280个点大厦网络监控存储方案.docx
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280个点大厦网络监控存储方案
280个点大厦网络监控存储方案
2009-9-16
第一章系统设计
一.1客户现状分析
目前规划建设数字化监控,约有280个视频监控点,D1存储格式,数据保存1个月以上。
一.2 需求分析
原监控大多采用DVR存储视频数据,而针对监控数据安全、稳定、大容量、高质量、可扩展等方面的要求,DVR存储系统有如下缺点:
●数据安全性
传统DVR使用IDE硬盘,没有任何数据保护机制,一旦硬盘损坏数据将无法恢复,这样则失去了监控本身的意义。
需要架构高安全的SAN存储。
●高性能
由于整个项目监控系统摄像头路数为280路,路数较多,需要同时多路摄像头同时将数据写入存储设备,并且同时有多路服务器或客户端可能读取数据,总的带宽要求比较大,并发访问数量较多,因此对后端存储设备提供较高的性能来满足这种需求。
●随需扩展
一套监控系统在建设初期,出于资金以及建设需要等多方面因素考虑,可能并不会一次性建设完成,这就意味着后期扩容的可能。
新建设的存储平台应有很好的存储扩展能力。
针对上述分析,在本方案中我们提出采用DVS+IPSAN的存储架构。
一.3 系统设计原则
1、技术领先的原则
系统采用的设计方法和技术路线在本行业中处于领先地位,符合网络发展和演进趋势,确保投资的长效性。
2、设备一流的原则
系统从图像采集、网络传输到中心平台等各关键环节均使用一流设备,确保系统整体运行稳定,满足对图像效果、保密安全、传输速度等方面的需求。
3、高度安全的原则
考虑到监控的重要性,以及管理和监控的实际需求,必须确保关键图像信息的安全和保密,在设备管理方面,提供各种登录认证模式。
4、效果最佳的原则
系统建设需要满足大厦对于图像信息的实际需求,更要确保大厦安全监控要求,所以要求视频图像清晰流畅,通过对系统图像、历史数据的调阅,提高大厦整体的应急响应能力。
5、便捷实用的原则
数字图像实时监视和图像回放查询界面友好,系统安装、使用、维护简便,满足大厦的需求;监控图像质量须满足管理需求。
7、扩展性的原则
方案设计充分考虑系统以后的发展变化,建设可扩展的、开放的平台,能够对资源进行有效整合,拓展系统功能。
8、经济性原则
方案在选用先进技术和设备的情况下,通过统筹安排、合理规划,充分利用现有资源,发挥技术和设备的先进优势,降低整体成本,节省资金投入。
第二章推荐方案
二.1DVS+IPSAN设计概述
IPSAN是近些年来新兴的网络存储技术,它希望用TCP/IP以太网替代光纤通道网络。
IPSAN的好处在于:
使用以太网络,保护了用户现有的投资;以太网系统造价低;以太网是成熟的技术,具有良好的兼容性;以太网络可以扩展到远端,便于系统的做远程的容灾备份;以太网上现有的软件也可以直接使用,例如IPSAN可以直接加上IPsec软件,以达到存储网络加密的目的;千兆以太网络的广泛使用,也使得IPSAN的性能得到提高。
总之,采用IPSAN存储网络,可以达到好兼容性和最高的性能价格比。
IPSAN使用的是iSCSI协议。
iSCSI(InternetSCSI)是一种在Internet协议网络上,特别是以太网上进行数据块传输的标准。
它是由Cisco和IBM两家发起的,并且得到了IP存储技术拥护者的大力支持。
是一个供硬件设备使用的可以在IP协议上层运行的SCSI指令集。
简单地说,iSCSI可以实现在IP网络上运行SCSI协议,使其能够在诸如高速千兆以太网上进行路由选择。
二.1.1系统方案架构图
二.1.2方案说明
本方案中,共分布约280个监控点。
前端摄像头把模拟视频信号分两路,一路传输至DVS中,DVS把视频数据编码成IP视频流,通过以太网交换机传输至存储服务器,存储服务器以ISCSI方式将数据存入后端的MacrostorHTX1600QRC磁盘阵列中,每台磁盘阵列通过其两个千兆主机通道与交换机的千兆口相连,采用MPIO负载均衡方式,保证性能及安全性。
另一路通过矩阵直接把模拟视频信号显示在大屏。
各终端或远程用户通过平台管理服务器可方便调用磁盘阵列中存储的历史视频数据。
数据访问流程:
Ø视频数据的存储过程,数据流向如下图所示:
前端摄像点采集到视频后,通过DVS把数据编码成IP视频流传至存储服务器中,存储服务器中的平台软件把视频流以ISCSI方式把数据存于IPSAN存储。
存储系统分析
本方案中建议采用MacrostorHTX1600QRC磁盘阵列,MacrostorHTX1600QRC采用高性能、高可靠的控制器,双电源设计架构。
控制器采用业界领先的IntelRISC处理器,2个1GbIscsi主机接口支持IPSAN架构,每台MacrostorHTX1600QRC支持高达16块SATAII硬盘,支持Raid0、1、5、6。
建议在本项目使用Raid6技术,以保证数据的安全性。
MacrostorHTX1600QRC磁盘阵列性能卓越,单台MacrostorHTX1600QRC磁盘阵列能支持300路以上的D1并发数据流的写入,高达2Gb读写带宽,80000个IOPS。
本项目中有280路摄像头,为保证性能,需要大约3台存储服务器进行数据存储、读取处理。
存储服务器需要至少一个四核处理器、4GB以上缓存、3个千兆网卡。
根据项目要求,详细存储容量以及所需磁盘阵列量如下表所示:
地点
参数
大厦
摄像头数量
280
码流
D1(2Mb/s)
保存时长
30天
数据量
180TB
硬盘数量(1TB)
208块
磁盘阵列数量
13台
服务器
4台
IPSAN交换机口
2台(24口千兆)
共需13台磁盘阵列,208块1TBSATAII硬盘,RAID6。
每台存储服务器处理约70路摄像头。
产品配置
序号
产品
型号
数量
品牌/产地
配置说明
1
磁盘阵列
MacrostorHTX1600QRC
13台
iSCSI-SATA,单控,2个千兆口,1GB缓存,3U-16盘位,RAID6
Disk-SATA-1000
208块
希捷/中国
希捷1000GBSATA硬盘,7200转
网络视频服器
HTX-1004D
70台
4路D1分辨率,四路视频输入四路音频输入,一路音频输出
二.1.3磁盘阵列
本方案是根据我公司多年经验,并结合本项目监控自身特点而形成的。
方案优势主要体现在以下几点:
●模块化设计
从目前ISCSI磁盘阵列市场来看,ISCSI磁盘阵列产品主要分两种设计方式:
控制器设计方式和服务器设计方式。
HTX1600QRC产品采用控制器设计方式;而部分友商采用普通服务器+RAID卡设计方式,此类产品严格来说更类似存储服务器产品,标准PC服务器是其实现存储的硬件基础,因此称为服务器设计方式。
控制器设计方式是目前国际上主流存储的产品设计方式(如EMC/HP/IBM等公司产品线),整个磁盘阵列主要由控制器、背板、硬盘及冗余电源风扇等四个部件组成,是一种无线缆、高集成、高精密的设计方式。
其优势是稳定性极强、设计精简、性能高、维护便利等,但同时其研发、制造门槛高,需要存储厂商有雄厚的研发、制造能力。
服务器设计方式是采用普通PC服务器+RAID卡设计方式的产品,整个磁盘阵列就是一台PCserver结构,采用通用标准主板、CPU、内存、RAID卡等等。
优势是其研发、制造门槛低,因此国内一部分磁盘阵列厂家的全线产品都采用了服务器设计方式。
但因采用通用标准的主板、CPU、内存、RAID卡等元器件,造成电子元件众多,内部存在大量连接线缆,导致磁盘阵列较多单点故障及不稳定因素,总体来说,服务器设计方式产品的稳定性、能耗控制、整体性能、可维护性等方面都与控制器设计相比差距较大。
下表为两种产品设计方式的比较图表:
控制器方式与服务器方式产品实现对比
类型
控制器方式
服务器方式
主机接口
ISCSI或FC
ISCSI或FC
稳定性
1、模块化设计
2、专为存储优化的系统架构设计
3、专用系统,稳定高效
4、Cache掉电保护
5、系统简小,多放置在专用的FlashMemory芯片中。
1、基于服务器主板设计
2、在服务器机箱上修改
3、通用系统+存储软件,指令繁杂,故障点多
4、无法完成Cache掉电保护
5、系统多需要安装在阵列硬盘上,占用存储空间并在减少了系统的稳定性。
完整性
1、可支持冗余双控、方便插拔
2、SATA硬盘采用Dual-ported桥接器,避免SATA硬盘的单点故障
3、产品会有较强的后续升级计划
4、有较完备的硬件监控机制
1、无控制器,不能插拔
2、无Dual-ported桥接器,存在单点故障
3、缺少持续的升级产品
4、缺乏对硬件状态的监控与预警功能
可维护性
模块化设计,专用系统,支持热插拔,维护简单
服务器硬件,不能热插拔,维护成本高(宕机时间长)
其它
1、采用精简架构,低能耗
2、处理器指令集加速存储,性能强劲,硬件加速Raid5/6
3、不支持NAS
1、采用通用服务器架构,高能耗
2、指令集无法加速存储,性能差。
3、支持NAS
控制器设计盘阵内视图
服务器设计盘阵内视图
在监控项目中建议采用控制器方式磁盘阵列。
因监控数据基本都要求7*24小时不间断写入,对磁盘阵列的稳定性提出了很高的要求,设备稳定性是重中之重。
如采用服务器设计方式磁盘阵列,其稳定性将无法保障,产品容易出现故障宕机或BUG并因为配件的复杂性,往往需要较长时间才能排查原因并修复,给监控数据的存储和回放带来严峻挑战。
●RAID6支持
RAID6是在RAID5的基础上发展而成,因此它的工作模式与RAID5有异曲同工之妙,不同的是RAID6增强了磁盘的容错能力,RAID6阵列中允许同时出现两块故障磁盘。
针对监控数据7*24小时不间断写入,并采用廉价SATA硬盘大容量存储这一行业特点,Raid6技术对监控数据的安全保护具有极为重大的意义,是为当前监控行业数据存储安全保障的不二选择。
MacrostorHTX1600QRC支持硬件Raid6技术。
●针对视频监控行业专用的存储系统
针对视频监控应用的特点,我们对所推出的存储系统进行了优化。
监控应用主要是以一定码流多路并发写入,并伴随随机读取的的存储应用。
MacrostorHTX1600QRC磁盘阵列带宽为2Gb。
D1顺序码流写入支持在300路以上。
而本项目中每台磁盘阵列需支持最大不超过100路的D1写入,性能上完全可达到项目要求。
●随需扩容,无限扩展
数据采用目前先进的IPSAN存储架构,可以实现存储容量的高可扩充性。
在系统监控点增多,存储需求也随即增长,如现有容量不足,可以简单的购买更多的iSCSI磁盘阵列联入以太网交换机进行容量扩充。
如果增加了磁盘阵列数量,意味着写入路数分配到了不同的磁盘阵列当中,随着容量的扩展,系统性能也有了较大的提升。
●友好易用的中文管理平台
易管理和使用是也是监控存储系统的一个基本要求。
宏天欣数据存储的产品的管理系统是面向用户设计的全中文的集中管理系统。
支持web/telnet等管理方式。
根据我们的经验,管理员可以在15到20分钟内,就轻松掌握整体系统的使用和管理。
通过统一管理平台,能轻松在同一界面发现各磁盘阵列的电源、硬盘等故障问题,轻松进入各磁盘阵列管理界面进行各种配置、设定。
如下图所示:
●高安全性提升数据的安全级别
数据iSCSI磁盘阵列可以通过多网扣绑定增加带宽,还可以保证存储器在单个网络连接断开的情况下,仍然可以正常工作,保证了设备的高可用性。
同时磁盘阵列还采用了控制器、双电源、双风扇、热插拔等一系列的先进技术,能有效保证存储系统的业务连续性。
第三章HTX1600QRC磁盘阵列介绍
三.1产品概述
MacrostorHTX1600QRC系列iSCSI磁盘阵列是宏天欣数据推出的具有高性能价格比的iSCSITOSATA磁盘阵列产品,针对构建低成本的IPSAN存储环境提供高性价比的解决方案。
适用于有连续应用的海量存储并且要求单位存储成本低廉需求的用户。
特别适合例如视频监控、医疗影像、流媒体等影音数据的存储应用。
三.2产品卖点
Ø廉价的高性能海量存储系统解决方案
Ø高可靠性的存储系统和数据安全保障
Ø低成本和复杂度的iSCSI和千兆以太网架构
Ø便捷的管理,轻松实现存储容量规划
Ø良好的互操作性和扩展性能
三.3特点和优势
✧全新的RAID6支持,使存储系统更加安全可靠。
✧支持16块硬盘。
✧1GbEiSCSItoSATA存储结构
✧支持自动排程的SnapShot技术,有效地降低了数据丢失的风险
✧先进的逻辑卷管理方式,可在不丢失数据的情况下,瞬间实现数据卷的在线扩容
✧单以太网端口最大吞吐率达到110MB/s。
✧只读/可读写的数据访问方式,优先级别可调整的卷控制,满足了不同应用系统的访问要求
✧支持CHAP认证,支持Trunking、LACP和Multi-homed三种网络访问方式的数据接口
✧模块化冗余设计,提高存储系统的可靠性、可用性和易维护性
三.4产品详细介绍
性能优越
MacrostorHTX1600QRC系列iSCSI磁盘阵列采用专用的RAID控制器,加上专门设计的专业RISC芯片实现了超强的硬件XOR运算,快速处理从主机传来的I/O操作指令及其数据。
最大可配置2GB的ECC高速缓存。
多线程的只能预读机制,优化的排序和分组写入策略,极大地提高了系统的读写效率。
为了提高数据传输速率,主机和硬盘均采用独立的数据通道,以消除数据传输的瓶颈。
同时采用独特的“单通道单硬盘”设计结构,每个驱动器独占一个SATA通道,保证每个SATA通道中充足的数据吞吐量,消除磁盘并行任务的开销。
高密度的存储结构
在容量上MACROSTORHTX1600QRC系列采用了19英寸的工业标准Rackmount机架式设计,可安装8-16块SATAI或SATAII规格的硬盘,根据磁盘单碟容量的不同,可提供2.4-16TB的存储容量选择。
能够满足用户多媒体海量数据用户及大中型企业关键业务应用的各种需求;
丰富的连通性
服务器可以直接连接或通过千兆网络交换连接MACROSTORHTX1600QRC系列存储系统,实现多路连接。
HTXQ系列向主机端提供了2个Gb级的iSCSI接口,并支持Trunking、LACP和Multi-homed等技术,在保证数据接口冗余的情况下,提供了最大250MB/s的数据传输速率。
主机端使用传统的10M/100M/1000M以太网适配器即可实现对存储空间的访问。
可实现Ethernet到IPSAN的无缝过渡。
高可用、高可靠的存储系统
MACROSTORHTX1600QRC系列产品提供了风扇模块、电源模块的冗余设计,这些冗余部件均支持热交换技术,可实现故障的在线排除。
在连接部件之间采用无线缆技术,硬盘采用SCA-2热插拔接口设计,杜绝了接触不良、线缆老化、信号串扰等不良因素,保证了数据传输的效率,并达到了维护简易的目的。
数据安全保护
在数据的冗余技术方面,MACROSTORHTX1600QRC系列产品除了常规的RAID保障外,特别提供了RAID6的支持,并支持热备援磁盘技术,有效的避免传统RAID5方式下,在Rebuild过程中因另一块硬盘损坏导致的数据丢失,更进一步地提高了数据的可靠性。
针对数据丢失风险,HTXQ系列产品提供支持自动排程的快照技术,可在意外删除、文件受损和病毒攻击等错误发生时提供保护。
无限扩展特性
IP-SAN对可与该架构连接的应用服务器没有数量限制,使用IP-SAN不需要其他费用就可以添加新的服务器,对于已架构的大型IP-SAN不需要额外的费用最多可以支持升级到多个服务器。
使用虚拟卷技术,使存储扩展对用户透明。
可以通过添加磁盘或阵列方式对存储空间进行在线无缝扩展,不中断应用业务。
对当前网络以及设备无任何特殊要求(无需SAN交换机。
无需专门的ISCSI存储设备,如磁带库、光盘库等)根据应用需求动态扩展带宽和性能。
便捷而快速的管理和维护方式
MACROSTORHTX1600QRC系列产品提供了直观的LCD管理以及远程Telnet、SSH和Web等多种管理方式,简单的操作方式,大大降低了用户的管理成本。
在Web方式下,用户可以直观、方便地对存储子系统进行监控、管理与维护。
除此以外,针对故障的自动警示设计,使系统可以通过声鸣警示、SNMP、EMAIL等方式提醒用户系统相关部件发生故障,有效、快速的降低系统维护的时间。
技术成熟、低成本、灵活部署SAN存储环境
MACROSTORHTX1600QRC产品使用成熟的以太网来部署数据存储环境,并提供了比传统以太网更安全的数据安全传输技术,传输距离等同于IP网且远远超越SCSI(15m)和FC(10km)。
可以灵活地部署在局域网中的任何位置或为其部署一个单独的千兆网络。
借助一些常用的IPSAN设备,可实现FCSAN到IPSAN的快捷、安全地转换,有效地保证了用户的投资,并大大地降低了部署SAN存储环境的成本。
典型应用
IP-SAN是最经济和可行的存储系统。
这种环境的最大特点是,存储容量需求逐渐增加,但是又无法准确预测,因此也就不可能通过一次性采购来满足不可预知的存储容量需求。
尤其是分散式应用,部署集中式、分散式存储代价高昂,数据的安全得不到保障。
而MACROSTORHTXHTX1600QRC系列产品使得此种应用变得低廉、轻松易得。
对于工作组级、部门级、企业级分散式应用环境来说MACROSTORHTX1600QRC系列产品分别有相应的典型应用产品来满足需求。
特别是在视频监控行业,针对视频监控应用的特点,我们对所推出的HTX1600QRC存储系统进行了优化。
监控应用主要是以一定码流多路并发写入,并伴随随机读取的的存储应用。
产品技术规格表
MACROSTORHTX1600QRC磁盘阵列技术规格
RAID技术特性
处理器
Intel80331RISC处理器
RAID级别
0、1、3、5、6、0+1、10、30、50、60、JBOD
数据访问
优先级别可调整的数据访问,支持只读/可读写2种方式
缓存
高速ECCDDR缓存(最大支持4GB)
热备援磁盘
支持
自动后台Raid重建
支持
扩容方式
支持在线容量扩展
坏扇区自动检测与修复
支持
S.M.A.R.T功能
支持
数据重建接续
支持
iSCSI接口
支持Trunking,LACP,Multi-homed三种方式的FailOver或负载均衡
RAID级别变更
支持,可实现无损数据的RAID重构
Snapshot
支持,可自动排程对数据卷进行快照
连通性
iSCSI接口
2个GbE接口,支持CHAP认证
管理接口
1个专用的百兆网络接口用于远程管理
常规特性
外形规格
3U
支持硬盘容量
300GB,400GB,500GB,750GB,1TB
支持硬盘类型
SATA-I,SATA-II
硬盘槽位数
16
热插拔部件
电源、风扇、硬盘
冗余电源规格及数量
350Wx2
风扇数量
2组
密码保护
支持
故障报警
支持
硬盘故障标示
支持
风扇故障标示
支持
电源故障标示
支持
环境监控
支持
兼容性
系统兼容性
支持Windows和Linux和Unix系统
管理方式
串口管理(RS-232C)
支持
远程管理
Web浏览器管理;Telnet/SSH管理
LCD控制面版
支持
资源--行业合作伙伴
数据与政府、金融、电信、能源、教育等行业的应用开发商结成了战略联盟,共同为用户构建强大的技术支持与保障。
市场表现
数据在数据存储与管理项目规划、系统设计、工程实施过程中积累了大量的经验,所提供的服务应用领域涉及政府、能源、金融、电信、教育、医疗、媒体、运输、制造业及其它行业。
其产品体系是:
全系列磁盘阵列
MACROSTOR全系列磁盘阵列都提供了简单、稳定、多样的选择。
全部采用冗余部件设计保证稳定可靠运行。
NAS系列网络存储服务器
适合中小企业用户和文件共享环境的数据集中存储和备份保护方式。
服很少的投资就能提升中小企业数据保护意识和能力。
从移动和桌面电脑到应用服务器提供全面的数据保护方案。
VTL虚拟磁带库
代表最新存储念,利用虚拟化技术,实现多功能整合实现更安全高效数据保护。
用户定制产品
以雄厚技术力量为依托,专业的开发团队为用户实现特定应用的产品设计与生产。
HSM管理软件
WisHSM专业数据分级存储管理软件。
HierarchicalStorageManagement简称HSM,将用户拥有的所有存储资源(包括磁盘阵列、磁带库、光盘库等)统一管理,从而为网络用户提供一个看起来具有无限容量的存储空间,提高每种存储设备的利用率,节约了成本。
特点:
统一管理在线、近线和离线存储设备和数据;
根据数据重要性的不同实施不同的数据管理策略,提供不同级别的可存取性和保护,让信息在其生命周期的每一点提供最大的价值,根据用户数据的不同价值合理安排每一种存储资源;
按时间、频率或容量等特性,制订数据管理策略;
基于数据管理策略实现文件的自动迁移和回调,对用户和应用是透明的。
HA管理软件
MACROSTORHA软件是一套提供防止主机因不可避免的意外性或计划性宕机问题的高可用性软件,能够针对重点行业或关键性应用对系统和数据的高可用性和高安全性的需求,与MACROSTOR系列阵列进行整合,提供基于集群技术的双机备份解决方案。
Wis-Backup备份管理软件
Wis-Backup是为由跨越异构平台的服务器和客户端组成的企业级网络环境而设计的整体数据保护解决方案,提供了灵活的升级能力,优秀的可管理性和可用性,同时支持Unix、Linux和Windows平台。
用户通过增加软件中的模块,可以实现远程数据的备份与恢复,可以为整个企业中所有的系统、数据库、以及正在运行关键业务应用的服务器提供快速、可靠和完全的数据备份和恢复服务。
三.4.1技术保障体系
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