磁盤(pán)陣列技術(shù)在視頻監(jiān)控應(yīng)用

在傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控應(yīng)用中，比如：小區(qū)、樓宇、園區(qū)監(jiān)控等，對(duì)數(shù)據(jù)可靠性要求并不高，其監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的有效利用率一直保持在很低的比例上，一旦不幸運(yùn)遇到硬盤(pán)故障，損失一塊硬盤(pán)的數(shù)據(jù)對(duì)這些應(yīng)用來(lái)講都是可以承受的，大量的嵌入式錄像設(shè)備廠商正是看重這一點(diǎn)，推出使用單盤(pán)模式的廉價(jià)NVR，免去支持硬盤(pán)數(shù)據(jù)冗余帶來(lái)的成本提升;由于不做RAID，可以配置同樣廉價(jià)的監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)，大大降低錄像產(chǎn)品與方案的整體成本，低成本優(yōu)勢(shì)大大提升嵌入式NVR的出貨量。

眾所周知，RAID技術(shù)可以消除硬盤(pán)故障帶來(lái)的數(shù)據(jù)丟失和業(yè)務(wù)中斷，但是它也對(duì)硬盤(pán)本身提出要求，一般要求是企業(yè)級(jí)硬盤(pán)，這種硬盤(pán)的固件對(duì)處于RAID工作環(huán)境下的各種狀態(tài)進(jìn)行調(diào)優(yōu)，例如：可以對(duì)RAID下多塊硬盤(pán)一起工作時(shí)產(chǎn)生的共振進(jìn)行很好的磁頭偏移補(bǔ)償、可以固化一個(gè)硬盤(pán)錯(cuò)誤處理的最大響應(yīng)時(shí)間，以免錯(cuò)誤修復(fù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，被RAID誤以為硬盤(pán)不響應(yīng)而踢掉、支持較好的并發(fā)讀寫(xiě)性能等;這些調(diào)優(yōu)都極大的增強(qiáng)了企業(yè)級(jí)硬盤(pán)在RAID環(huán)境的可用性。

如果是低成本的監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)，由于硬盤(pán)固件本身的限制，不能很好的在RAID環(huán)境中工作;例如：沒(méi)有針對(duì)共振的磁盤(pán)校正，RAID環(huán)境下數(shù)據(jù)讀寫(xiě)出錯(cuò)機(jī)率大增，而監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)并沒(méi)有固化錯(cuò)誤處理的最大響應(yīng)時(shí)間，硬盤(pán)忙時(shí)一個(gè)錯(cuò)誤處理可長(zhǎng)達(dá)2~5分鐘，而一般RAID允許的硬盤(pán)響應(yīng)時(shí)間為30秒左右，造成RAID掉盤(pán)現(xiàn)象增加，甚至連RAID初始化都完成不了;在RAID5工作和重構(gòu)過(guò)程中，在寫(xiě)數(shù)據(jù)之前需要讀出大量數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算，但是監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)的讀性能表現(xiàn)顯然沒(méi)有它的寫(xiě)性能表現(xiàn)好，大量的讀IO隊(duì)列經(jīng)常堵塞，而造成多塊硬盤(pán)的響應(yīng)時(shí)間嚴(yán)重增加，可能導(dǎo)致批量掉盤(pán)。

對(duì)于視頻監(jiān)控應(yīng)用來(lái)說(shuō)，只有付得起企業(yè)級(jí)硬盤(pán)高成本的高端用戶(hù)才可以享受得起傳統(tǒng)RAID技術(shù)帶來(lái)的數(shù)據(jù)可靠性好處，傳統(tǒng)RAID技術(shù)與監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)的糟糕兼容表現(xiàn)已經(jīng)成為向大量視頻監(jiān)控中低端用戶(hù)普及的阻力。

磁碟陣列優(yōu)勢(shì)明顯

可提高傳輸速率。RAID通過(guò)在多個(gè)磁碟上同時(shí)存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)來(lái)大幅提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)。在RAID中，可以讓很多磁碟驅(qū)動(dòng)器同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，而這些磁碟驅(qū)動(dòng)器在邏輯上又是一個(gè)磁碟驅(qū)動(dòng)器，所以使用RAID可以達(dá)到單個(gè)磁碟驅(qū)動(dòng)器幾倍、幾十倍甚至上百倍的速率。這也是RAID最初想要解決的問(wèn)題。因?yàn)楫?dāng)時(shí)CPU的速度增長(zhǎng)很快，而磁碟驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)傳輸速率無(wú)法大幅提高，所以需要有一種方案解決二者之間的矛盾。因此就有了RAID。

通過(guò)數(shù)據(jù)校驗(yàn)提供容錯(cuò)功能。普通磁碟驅(qū)動(dòng)器無(wú)法提供容錯(cuò)功能，如果不包括寫(xiě)在磁碟上的CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼的話(huà)。RAID容錯(cuò)是建立在每個(gè)磁碟驅(qū)動(dòng)器的硬體容錯(cuò)功能之上的，所以它提供更高的安全性。在很多RAID模式中都有較為完備的相互校驗(yàn)/恢復(fù)的措施，甚至是直接相互的鏡像備份，從而大大提高了RAID系統(tǒng)的容錯(cuò)度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定冗余性。

磁碟陣列關(guān)鍵部位

◇ 陣列控制器(或者存儲(chǔ)處理器)

陣列控制器采用專(zhuān)門(mén)處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和系統(tǒng)管理的單片機(jī)、工控機(jī)、服務(wù)器，前端提供對(duì)服務(wù)器的連接，后端連接磁盤(pán)及磁盤(pán)擴(kuò)展柜，采用優(yōu)化的通用或?qū)Ｓ貌僮飨到y(tǒng)，以及獨(dú)有的控制軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和整個(gè)陣列的管理(有些磁盤(pán)陣列系統(tǒng)采用專(zhuān)門(mén)的管理終端)。控制器所帶緩存可暫存外部服務(wù)器向盤(pán)陣讀寫(xiě)的數(shù)據(jù),或者暫存控制器向后端磁盤(pán)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，能大大提高訪問(wèn)的效率。盤(pán)陣根據(jù)控制器數(shù)量可分為無(wú)控制器、單控制器、雙控制器和多控制器幾種，它們各自有不同的市場(chǎng)定位。

◇ 磁盤(pán)及磁盤(pán)擴(kuò)展柜

磁盤(pán)是盤(pán)陣存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的物理介質(zhì)，它裝在磁盤(pán)柜或磁盤(pán)擴(kuò)展柜中，目前用于盤(pán)陣的主要硬盤(pán)類(lèi)型如表1所示。作為盤(pán)陣中風(fēng)扇之外的第二個(gè)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的部件，硬盤(pán)是盤(pán)陣中的易損物，為了減少或防止磁盤(pán)故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失，一般都會(huì)采用RAID技術(shù)來(lái)容錯(cuò)。磁盤(pán)擴(kuò)展柜用于安裝磁盤(pán)，擴(kuò)