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          RAID技術和硬盤存儲技術的發展

          編輯:長沙正達電腦維修服務公司   時間:2013/06/26   字號:
          摘要:RAID技術和硬盤存儲技術的發展
          在21世紀的今天,用來存儲視頻的介質是越來越多,從原來的磁帶存儲,到后來的硬磁盤存儲、光盤存儲等,都為視頻的存儲提供了廣闊的空間。
          硬盤具有響應速度快、傳輸速率高和存儲非線性的特點,隨著技術的不斷發展,基于硬盤的存儲方式有了很大的飛躍,但無論采用什么方式的存儲結構,RAID技術是所有存儲產品容錯的通用方法。
          什么是RAID呢?通俗的說就是通過將多個存儲設備按照一定的形式和方案組織起來,如同使用一個硬盤一樣但是卻通過這樣的形式獲取了比單個存儲設備更高的速度、更好的穩定性、更大的存儲能力的存儲設備的解決方案。根據你的需要不同,可以采用不同形式以及不同價格(從幾千元到上百萬元)的RAID解決方案--很顯然,越好的RAID系統,價格越昂貴,所以幾乎沒有最好的RAID系統。另外,選擇RAID系統要適應不同的應用程序。
          在通常情況下,RAID有如下幾種分類:
          RAID0方式:由多個硬盤并發協同工作完成數據的讀寫,數據被均勻分布在各個硬盤
          上,它可以組成任意大小的硬盤陣列,所以可做到很大的儲存容量和很高的存取速度,但它
          沒有任何的容錯措施,而且任一硬盤的損壞意味著整個陣列的損壞,硬盤越多可靠性越低。
          RAID1方式:稱為磁盤鏡像。原理是在兩個硬盤之間建立完全的鏡像,即所有數據會
          被同時存放到兩個物理硬盤上,當一個硬盤出故障時,仍可從另一個硬盤中讀取數據,因此安全性得到保障。但系統的成本大大提高,因為系統的實際使用率僅有45%。
          RAID3方式:是把數據分成多個"塊",按照一定的容錯算法,存放在N+1個硬盤上,實際數據占用的有效空間為N個硬盤的空間總和,而第N+1個硬盤上存儲的數據是校驗容錯信息,當這N+1個硬盤中的其中一個硬盤出現故障時,從其它N個硬盤也可以恢復原始數據,這樣,僅使用這N個硬盤也可以帶傷繼續工作,當更換一個新硬盤后,系統可以重新恢復完整的校驗容錯信息。
          RAID5方式:由于一個盤上既有數據又有校驗碼,因而可以解決多盤爭用校驗盤的校驗盤的問題,使得同一組內可進行并行寫操作。但它在寫入時的校驗運算處理上開銷大,不適合輸入輸出數據量很大的圖像信號存儲。
          RAID級別的選擇有三個主要因素:可用性(數據冗余)、性能和成本。如果不要求可用性,選擇RAID0以獲得最佳性能。如果可用性和性能是重要的成本不是一個主要因素,則根據硬盤數量選擇RAID1。如果可用性、成本和性能都同樣重要,則根據一般的數據傳輸和硬盤的數量選擇RAID3、RAID5。
          早期的硬盤存儲系統相對比較簡單,大多是一個獨立的單一系統,采用RAID3或RAID5技術,就是說擁有一層簡單的容錯功能,但是,播出的安全是至關重要的,一層簡單的容錯能力并不能滿足大型多頻道播出的安全要求。
          熟悉電腦的人都有會知道,重要數據的備份,對于系統崩潰或是數據丟失后的恢復是非常有利的。所以一些視頻服務器的供應商就提出對上述單一系統進行一對一的鏡像配置。就是說,兩個都采用RAID3或RAID5技術的存儲硬盤互為主備份,兩個存儲系統的內容是完全一樣的。文件上載到主系統后,往備份系統做一對一的拷貝。換句話說,就是通過增加存儲系統的冗余度,加了一倍的容量,來提高系統的安全性。但是這種保護方式有著明顯的缺點,就是硬盤利用率低,大約為45%,成本高,一旦主機出現故障,主機的播出信息就全部丟失,要恢復主機的同時又要與備機同步播出是困難的,硬盤陣列不能過大,多頻道播出的數據共享性被限制,I/O接口受服務器的約束。 SeaChange公司提出了一種新的技術方案,稱為MediaCluster,就是多個內部硬盤陣列采用RIAD5技術、擁有視頻I/O的服務器之間聯成網絡,數據共享,形成一套大型系統,如圖1:
          每個服務器作為一個節點,在每兩個服務器內部的RAID5硬盤陣列的基礎上,在節點間再作一次RAID5保護,任一個視音頻服務器損壞,均可以用其余的視音頻服務器把丟失的數據毫無損失的恢復出來,稱為RAID*RAID技術。它提供的保護措施,實現了全面的自動糾錯能力,把硬盤的利用率提高到67%-80%,而且增多了I/O接口(每個節點可達4個),能在線擴充視音頻服務器。意味著用戶不在需要鏡像硬盤,實現了文件的單一存儲,不用拷貝,大大節約了硬盤投資,可以更加方便的維護自己的數據,這是存儲技術領域的一個飛躍。
          在持續發展中,SAN共享存儲結構是目前人們公認的最具有發展潛力的存儲技術方案。SAN(存儲區域網)是指獨立于服務器網絡系統之外幾乎擁有無限存儲的高速存儲網絡,這種網絡采用高速的光纖通道作為傳輸媒體,以FC+SCSI的應用協議作為存儲訪問協議,將存儲子系統網絡化,實現真正的高速存儲。SAN消除了服務器的許多I/O瓶頸,適合大數據量傳輸、實時數據處理,SAN提供了將來存儲需求的突破性技術。SAN應用的典型結構,只帶視頻I/O(沒有內部大容量存儲)的視頻服務器通過FC集線器或交換機與中央存儲盤塔連接,盤塔是采用RAID3或RAID5硬盤陣列形式,盤塔之間再次作RAID3或RAID5保護,盤塔提供素材共享,實現文件單一存儲,它通過集線器或交換機向各個輸入、輸出視頻服務器提供存儲服務。
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