基于数据中心的海量存储系统设计方案

基于数据中心的海量存储系统设计方案

(一)数据中心的设计

1、IP SAN存储介绍

(1)IP SAN的特点

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为存储区域网定义 (SANs) 。IP SAN是SAN的一种，通过IP实现的SAN，即IPSAN。 支持数据库应用所需的基于块的存储。虽然是通过IP传输，但iSCSI 却是基于块的存储，这有别于NAS的基于文件的存储。

 基于TCP/IP，iSCSI是被封装在IP包中进行传输的，所以它具有TCP/IP的所有优点，诸如可靠传输，可路由等。

 建立和管理基于IP的存储设备，主机和客户端之间的连接是建立在广泛使用的，为大家所熟悉的开放标准上的。

 提供高级的IP路由，管理和安全工具。现有的绝大部分网络管理工具都可以用来管理IPSAN。

(2)IP SAN 的优势

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低成本

由于通过以太网进行传输，企业可以利用现有的以太网设施来部署iSCSI存储网络，而不需要更改企业的网络体系，所以他的部署成本比较低。由于对以太网的熟悉程度都比较高，所以培训和维护管理的费用也大大降低。

 协议本身没有距离

由于使用TCP/IP进行传输，他不但可以在局域网中进行部署，也可以跨过路由设备在广域网中进行部署，大大扩展了iSCSI存储网络的部署范围。

灵活的拓扑结构：iSCSI不但可以在局域网内部署，还可以在广域网内部署，拓扑结构非常灵活。

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 易于使用

即使是多个厂家的设备：iSCSI结构简单，容易理解，协议通用，不同厂家的产品可以有机的结合起来共同使用，极大地保护了企业的投资。

 易于扩展

由于iSCSI存储系统可以直接在现有的网络系统中进行组建，并不需要改变网络体系，加上运用交换机来连接存储设备，对于需要增加存储空间的企业用户来说，只需要增加存储设备就可完全满足，因此，iSCSI存储系统的可扩展性高。

（3）IP SAN服务器

公司名称: 深圳市盛天海科技有限公司 品 牌:盛天海 技术参数：

型号 音频 视频 帧 率 设备 视频设备 兼容 IP-SAN9HD IP-SAN16HD IP-SAN24HD PAL:352*288(CIF)，704*288(Half-D1)，512*384(D·CIF)，分辨率 704*576(D1),1280*720(130W),1920*1080(200W) NTSC:352*240(CIF)，704*240(Half-D1)，512*340(D·CIF)，704*480(D1) 1－25F/S(PAL)、1－30F/S(NTSC) 兼容兼容国内外H2和MPEG4等标准算法设备（如：海康、大华、汉邦、恒亿、黄河、盛天海、朗驰、亿维、波粒智能、AIP、VIVOTEK system、奇偶、德国MOBOTIX等） 标配1个1000G SATA硬系统接口 网络接口： 网络连接 系统 音视频输入 容量 系统 音视频输出 操作系统 记录介质 盘，最大增加到9个SATA可插拔硬盘。 标配1个1000G SATA硬盘，最大增加到16个热插拔硬盘。 标配1个1000G SATA硬盘，最大增加到24个热插拔硬盘。 1个RJ45，10M/100M/1000M自适应以太网口 局域网、电话线、DDN、ISDN、ADSL、E1、VPN、光纤传输 100路CIF视频网络信号，路D1，24路百万像素(720P) 单机可以做到16路，可多台IP-SAN服务器级联存储视频 Windows2000/WindowsXP/Windows2003/WindowsVista/ Windows 7 W43.7cm H 13.2cm W 43.7cm H 17.8cm W428mm*H88.9mm*D660mm D.8cm D66cm 600W 《20KG 热插拔800W冗余 热插拔900W冗余 《42.7KG 《44KG 机箱尺寸 电源功率 重量 基本功能：

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录像计划任务制定、执行

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多个存储服务器的容错管理 视频资料的存储、检索、备份管理 远程录像数据的同步&异步检索备份管理

2、IP SAN的解决方案

（1）视频监控系统应用

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方案拓扑图

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方案配置清单

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方案说明

每个派出所的300路摄像头连接在视频服务器、硬盘录像机或其他视频采集设备上，视频服务器再与存储设备通过千兆以太网双绞线相连。

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 SI-1600内部采用SATA II磁盘，SATA II硬盘是目前性价比非常高的也是应用最为广泛的磁盘类型。

 根据存储容量，本方案中每个派出所采用4台磁盘阵列，每台阵列上安装15颗1TB的SATA-II硬盘，共计60颗。

 用每台SI-1600磁盘阵列的14块硬盘创建为RAID5，剩余一块硬盘作为热备援盘，以确保存储数据的安全性，保证数据在常规情况下不会丢失。

 每台SI-1600磁盘阵列装配15块磁盘，每台阵列的容量为（15-2）×1TB=13TB（注：15-2是创建RAID5和热备盘所需的2块），4台磁盘阵列的总容量为52TB。考虑磁盘的实际容量与理论容量不符，且还需为整个监控系统预留一定的冗余度，则52TB的容量完全可以满足用户需求。

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方案特点

管理性

Hstore SI-1600磁盘阵列可以通过阵列前面的液晶面板和超级终端对阵列进行配置、管理、维护和监控，可在液晶面板中查看阵列当前的状态和运行情况，及配置信息，并且在阵列出现故障、读写错误或其他异常时，液晶面板上会显示错误信息，并有蜂鸣报警，以及时通知管理员。毫无疑问，SI-1600的前液晶面板的设计为系统管理员带来了极大的方便，并能够让管理员迅速地掌握阵列的操作。

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稳定性

由于每台SI-1600磁盘阵列都有各自的控制器，大大增加了单台磁盘阵列的稳定性。Hstore SI-1600整机和所有配件出厂前都进行了严格的稳定性测试，保证磁盘阵列在出现一般性故障时不会造成数据读写中断，或数据丢失等严重后果。SI-1600可以完全满足视频监控系统长时间工作对存储设备稳定性的要求。

 扩展性

由于监控数据的增长很快，且带有一定的不确定性，所以对于视频监控系统来说，扩展性也是比较重要的方面。由于IPSAN有着SAN的架构，扩展时只要根据所需容量添加SI-1600设备即可，不受目前存储环境的影响。

o 关于方案投资 

目前在较大型的安防监控行业，对IPSAN已经有大量的应用，正是由于其优良的架构、方便地管理、简便地扩展、比NAS更优异地性能、比FC更低廉的价格赢得了业内的信任。

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 Hstore SI-1600的实施方便、管理简单，采用目前最具性价比的SATA II大容量磁盘，同样容量的情况下，可把使用的阵列数量减少，降低了投资。

 方便的扩展性，可以根据对容量的需求随时扩容，不需要改变目前的环境架构。

（2）中小电视台

8-15台非编工作站共享存储方案拓扑图

o 方案说明

在此解决方案中，我们选用了恒尔特公司的 HrtStor SI7000 系列 ISCSI存储产品。HrtStor SI7000 通过多条千兆以太网线连接大千兆以太网交换机上，在各台服务器和需要高码流的工作站上上安装千兆以太网卡或 ISCSI 卡，连接到交换机上，使存储设备和主机在物理上连通。如果服务器和工作站安装的是普通千兆网卡，需要在其上安装 INITIATOR 软件，用来封装 SCSI 协议。

HrtStor SI7000 采用网格化的体系结构，能够非常方便的进行扩展，可以用它组成各种规模的新闻网，制作网，播出网，以及媒体资产管理网络。每个阵列提供理论 3Gb/s，实际接近 200MB/S的带宽，当多个阵列组合成一个整体时，各个阵列的带宽能够线性叠加，提供足以和 FC 存储系统相当甚至更高的带宽。由于采用完全的冗余设计，系统能够提供极高的安全性，系统地各个部件都可以热交换，使得在系统在不停机的状态下，能够进行升级和故障部件的更换。其强大的软件功能，包括快照，克隆，远程镜像等，为数据的安全性提供了额外的保障措施，这些功能都可以在没有主机参与的情况下由存储系统自动完成。软件的虚拟化功能能够把组成系统的各个阵列无缝的融合在一

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起，卷可以分散在各阵列之间，也可以绑定在某个阵列之上，卷可以动态的调整，而不会影响主机对他的访问。

o 方案特点：

大大节约成本：

在整个存储系统的配置上，采用 ISCSI产品只需要千兆以太网交换机和千兆网卡，同时还可以利用原有的布线系统，省去价格昂贵的 FC 交换机和 HBA 卡，省去了同样价格不菲的光纤布线系统。我们知道，千兆以太网交换机和千兆以太网卡的价格只有 FC 交换机和 HBA卡的五分之一到十分之一甚至更低。HrtStor SI7000 系统采用的是 SATA-I或 SATA-II硬盘，相比于 FC 硬盘和 SCSI 硬盘，他不但能够提供更大的容量，价格也要低得多。整个存储系统的总成本相对于相同。 性能优良

HrtStor SI7000 每个阵列拥有 2个千兆以太网口，提供理论 3Gb/S的带宽，实测带宽近 200MB/S的读写性能。多个阵列能够线性叠加，提供更高容量的同时，提供更大的带宽。丰富的软件功能提供更多的数据保护和更多层次的数据应用。 方便易用

人性化的图形界面，即使对产品不熟悉的人，也很容易使用。

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（3）北京清源并行计算机有限公司

o 方案拓扑图

o 解决方案说明

存储产品：在以上所示的企业整体存储结构图中，是采用了企业级存储产品 EVA8000 的整体解决方案规划，由一台企业级存储系统（推荐采用 HP 的 EVA8000）来作为主要在线的数据库和应用业务服务磁盘存储系统，通过综合用户的不同应用要求和基于 SAN 架构存储技术的有机结合，真正实现了数据的集中管理，业务分布处理；同时HP EVA8000磁盘存储系统都是部件完全冗余，并支持在线热插拔，可支撑应用系统 7*24 的不停机运行；EVA8000 是最新一代 StorageWorks 磁盘阵列家族。它采用VersaStor 虚拟化技术，为高端企业市场提供了一款超高性能、超高容量、超高可用性的“虚拟”RAID(Vraid)存储解决方案。EVA8000不仅具有200，000 IOPS的超高性能, 具

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有1500MB/最大连续读取和600MB/s最大连续写入的性能，而且最大可扩展容量至 70TB（300GB FC 磁盘），而采用 500GB FATA磁盘容量可达120TB，是名副其实的存储产品中的贵族。

o 方案优势

分级存储：不同安全级别的数据保存在不同类型的磁盘中，以进一步降低数据存储的成本。EVA8000 支持不同类型的磁盘混合应用，可按需要配置相应的磁盘容量。如对于级别一的应用系统可采用FC SCSI盘存储，对于级别二可采用 FATA盘进行存储。

存储网络：采用QLogic SANbox 5600光纤通道堆叠式交换机，在需要使用存储的服务器设备上配置光纤通道卡（HBA），以4Gb的传输带宽提供对磁盘阵列数据的读写。QLogic SANbox 5600 可在不占用光纤端口的情况下灵活扩展到120个端口。

数据备份：在备份方式上，除了采用原有的光纤磁带库产品和存储自动备份管理软件来实现数据自动备份外，还可以通过利用EVA8000 的 Business Copy软件，实现在线的数据复制，充分利用现有存储资源进行相关的测试、在线备份等工作，并且不影响关键业务的性能；

可扩展性：通过已有的FC Switch还可以在该 SAN 架构基础上扩展主机和存储设备；可将老的光纤设备进行连接。

数据迁移：可通过网络、SAN、专用工具等方式进行灵活迁移。针对不同系统和数据类型应用采用不同策略，因而需要在进行详细调研后另行制定相应方案。

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(二)海量存储系统的设计

1. 海量存储系统架构方案

华侨大学数字图书馆拓扑图

在网络时代，信息资源成几何级数增长，导致通过网络进行传输的信息量不断膨胀，大量的信息需要进行数字化存储。而数字图书馆是建立在大量可读取和可利用的数字化信息资源之上的，它所要存储和处理的数据量也呈几何级的速度增长，涉及的数据类型不仅包括文本、图像，还有语音、视频等多媒体信息。如何把这些海量数据系统组织起来进行存储和管理是数字图书馆发展的基础和保证，所以架构合理的数据存储平台，实现数据的集中存储、分析和共享是高校数字图书馆面临的首要问题。

（1）存储架构的分析选择

DNS，NAS和SAN架构，互相之间有继承也有配合，都有自己的优势和适合范围。 DNS和NAS的区别在于内置的专用存储管理服务器和文件I/O协议。事实上，完成可以用一台服务器和DAS设备组成一个NAS设备，前提是在该服务器上安装专用的NAS软件。

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而NAS和SAN都属于网络化存储，只是NAS使用的TCP/IP网络，而SAN则使用的是存储专用网络。

值得注意的是，虽然SAN普遍采用光纤网络，但并不意味着SAN必须使用光纤网络。如iSCSI结构，并不改变传统标准通信方案和网络基础架构的位置，可以实现在IP网络上运行SCSI协议，经由网络，以IP数据形式实现存储设备中SCSI数据的传输。

同样，使用光纤也并不一定就是SAN。目前高端的DAS设备都内置有控制芯片进行文件I/O处理，具备光纤通道接口，因此很多DAS产品都具备升级到SAN的能力。从本质上来看，DAS是这些方案的基础。

综上所述，在资金许可的情况下SAN不失为一个很好的选择，因为其安全性、性能、可管理性等各方面都有很好的表现。当然，如果网络环境优异（达到千兆以上），NAS也是一个很好的选择，而DAS其高的性能/价格比也有不少吸引人的地方。

（2）架构基于SAN的数字图书馆网络存储的实例

数字图书馆中需要存储的数字化资源越来越多，以华侨大学数字图书馆存储方案的设计为例，目前华侨大学图书馆拥有CNKI、万方数据、维普等数字期刊及学位论文库，超星数字图书，古籍书库以及特色馆藏图书、光盘、多媒体试听资料库等数字资源，数据总容量早已达到Tb级，并且每年更新的数据量也多达几百个Gb容量。原有几部DAS磁盘阵列已不能满足这样大容量、高速度的数据共享。由于SAN具有高带宽、易扩展等优势，是未来网络化计算与应用时代的主流存储技术，在资金允许下，华侨大学数字图书馆采用的以EMC公司的CLARiiON CX600和Cadzoox Networks 2 Gb SlingshotTM 4210高速交换器光纤交换机为核心的SAN存储区域网络。

CX600为全光纤存储架构，提供端到端的2 Gb光纤通道，能够提供超过每秒150 000个缓存I/O读写能力和超过1 300Mb/s的可持续吞吐宽，从Web服务器到数据仓库和高密度图形或视频数据流环境，CX600都可以高速地传递数据信息，为数字图书馆的数据共享提供了性能上的保证。容量上，CX600可支持10 000r/min以及15 000r/min的硬盘，最大原始容量可达到17.5Tb。

我们在CX600阵列上配置了45块73 Gb和45块145 Gb的硬盘，构成容量为10Tb的存储空间，构建raid5，并分为若干分区，每种应用独享一个固定的分区，之间互不干扰。通过与光纤交换机的连接，每个分区被映射到交换机的一个端口。服务器再通过PCI槽上的光纤通道卡（HBA）经光纤连接到交换机，从而形成一套全光纤的存储架构。另一方面，服

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务器又通过Cisco4006中心交换机接入局域网，校园网用户能透明地访问存储网内磁盘上的数据，实现存储网与通讯网的分离，大大提高了安全性和数据的易维护性，见拓扑图。

在扩展性上，因CX600支持组大17.5Tb的容量，阵列本身仍预留有7.5Tb的扩展余地。而秉承SAN架构的易扩展性，往存储区域网中添加存储设备很容易。因原有4部近10Tb的DAS磁盘阵列，支持从DAS直接升级到SAN架构，只需投入较少的资金，添加光纤通道扩展模块及其光纤通道线缆、周边连接线路，现有条件下，可构成总容量20Tb的存储网络。

在可靠性上，CX600支持全局热备份盘、冗余的电源模块和风扇冷却模块、在线RAID组磁盘数量和容量扩展以及整个阵列端到端的数据路径上的数据块以及校验保护方法。通过使用两条光纤通道连接服务器的双HBA卡和存储设备，构成双环通道，建立冗余、容错的拓扑结构，服务器可同时通过两条通道访问同一台存储设备，即使有一个HBA卡发生故障，可通过另一个HBA卡继续完成数据的访问，还可进一步配置负载平衡，提高了系统的可靠性，形成一个全冗余、高可用性、每一任何单位一故障点的存储系统，

在投入实际运行后，华侨大学数字图书馆基于SAN架构的全光纤通道的海量存储系统运行稳定，不仅实现了与原有硬件资源的有机整合，而且满足了目前海量数字资源的存储，还为今后的扩容留有余地。

2. 磁盘阵列存储设施的设计

磁盘阵列柜的设计挑战

由于磁盘驱动器的技术以及传输接口的技术不断的发展，磁盘阵列系统的设计随时都面临新的挑战，以便符合与日俱增的要求。一个优质的磁盘阵列柜，必须在设计阶段，就要考虑到其规格必须符合更大容量、更高转速磁盘驱动器的需求，提供： • 稳定、高容量、容错的电源供应系统 • 可靠、高性能、容错的冷却系统 • 能够克服震动的机械结构 • 支持SCA2 热抽换接头之被动背板 • 一体成型、无主动组件之磁盘载盒 • 数组柜环境监控与警示功能 • 直接热抽换且方便的维护操作功能 • 最佳的空间利用

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以下我们就针对这些规格和功能，提供一些建议。

（1） 稳定、高容量、容错的电源供应系统

如果各位仔细看看磁盘驱动器的规格书，您会发现磁盘驱动器马达启动时，需要很大的启动电流〈约2A〉，约为平常读写时〈约0.66A〉的 3 倍；磁盘驱动器在 SEEK 时，需要很大的瞬间电流〈约2.1A〉，约为读写时〈约0.66A〉之 3 倍。因此，电源供应系统必须能提供足够、稳定之瞬间电流，否则会造成磁盘驱动器无法启动，甚至造成数据写入错误〈此为导致 RAID 磁盘驱动器被 RAID 控制器判定为 Down，但磁盘驱动器送回原厂测试却无故障之原因〉。当磁盘驱动器转速越来越快，SEEK 速度也越来越快时，电源供应器必须提供足够的容量，以因应将来扩充的需求。

具备容错，热抽换、负载分享之双电源供应器，是不可或缺的，更重要的是，如果电源供应器发生故障，要能不必下螺丝就能热抽换电源供应〈使用螺丝起子解螺丝会造成震动及摇摆，会损害工作中之磁盘驱动器〉。

有了双电源供应器，更要具备两组电源输入，一个接到市电，一个接到 UPS。如此，无论突然断电，或 UPS 故障，都不会造成 RAID 当机。 （2）可靠、高性能、容错的冷却系统

一般磁盘阵列柜之设计，在每个磁盘驱动器载具上加装小风扇，整个系统再装数个大风扇，用边吸边吹的方式散热，不但散热效果不好，而且是产生磁盘驱动器故障的潜在因素：它带来的危害有以下这些：

• 产生大量气流将粉尘吹入系统，污染磁盘驱动器及风扇本身造成故障。

• 采用一般PC用小风扇，且数量多〈转动机械零件越多，故障机率越高〉，系统可靠度

因而巨幅降低

• 一旦有一个小风扇故障，相关磁盘驱动器便无法获得足够散热而故障。一个优质磁盘阵列柜之冷却系统的设计，必须完全符合热力学理论之全方位冷却：热传导、热对流及热辐射之三相散热方式，才能更有效率、可靠度更高：

• 磁盘驱动器载盒必须采用黑色、高导热系数之金属〈如铝合金〉，并与载盒紧密接触固定，如此可以最快最有效地将磁盘驱动器之热能传导至整个载盒，然后以最大辐射面积与最佳辐射颜色〈黑色〉，将热能辐射至机体内空气中，再以系统涡轮抽风机将热空气以对流方式排出。 磁盘驱动器载盒不能使用风扇，及其它任何主动组件，以免本身故障而损及磁盘驱动器。

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• 系统采用抽风排热设计，须使用两个以上之工业用涡轮抽风机〈不可用一般PC用风扇〉，以提高可靠度与排热效率。由于工业用涡轮抽风机本身可以防止轴承被粉尘污染，且抽气效率极高，可将机体内热空气抽出，并在机体内产生很大的相对低压，冷空气便可由经过精密设计之对流孔，均匀地进入机体内，达到最佳对流散热效果。

• 系统涡轮抽风机必须具备热抽换功能，且能够自动温控转速，以达到最佳之排热性能与能源使用效率。

• 只需一部涡轮抽风机就足以维持系统散热之最低限度。工业用涡轮抽风机之出气口面积只有一般PC用风扇1/10，因此即使有任何风扇因故停止运转，也不致影响整个系统之热对流结构 、防震机械结构

• 磁盘驱动器载盒必须为一体成型之刚性合金制造，且紧密稳固地固定在机箱内。如果是以卡榫或螺丝方式接合，其防震效果可想而知，非常不理想。 （3）支持SCA2接口的被动背板

磁盘阵列柜背板的另一个重要规格，是必须使用SCA2 接头，以支持热抽换〈Hot-Swap〉。我们都知道，把磁盘驱动器从系统中拔出或插入，会造成很大的突波讯号，可能影响正在工作的Bus，甚至损坏磁盘驱动器接口组件，因此必须要有特殊的设计，来降低并防止突波可能造成的损害。 SCA2 接头的设计，是采用长、中、短等不同长度的接脚，将前期电源和地线、主电源、总线信号线等，依照先后顺序接触〈插入时〉或分离〈拔出时〉，如此可以将磁盘驱动器线路缓慢充电，将其电位提升以降低其与总线间之电位差，以减低突波讯号，保护电子接口组件以及避免干扰工作中的总线。 （4） 一体成型，无主动元件的磁盘载盒

一个好的磁盘载盒设计，必须没有使用任何可动机械或主动电子组件，亦即，不要有小风扇，也不要任何控制线路。如此，磁盘载盒本身就是金刚不坏之身，不会造成故障，更不会成为磁盘驱动器杀手。

同时，磁盘驱动器的固定方式，也是一门学问。除了前述要将磁盘驱动器直接且紧密地固定在磁盘载盒上，以达到热传导散热之外，磁盘驱动器最好是倒挂式固定。如果采取一般正面式固定，则磁盘驱动器所产生的热，传导至磁盘载盒之后，又辐射出来产生热空气，再往上升，刚好用来烤磁盘驱动器的线路板和组件〈本是同根生，相煎何太急？〉，会加速组件的老化。如果采取倒挂式固定，则传导到磁盘载盒的热，会辐射到磁盘驱动器上部空间，由对流气流带走，不会烘烤到磁盘驱动器线路组件。

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为求达到最佳热辐射散热效果，磁盘驱动器载盒之表面，最好漆上黑色，因为黑色是最容易吸收热能，也是最容易辐射出热能的颜色。磁盘驱动器载盒的材质，必须具备高导热系数的特性，如铝合金辨识理想的材料，导热系数高，加工也方便。 （5）直接热拔插且方便的维护操作功能

在一个提供方便维护、安全热抽换的磁盘阵列柜，至少需具备以下功能：

• 所有可热抽换的组件，都必须能由外部直接抽换，而不必先移除其它组件，如此才不会造成任何风险。试想，如果一个风扇坏了，你得先把一个电源供应器移除，才能抽换坏的风扇，你必须保证剩下那个电源供应器不会出问题，否则，你就挂了。

• 所有的热抽换动作，都不需要将手或工具伸进机体内部，去拆解螺丝或拔接头。把工具伸进机体内，可能误触线路造成短路，整个系统可能因此损坏或当机；把手伸入机体内，可能会触电，人一触电，反应是无法预期和控制的，可能会把整个磁盘阵列柜甩到五公尺远。

• 所有的热抽换动作，都不需要使用任何工具。在操作中的系统上使用工具是非常危险的，用力转螺丝会造成机体摇动，磁盘驱动器会受损；金属工具也可能会造成短路。 • 所有可热抽换的组件，都不可使用螺丝固定，因为如果不小心，螺丝很可能会掉进机体内，造成短路。如果一定要用螺丝，也要使用具有卡榫的螺丝，在解下后仍然能够安全地卡在组件上，不会有脱落的危险。

3. 磁带库的设计

设计磁带存储方案

设计磁带存储方案一般需要考虑存储系统的工作量和完成备份时间，通常我们将磁带备份技术分为三类：即桌面备份方案、中型备份方案（中型企业用户）和企业级备份方案（大型企业用户）。其中桌面备份即为单机数据系统，使用最多的主要有DC2000技术；中型备份方案属于工作组级数据备份，使用较多的主要有Exabyte的8mm和DAT技术；而企业级备份方案主要涉及数据系统和主机数据备份，使用较为普遍的是IBM的3480/3490/3590和各种1/2英寸的9/18/36轨磁带技术。各类存储系统对数据量和数据安全的要求区别较大，设计要求不同，相应在相匹配的磁带备份系统的价格及性能上有较大差异。 （1）单机数据备份系统：

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QIC磁带设备是一种纯粹面向单机数据备份与冗余存储的磁带备份设备，是一类低端磁带机，是桌面备份的重要方案。它们体积小巧，磁带驱动器可以放置在标准的3.5英寸托架内，同时还提供并口、SCSI和IDE等多种连接方式，适用范围广泛，并得到了许多重要磁带设备厂商的支持。虽然它们的备份容量有限（单带容量一般为4GB），安全性较低，还缺乏即读即写和硬件压缩等关键技术，不可能扮演中高档数据备份的角色，但其低廉的价格、灵活的使用方法，以及适中的容量与速率完全能够满足单机数据备份的要求。所以，目前单机备份领域的磁带设备主要是QIC磁带系统。 （2）工作组级和部门级网络备份系统：

常常采用4mm DAT磁带与8mm磁带备份系统。4mm DAT磁带备份系统虽然容量不是很大，数据传输速率也不是很快（一般在1Mbps），但它们在自动磁带加载机的支持下还是可以满足大多数工作组级数据备份应用的要求，同时性能价格比也较适中。作为一种增强型DAT存储设备，8mm磁带备份系统的出现为中高档数据备份的提供了一种新方式。8mm磁带存储设备是针对Windows NT集中式的部门级备份应用，因此安全性要远远高于4mm DAT磁带备份系统。另外，磁带宽度也决定了它的存储密度至少是4mm磁带的一倍。目前最好的8mm磁带备份系统的单带容量达到20GB、传输速率达到3Mbps。其即写即读、冗余磁头功能的应用，可以满足所有中档数据备份和部分高档数据备份的需 要。

（3）主机数据备份系统：

主要采用IBM3480/3490/3590磁带备份系统与基于LTO磁带备份系统。

IBM3480/3490/3590是一类属于典型主机时代的9/18/36轨磁带兼容技术设备，主要用于磁带库的内置磁带系统。该系统的数据吞吐量极高，可达到10～20Mbps，但因价格较高、容量相对较小（10GB）。最新的SDLT基于LTO标准的磁带备份系统，因采用了Ultrium记录格式和线性读写方式，其可以提供几乎超过一般磁带设备几倍的容量，达到100GB，读写数据传输率也将达到10Mbps，但价格昂贵，只能用于高档数据备份系统。

磁带介质使用和磁带维护

（1）使用介质

DLTtape IV 磁带的工作环境必须达到磁带机的工作温度范围 10C - 40C (50°F - 104°F)、20% - 80% 相对湿度（无冷凝）。 如果磁带的环境温度超出工作范围，请在使用之前进行稳定处理。 为此，请先将盒式磁带在此工作环境中存放 24 小时，然后再进

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行操作。 另外，德朗计算机还建议在“洁净”的环境中使用磁带机，灰尘污染也会降低性能以及磁带机的可靠性。

（2）存放介质

    

磁带的存放温度范围为 16°C - 32°C (60°F - 90°F)、相对湿度为 20% - 80%。 必须在无尘环境中存放磁带。

如未使用，磁带必须存放在相应的塑料盒内。 盒式磁带应垂直存放。

建议使用磁带专业电子防潮箱来存储磁带,防磁带发霉。

（3）最大程度地提高介质使用寿命

   

不要触摸磁带表面。

不要尝试清洗盒式磁带内的磁带通道或磁带导轨。 不要在极端干燥或潮湿的环境中存放磁带。

不要在阳光直接照射区域或热源附近存放磁带，也不要将磁带存放在磁场范围中（例如在电话下方、显示器旁边或变压器附近）。

   

不要摔落磁带，处理磁带时应小心谨慎。

不要在盒式磁带上粘贴多个标签；标签过多可能导致盒式磁带卡在磁带机内。 标识标签仅可粘贴在盒式磁带前端的抽屉式插槽内。 不得在 DLT 盒式磁带上使用任何类型的粘性标签。

（4）避免冷凝

冷凝可能会引发磁带机问题或盒式磁带问题。 为了最大程度地减少冷凝，使用和存放磁带的环境条件须符合上述要求，并满足下列条件：

  

驱动器存放位置的环境温度相对稳定 — 远离打开的窗户、热源和房门。 避免在极端的温度环境中存放盒式磁带。 例如，停放于强烈日光下的汽车内。 避免在温度变化率每小时超过 10°C (18°F) 的情况下转移数据（从磁带读取数据以及向磁带写入数据）。

如果将温度较低的磁带机或盒式磁带带入温暖室内，请等待片刻，直到磁带机或磁带的温度与室温相同之后再使用。 例如，如果将驱动器从温度较低的汽车带入

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温暖室内，请等待片刻，直到该驱动器的温度与室温相同之后再使用（如果温度相差极大，最多可能需要 24 小时）

4. 海量存储的备份和容灾系统设计

远程备份/容灾系统在海量存储系统的总体逻辑拓扑结构

整个系统主要由备份服务器、备份用磁盘阵列和磁带库三部分组成。此外备份客户端安装在远程的各部门服务器上，而网络主要完成数据的可靠和安全传输。 为了保证 7x24 的备份服务，无论是内网、还是互联网都是各由多台服务器组成一个备份服务器集群，当集群中某台服务器出现故障时，可以由其他服务器接替它的的工作。而备份服务器的主要工作有： 在执行远程备份操作时，指引远程传输过来的备份数据流向备份用磁盘阵列；而在空闲时（没有远程备份操作时），再将磁盘阵列的数据备份到磁带库中。

磁盘阵列是远程备份的近线存储，主要是为了提高备份的速度，最好地利用网络带宽。 磁带库负责最终保存备份的数据。而远程备份管理应用系统主要负责远程备份的自动化管理；在数据到备份到存储池中时，海量存储系统的远程备份管理应用系统就会及时地将备份数据的相关信息保存起来。这样远程备份管理应用系统中就会保存有所有远程备份的相关信

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息，一方面供海量存储系统内部管理使用，一方面可以允许用户可以通过 Web 浏览器查询自己的相关容灾信息。同样为了安全起见，这里建立了内网和两套管理应用系统。

存储网络管理

负责发现、监控与管理整个存储网络，以及网络的连接性、每个节点的状态、网络可用性、系统性能等等，完善的事件管理可以将事件及时地以各种方式报告给管理员。同时，还可以对光纤交换机等网络设备进行配置管理。 更具体地说，对各交换机经常查看其所处 SAN 架构的运行状况，及早发现潜在问题并自动向网络管理员报警，从而消除了隐患，避免了故障的进一步升级。 通过跟踪广泛的 fabric 事件，为 SAN 解决方案传递出了最有价值的信息。

系统监控管理

系统管理软件能够帮助 IT 管理部门持续的监控分布式的异构系统和网络设备的运行状态，它可以支持 OS/390、z/OS、UNIX、Linux、Windows、OS/400、Tandem NSK、Open VMS、PalmOS、MVS等几十种操作系统确保管理的扩展性，并且提供非常灵活的体系架构从而有利于管理范围的伸缩行。海量存储系统系统要求系统管理软件具有内置的智能包括高级事件关联 Advanced Event Correlation （AEC）可以提供根源分析的能力，快速隔离非根源事件并迅速发现故障原因。

服务管理

海量存储系统实际上是一个数据存储，备份和再处理中心，为各种用户提供高质量的IT 服务；为此需要海量存储系统具有很高的服务水平（Service Level）。以往一般是依靠严密的数据中心管理制度等人为方法来保证，但多年的实践经验说明需要采用可视化的、量化的管理方式和手段，所以容灾在制定完善的服务水平管理规范的同时，也要采用高效的管理软件实现计算机化的管理，提高服务响应速度和水平。

运维管理

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运维管理包括运维规范和辅助的运维管理系统。基于运维管理系统建设的 IT 服务支持系统是整个系统管理体系的核心。它把用户、各级支持人员、被管理 IT 系统和监控管理软件有机的结合起来，通过服务台提供的标准化管理模式协同工作，使整体 IT服务支持体系达到高效、有序、迅捷的预期目标，从 IT 服务支持的基础方面保障各项业务系统的高效运行。

5. 著名厂商的海量存储产品解决方案（Infortrend推出超大容量存储解决方案）

需求分析

视频监控系统存储设备的应用特点中视频监控系统一般具有监控点多，摄像头数量多，监控时间长，采集数据的时间往往长达几天或几十天。视频监控系统中采用的存储设备在数据读写方式上具有与其它类型系统不同的特点。

特点一：数字视频编码器或视频服务器以流媒体方式将数据写入存储设备，实时监控点回传的图像和画面以流媒体方式保存在存储中，回放工作站以流媒体方式来读取已存储的视频档。这种读写方式与普通数据库系统或文件服务器系统中存储采用的小数据块或档级读写方式完全不同，因此视频监控系统存储在技术参数要求方面与其它应用系统有较大的区别。

特点二：数据读写操作的持续时间长。由于摄像头一般都是7*24小时工作的，即使流媒体文件采用分段保存方式，写入操作的持续时间也有可能长达2-6个小时，后期回放时也需要相同的时间。因此要求存储具有超强的长时间工作能力，保持长时間的稳定性。

特点三：视频监控系统一般具有摄像头数量多，视频图像存储时间长，因此存储容量需求巨大，且随着图像存储时间的增加，存储容量需求呈线性的、爆炸性的增长。因此视频监控系统存储必须支持大容量，且容量具有高扩展性，满足长时间大容量视频图像存储的需求。

解决方案

在安全性要求很高的单位中，数字监控视频一般需要长时间的保存，以备业务需要，因此，如果存在多路监控镜头，形成的数据量就会十分庞大，达到TB 甚至PB的海量级。采用NVR无法满足实际的需求，但是作为其海量存储的载体--存储系统却往往由于性能、价格、兼容性等多方面因素成为困扰安防厂商的一个难题。为此，Infortrend针对NVR监控环境下推出海量集中式存储解决方案。将所有编码设备产生的图像数据实时地通过网络存储到一

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级监控中心的网络存储服务器。集中式存储将图像统一存储、统一管理，增加了数据管理的便利性，统一的高性能海量存储设备提高了数据存储的安全性和可扩展性，数据可以方便地进行备份。方案采用FC-SAN架构，FC-4G的主机接口保证了出色的性能。

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