备的运行状态,实现集中管理。
另外,由于采用专业存储设备,降低了分布式DVR带来的维护工作量大、数据丢失频繁等问题,降低了日常维护工作量。
经济性和投资保护
方案设计应具有前瞻性,在可预见的未来的设备改造中,要保证现有系统能最大程度的被继续使用,使目前的投资未来也能发挥较大的作用;
方案设计能以较低的成本、较少的人员投入来维持系统运行,提供高效能和高效益。
尽可能保留并延长已有系统的投资,减少以往在资本与技术投入方面的浪费。
数据管理性
系统设备必须采用智能化、可管理的设备,最终能够实现监控、监测整个备份系统的运行状况。
通过先进的管理策略、管理工具提高设备的运行性能、可靠性,从而简化维护工作。
易用性
系统能够方便地进行系统检测、监控、日常维护等方面的管理,具有良好的客户界面。
综合以上对监控系统的业务需求,IP智能监控系统的要求,监控平台的存储系统的设备选型为:
H3C基于分布式存储集中管理控制架构的EX1000S智能海量IPSAN/NAS存储设备。
第4章H3C存储解决方案
4.1方案设计
存储子系统承担全所数据集中以及业务支撑的功能,建设要求如下:
1.高可靠,保障数据安全。
高可靠由三个层次组成,首先是硬件系统高可靠,其次是完善的数据保护方案,还要有完善的本地化原厂商工程师和备件库作为有力保障;高可扩展,不仅要支持容量上的高可扩展,更要在不更换存储系统的情况下支持系统性能和高端功能的高可扩展。
2.管理性与系统高效性。
为保证数据存储空间的可管理性和减少SAN结构的复杂性,要减少管理的复杂性。
方案应采用先进、简便的IP SAN技术和相应的管理软件,保证大数据量简便管理并能够充分发挥系统性能。
3.使用和管理简单,实现一体化管理。
4.1.1初步方案
在IP-SAN的方案设计中,选用H3C的NeoceanEX1000为核心存储系统。
一台EX1000最高能够提供12TB的数据容量,410MB/s的吞吐量和54000的IOPS。
EX1000具备4个GE接口,可以支持应用服务器系统采用多块网卡的高可靠性设计,完全能够满足应用对于存储区域网络的性能和可靠性的要求。
所有需要连接EX1000的服务器,如数据库服务器、邮件服务器等,只要安装千兆网卡,并安装软件的iSCSIInitiator,就可以通过以太网获得存储设备,从而不需要购置价格昂贵的FCHBA卡。
EX1000支持的操作系统:
Linux、Windows和Netware,都支持这种千兆网卡加软件的iSCSIInitiator的实现方式。
对于其他需要扩展存储的应用服务器来说,可以安装操作系统所对应的iSCSIInitiator,配合以太网卡连接到存储系统。
EX1000通过划分不同的卷(最高可达1024个),以保证各个应用系统互不干扰。
如果以后随着业务的增长,需要增加新的服务器,新增设备可实现即插即用。
用网线连接到存储区域网络就能访问后台存储设备里的数据。
基于标准化IP的存储交换平台使得各种数据管理功能能够像电器插入电源插座一样,轻易地进行部署应用。
4.2方案特点和优势
4.2.1方案特点
由于NeoceanEX1000在充分利用IP技术的高性能、低成本、标准化的特性基础上进行构建,使NeoceanEX1000大大超越了传统存储产品的各种结构局限和应用困境,在应用上体现出卓然超群的特性:
成熟标准高可靠
IP技术是迄今为止IT世界中应用最广泛、支持最普遍、成本最低、成熟度最高的数据传输标准。
NeoceanEX1000完全是基于H3C全球领先的IP技术构建的。
因此,NeoceanEX1000先天具备了IP技术成熟、通用的特征。
NeoceanEX1000应用IP技术的标准性,彻底消除了用户采购传统存储系统带来的兼容性和集成管理问题,避免了在购买存储系统时的厂家锁定,带来了灵活、方便、标准化和低成本的系统部署和管理体验,从应用到存储,采用业界应用最为广泛的IP标准来进行系统构建使得用户能够大大降低采购、调整、扩展的成本。
结构开放,无限扩展
NeoceanEX1000打开了存储功能和性能扩展的大门,使数据的流动和管理不再受到传统存储系统僵化结构的制约。
多台NeoceanEX1000的堆叠,可通过前端交换机进行横向扩展,整个存储系统的性能、容量和可靠性可线性增加。
无论从性能、功能、容量上都获得了近乎无限的扩展能力。
独到的安全特性支持
支持接入主机的AAA认证(CHAP鉴权、LUNMasking等);支持管理员的密码认证和权限分级;支持管理安全机制(SSH)。
全面提供各种数据管理功能
NeoceanEX1000提供IPSAN/NAS一体化存储方式。
IPSAN是基于高速以太网的SAN架构,适合Exchange、Notes、SQLServer等数据库应用。
NAS存储服务支持不同操作系统和多台主机的文件共享,适合Web、文件服务器应用,并可为不同用户分配独立的共享网络文件夹,用于文档集中存储和备份。
NeoceanEX1000提供SnapshotCopy(数据快照拷贝,也称数据卷克隆或者卷拷贝)功能。
SnapshotCopy是对源数据卷“克隆”出一个数据完全一致但物理上独立的卷,原数据卷的损坏不会影响克隆卷,可用于对在线访问数据的备份、测试和数据仓库分析等。
NeoceanEX1000通过DiskSafe软件为Windows系统提供强大的数据保护和恢复功能。
通过在Windows主机上安装DiskSafe软件与后台NeoceanEX1000联动,可以对Windows主机的操作系统及其所连存储设备的数据进行连续保护,同时支持本地系统损坏后的镜像启动和快速恢复。
NeoceanEX1000通过SnapshotAgent(快照代理)的客户端软件保证在每个时间点所创建的快照卷保持数据完整性和一致性。
NeoceanEX1000支持RAID0、1、5、10、50,并提供按需使用磁盘空间建立RAID的功能,支持RAID容量的在线动态扩展、在线RAID级别转换和热备盘(HotspareDisk)等多种数据安全保护机制。
热备盘可采用分布式热备盘、专用热备盘、全局热备盘三种模式,可为阵列提供多重保护。
基于标准化IP的存储交换平台使得各种数据管理功能能够像电器插入电源插座一样,轻易地进行部署应用。
标准化平台,使得用户彻底摆脱只能在单一厂商产品间应用数据功能的尴尬局面。
IP技术中的端口镜像、组播、路由、VLAN、IPSEC等应用于存储数据管理,使IX1000在数据的安全性、数据管理能力和功能性方面产生了质的飞跃。
使用简单易于管理
传统存储系统的管理难题来自于专用协议、专用设备、厂商私有规格标准造成的混乱和人为造成的管理障碍。
同时,由于缺乏专门人才,使用户在采购传统存储系统后,往往都要面对维护乏力、管理成本高昂,还不得不一再向厂商购买各种存储服务。
NeoceanEX1000完全基于设备和系统可视化、IP标准化进行管理。
只要具备基础IP网络管理知识的人员,都几乎可以无须培训即掌握EX1000的管理和维护。
从使用上,由于省去了各种特殊交换设备、特殊连接卡设备,使得EX1000的安装、使用和部署非常简单方便。
第5章存储系统容量计算
5.1存储容量计算
本系统中,监控录像数据的容量需求较大,单路图像一天的存储数据为:
4000Kbps×3600×24/8=KB
换算成MB为:
43200MB
单路图像15天存储数据为:
43200MB×15=648000MB
换算成GB为:
648GB
174路图像15天存储数据存储粮为:
648GB×174=112752GB
换算成TB为:
以上监控点可根据不同的存储策略制定计划,调整存储时段和天数,最终存储容量可达到90%×=。
采用H3CEX1000S,单台满配16块750G企业级SATA二代硬盘,存储裸容量可达12TB。
具体存储系统根据该监控技术系统,总体部署计划,存储系统采取集中存储部署,同一集中控制方案。
考虑RAID处理,本次部署EX1000S共4台。
存储容量共计40TB。
第6章方案组成部分简介
NeoceanEX1000系列产品是H3C技术有限公司(H3C)自主开发的高品质IP存储产品,它能够提供IPSAN/NAS一体化访问特性,简单易用,管理方便。
EX1000系列产品适用于Web、Email、数据库存储、VOD、多用户文件共享服务、网络磁盘、多媒体编辑制作等应用系统,可提供海量存储、D2D数据备份、Windows系统保护等解决方案。
产品特点:
●功能完善
提供IPSAN/NAS一体化存储方式。
IPSAN是基于高速以太网的SAN架构,适合Exchange、Notes、SQLServer等数据库应用。
NAS存储服务支持不同操作系统和多台主机的文件共享,适合Web、文件服务器应用,并可为不同用户分配独立的共享网络文件夹,用于文档集中存储和备份。
EX1000系列提供SnapshotCopy(数据快照拷贝,也称数据卷克隆或者卷拷贝)功能。
SnapshotCopy是对源数据卷“克隆”出一个数据完全一致但物理上独立的卷,原数据卷的损坏不会影响克隆卷,可用于对在线访问数据的备份、测试和数据仓库分析等。
EX1000系列通过DiskSafe软件为Windows系统提供强大的数据保护和恢复功能。
通过在Windows主机上安装DiskSafe软件与后台EX1000系列联动,可以对Windows主机的操作系统及其所连存储设备的数据进行连续保护,同时支持本地系统损坏后的镜像启动和快速恢复。
EX1000系列通过SnapshotAgent(快照代理)的客户端软件保证在每个时间点所创建的快照卷保持数据完整性和一致性。
EX1000系列支持RAID0、1、5、10、50,并提供按需使用磁盘空间建立RAID的功能,支持RAID容量的在线动态扩展、在线RAID级别转换和热备盘(HotspareDisk)等多种数据安全保护机制。
热备盘可采用分布式热备盘、专用热备盘、全局热备盘三种模式,可为阵列提供多重保护。
●性能优越
基于64位硬件体系和64位专用存储操作系统,保证了系统在海量数据存取时的性能和可靠性。
单台EX1000系列产品可容纳16块企业级SATAII硬盘,最大容量可达到12TB,提供最高410MB/s的带宽吞吐量和54,000IOPS的处理能力,轻松满足各种应用的性能要求。
多台EX1000系列产品可通过前端交换机进行横向扩展,整个存储系统的性能、容量和可靠性可线性增加。
●丰富的硬件特性
EX1000系列存储系统拥有4个前端GE接口,可连接服务器或IPSAN网络交换机,4条数据链路支持链路聚合和动态故障切换,在保证数据读写带宽的同时保障数据通路的可用和畅通。
EX1000系列提供启动时磁盘顺序加电功能,保证不会由于所有磁盘同时加电引起的电源故障和系统故障。
提供磁盘电源短路保护功能,即当电源出现短路时,系统会自动切断磁盘供电,保护磁盘免遭过载电流的冲击,最大限度地保护数据的安全。
EX1000系列还提供硬件过载保护机制,例如当温度异常升高会导致硬件损坏,则系统会自动关机保护磁盘数据。
EX1000系列支持磁盘热插拔,并为了防止用户误操作,在插入磁盘时,会让用户确认磁盘中是否有有用数据,确认后方进行磁盘扫描。
EX1000系列支持磁盘漫游,即存储系统内部磁盘可以任意的更换位置,而磁盘内部的阵列配置信息和数据完全不会改变或丢失,可避免由于磁盘被错误插拔而导致的数据丢失。
EX1000系列可支持250GB,400GB,500GB,750GB(基于垂直记录技术)多种容量不同的磁盘混插在同一存储系统下,不存在兼容问题。
EX1000系列采用了多个冗余风扇对所有的磁盘和控制单元进行散热,可保证整个系统长时间的正常运行。
EX1000系列可选配冗余、负载均衡热插拔电源,支持电源自动故障切换和在线的故障电源更换。
还可与多种型号的外接UPS联动,有效避免由于突然掉电导致设备缓存中的数据丢失。
●使用简单管理方便
支持即插即用。
用户只需将PC或服务器插上网线与EX1000系列通过网络相连,并进行简单的软件配置就可以像访问本地磁盘一样访问连接到网络上的EX1000系列存储资源,无需添加任何其它专用设备。
EX1000系列采用可视化管理,在GUI管理界面上可以所见即所得地对磁盘、RAID组等进行配置操作和状态监控。
EX1000系列采用中文管理界面,便于操作使用。
EX1000系列的配置管理能够与H3CQuidview网管系统融合,用户可以像管理其它网络设备一样,轻松管理EX1000系列。
EX1000系列产品提供X-Ray检测工具,可将特定时间的系统完整状态和参数记录下来形成标准格式文件,通过文件分析就可以准确掌握系统运行状态。
EX1000产品规格:
项目
EX1000T
EX1000S
存储处理器/缓存
(Cache)
双64位存储处理器/4GB
单64位存储处理器/2GB
管理接口
1个10/100Mbps自适应以太网接口
1个10/100Mbps自适应以太网接口
业务接口
4个10/100/1000Mbps自适应以太网接口
4个10/100/1000Mbps自适应以太网接口
最大主机连接数量
64个
64个
磁盘数量
支持16块企业级SATAII磁盘
支持16块企业级SATAII磁盘
磁盘类型
可选250GB/400GB/500GB/750GB(基于垂直记录技术)SATAII磁盘
可选250GB/400GB/500GB/750GB(基于垂直记录技术)SATAII磁盘
最大存储容量
12TB
12TB
IOPS
54000
42000
带宽
410MB/s
320MB/s
RAID级别
支持RAID0,RAID1,RAID10,RAID5,RAID50
支持RAID0,RAID1,RAID10,RAID5,RAID50
支持操作系统
Windows、Linux等
Windows、Linux等
外形尺寸(高×宽×深)
×430mm×715mm(不带挂耳或机柜滑道)
×430mm×715mm(不带挂耳或机柜滑道)
整机功耗
562W
562W
电源模块
100V~127V/200V~240VAC;50Hz/60Hz
100V~127V/200V~240VAC;50Hz/60Hz
重量
裸机重量:
低于
满配置磁盘重量:
低于
裸机重量:
低于
满配置磁盘重量:
低于
工作环境温度
+10°C~+35°C
+10°C~+35°C
工作环境湿度
20%~80%(未凝结)
20%~80%(未凝结)
贮存环境温度
-40°C~+70°C
-40°C~+70°
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