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浅述RAID技术和硬盘存储技术的发展
作者: 来源: 日期:2006-3-26 2:53:33  点击次数:
在21世纪的今天,用来存储视频的介质是越来越多,从原来的磁带存储,到后来的硬磁盘存储、光盘存储等,都为视频的存储提供了广阔的空间。

硬盘具有响应速度快、传输速率高和存储非线性的特点,随着技术的不断发展,基于硬盘的存储方式有了很大的飞跃,但无论采用什么方式的存储结构,RAID技术是所有存储产品容错的通用方法。

什么是RAID呢?通俗的说就是通过将多个存储设备按照一定的形式和方案组织起来,如同使用一个硬盘一样但是却通过这样的形式获取了比单个存储设备更高的速度、更好的稳定性、更大的存储能力的存储设备的解决方案。根据你的需要不同,可以采用不同形式以及不同价格(从几千元到上百万元)的RAID解决方案--很显然,越好的RAID系统,价格越昂贵,所以几乎没有最好的RAID系统。另外,选择RAID系统要适应不同的应用程序。

在通常情况下,RAID有如下几种分类:

RAID0方式:由多个硬盘并发协同工作完成数据的读写,数据被均匀分布在各个硬盘

上,它可以组成任意大小的硬盘阵列,所以可做到很大的储存容量和很高的存取速度,但它

没有任何的容错措施,而且任一硬盘的损坏意味着整个阵列的损坏,硬盘越多可靠性越低。

RAID1方式:称为磁盘镜像。原理是在两个硬盘之间建立完全的镜像,即所有数据会

被同时存放到两个物理硬盘上,当一个硬盘出故障时,仍可从另一个硬盘中读取数据,因此安全性得到保障。但系统的成本大大提高,因为系统的实际使用率仅有45%。

RAID3方式:是把数据分成多个"块",按照一定的容错算法,存放在N+1个硬盘上,实际数据占用的有效空间为N个硬盘的空间总和,而第N+1个硬盘上存储的数据是校验容错信息,当这N+1个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时,从其它N个硬盘也可以恢复原始数据,这样,仅使用这N个硬盘也可以带伤继续工作,当更换一个新硬盘后,系统可以重新恢复完整的校验容错信息。

RAID5方式:由于一个盘上既有数据又有校验码,因而可以解决多盘争用校验盘的校验盘的问题,使得同一组内可进行并行写操作。但它在写入时的校验运算处理上开销大,不适合输入输出数据量很大的图像信号存储。

RAID级别的选择有三个主要因素:可用性(数据冗余)、性能和成本。如果不要求可用性,选择RAID0以获得最佳性能。如果可用性和性能是重要的成本不是一个主要因素,则根据硬盘数量选择RAID1。如果可用性、成本和性能都同样重要,则根据一般的数据传输和硬盘的数量选择RAID3、RAID5。

早期的硬盘存储系统相对比较简单,大多是一个独立的单一系统,采用RAID3或RAID5技术,就是说拥有一层简单的容错功能,但是,播出的安全是至关重要的,一层简单的容错能力并不能满足大型多频道播出的安全要求。

熟悉电脑的人都有会知道,重要数据的备份,对于系统崩溃或是数据丢失后的恢复是非常有利的。所以一些视频服务器的供应商就提出对上述单一系统进行一对一的镜像配置。就是说,两个都采用RAID3或RAID5技术的存储硬盘互为主备份,两个存储系统的内容是完全一样的。文件上载到主系统后,往备份系统做一对一的拷贝。换句话说,就是通过增加存储系统的冗余度,加了一倍的容量,来提高系统的安全性。但是这种保护方式有着明显的缺点,就是硬盘利用率低,大约为45%,成本高,一旦主机出现故障,主机的播出信息就全部丢失,要恢复主机的同时又要与备机同步播出是困难的,硬盘阵列不能过大,多频道播出的数据共享性被限制,I/O接口受服务器的约束。 SeaChange公司提出了一种新的技术方案,称为MediaCluster,就是多个内部硬盘阵列采用RIAD5技术、拥有视频I/O的服务器之间联成网络,数据共享,形成一套大型系统,如图1:


每个服务器作为一个节点,在每两个服务器内部的RAID5硬盘阵列的基础上,在节点间再作一次RAID5保护,任一个视音频服务器损坏,均可以用其余的视音频服务器把丢失的数据毫无损失的恢复出来,称为RAID*RAID技术。它提供的保护措施,实现了全面的自动纠错能力,把硬盘的利用率提高到67%-80%,而且增多了I/O接口(每个节点可达4个),能在线扩充视音频服务器。意味着用户不在需要镜像硬盘,实现了文件的单一存储,不用拷贝,大大节约了硬盘投资,可以更加方便的维护自己的数据,这是存储技术领域的一个飞跃。

在持续发展中,SAN共享存储结构是目前人们公认的最具有发展潜力的存储技术方案。SAN(存储区域网)是指独立于服务器网络系统之外几乎拥有无限存储的高速存储网络,这种网络采用高速的光纤通道作为传输媒体,以FC+SCSI的应用协议作为存储访问协议,将存储子系统网络化,实现真正的高速存储。SAN消除了服务器的许多I/O瓶颈,适合大数据量传输、实时数据处理,SAN提供了将来存储需求的突破性技术。SAN应用的典型结构,如图

 

 

 

 


只带视频I/O(没有内部大容量存储)的视频服务器通过FC集线器或交换机与中央存储盘塔连接,盘塔是采用RAID3或RAID5硬盘阵列形式,盘塔之间再次作RAID3或RAID5保护,盘塔提供素材共享,实现文件单一存储,它通过集线器或交换机向各个输入、输出视频服务器提供存储服务。

随着存储技术的不断发展,相信会有更多更好的技术出现,推动广播电视事业的发展。

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