廣電監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲中心（IDC）的設(shè)計與應(yīng)用

（山東省廣播電視監(jiān)測中心，濟南 250014）

摘 要：本文首先介紹了我省廣播電視監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲中心的項目背景，然后就存儲技術(shù)發(fā)展、方案選型設(shè)計及具體應(yīng)用實施做了闡述，最后總結(jié)了項目的實施效果和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：廣播監(jiān)測;IDC;監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

0 引言

隨著廣播電視事業(yè)的全面發(fā)展，廣電安全工作日益受到重視。借助高新技術(shù)手段，建立起數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、快速有效的廣電監(jiān)測反應(yīng)機制，有效保障人民群眾的收聽收看權(quán)益，對建設(shè)功能完備的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)。針對我省廣電監(jiān)測省、市、縣三級貫通的發(fā)展趨勢，設(shè)計建設(shè)技術(shù)先進、穩(wěn)定可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲中心（IDC：Internet Data Center），為全省17市（地）廣播電視監(jiān)測視/音頻數(shù)據(jù)全天候海量并發(fā)寫入、多用戶并發(fā)查詢等實際需求提供技術(shù)支撐，成為當(dāng)務(wù)之急。

1 存儲技術(shù)的發(fā)展與比較

1.1 存儲技術(shù)的發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)發(fā)展至今，大致分為直接外掛存儲（DAS：Direct Attached Storage）、網(wǎng)絡(luò)附加存儲（NAS：Network Attached Storage）、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN：Storage Area Network）三個階段。

直接外掛存儲（DAS）：各存儲單元通常以SCSI（Small Computer System Interface 小型計算機系統(tǒng)接口）接口，通過電纜實現(xiàn)服務(wù)器和設(shè)備的互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)讀?。↖/O）操作，直面存儲單元。

網(wǎng)絡(luò)附加存儲（NAS）：磁盤柜集成了處理器和操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)讀取（I/O）經(jīng)由系統(tǒng)內(nèi)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，通過文件存取協(xié)議實現(xiàn)。

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）：存儲體系里的各存儲單元，通常由以光纖通道（Fibre Channel）的獨享底層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)RAID陣列連接互聯(lián)，服務(wù)器和訪問端的訪問以SCSI命令而非TCP/IP，優(yōu)勢是高帶寬、“塊級”（block level）數(shù)據(jù)處理。

1.2 存儲技術(shù)的比較

直接外掛存儲（DAS）：存儲設(shè)備和服務(wù)器直接互連，服務(wù)器需要獨立的磁盤陣列，且數(shù)據(jù)冗余保護和I/O吞吐能力較強。

網(wǎng)絡(luò)附加存儲（NAS）：可將小型、分布的數(shù)據(jù)整合為大型的數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)了存儲設(shè)備與服務(wù)器分離，從而釋放帶寬、提高性能、集中管理數(shù)據(jù)，有效降低了成本。

NAS與DAS比較：通俗理解，DAS可以理解為本地磁盤;NAS可以理解成網(wǎng)上鄰居。NAS一般用于網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)，在大文件傳輸速率方面優(yōu)勢明顯，通過網(wǎng)絡(luò)交換機訪問方便，容易被多臺服務(wù)器共享使用。DAS僅能直接連接少量服務(wù)器，屬于經(jīng)濟型型的存儲方案，速度尚可，比較適用于中小企業(yè)環(huán)小型存儲網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的一般數(shù)據(jù)庫存儲要求。

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）：SAN的底層傳輸網(wǎng)絡(luò)是光纖通道，與外部TCP/IP網(wǎng)絡(luò)物理隔離，專有的存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)， IP+SAN的實際架構(gòu)模式，實現(xiàn)了基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、SCSI協(xié)議傳輸?shù)脑O(shè)備互聯(lián)，各磁盤陣列和服務(wù)器之間，采用的是伸縮式的網(wǎng)絡(luò)拓撲互聯(lián)，任意節(jié)點之間數(shù)據(jù)路由自由，且數(shù)據(jù)存儲區(qū)域相對獨立。該系統(tǒng)實現(xiàn)了多種操作系統(tǒng)下標準化光傳輸協(xié)議體系下的跨平臺數(shù)據(jù)共享、優(yōu)化、容量以及RAID規(guī)劃。

SAN和NAS：SAN以高帶寬、高速率實現(xiàn)數(shù)據(jù)的塊狀傳輸，實現(xiàn)了統(tǒng)一平臺下的諸如數(shù)據(jù)庫規(guī)劃、集中存取、管理備份等的靈活部署，且服務(wù)器訪問數(shù)據(jù)時不占用LAN的資源;NAS結(jié)構(gòu)的服務(wù)器需要和文件服務(wù)器交互實現(xiàn)請求響應(yīng)，因此更適合辦公環(huán)境下文件級別的小文件客戶需求的共享與應(yīng)用，SAN存儲系統(tǒng)更適合數(shù)據(jù)的集中管理和備份。

2 數(shù)據(jù)存儲中心（IDC）方案設(shè)計

2.1 方案選型

如用DAS方式，同時對存儲資源進行I/O操作，就要為各模塊的設(shè)備提供獨立連接的磁盤陣列，成本過高，存儲容量的靈活擴展及規(guī)劃有局限，且各模塊直接無法數(shù)據(jù)共享。

NAS的優(yōu)點是易操作、容量大且性價比高，但數(shù)據(jù)通信的響應(yīng)速率受制于網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬資源。本系統(tǒng)設(shè)計容量可達240TB以上，該型存儲系統(tǒng)，提供如此海量的存儲的基礎(chǔ)是設(shè)備規(guī)模龐大，容易造成實施成本過高且不易維護。

SAN的優(yōu)點是穩(wěn)定可靠、容量大、高速率，基于光速的存儲網(wǎng)絡(luò)體系，響應(yīng)了廣電監(jiān)測視/音頻數(shù)據(jù)全天候并發(fā)寫入、多用戶并發(fā)查詢等的實際要求。

SAN服務(wù)器訪問數(shù)據(jù)時，不占用存儲系統(tǒng)外的帶寬資源，實現(xiàn)了存儲系統(tǒng)對TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的物理隔離。

SAN存儲體系，可實現(xiàn)統(tǒng)一平臺下的存儲資源部署、動態(tài)監(jiān)管等。

因此，我們選擇SAN來規(guī)劃存儲系統(tǒng)。一個SAN存儲架構(gòu)的、可擴展的基礎(chǔ)存儲系統(tǒng)，輔以必要的存儲安全管理方案，通過冗余鏈路完成數(shù)據(jù)的備份和容災(zāi)管理，提供快速恢復(fù)和容災(zāi)機制。

2.2 方案要求

數(shù)據(jù)存儲中心（IDC），由核心服務(wù)器及存儲系統(tǒng)夠成。核心存儲系統(tǒng)，由存儲服務(wù)器和磁盤陣列柜成，可實現(xiàn)對全省監(jiān)測數(shù)據(jù)的災(zāi)備存儲。具備容災(zāi)鏈路措施，保證在斷電及災(zāi)備情況下，數(shù)據(jù)存儲安全，設(shè)計要求（如圖1）如下：

前提要求：覆蓋全省的廣電監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，采集工作站眾多，系統(tǒng)要滿足視/音頻數(shù)據(jù)流的并發(fā)連續(xù)寫入、多用戶并發(fā)查詢的要求。

安全可靠：在數(shù)據(jù)存儲中心（IDC）的各個環(huán)節(jié)，尤其是關(guān)鍵部件，需具備容錯特性或備件策略，允許設(shè)備熱拔插;設(shè)備的通用部件（磁盤、服務(wù)器及板卡等），要求技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定，售后服務(wù)好。

容量要求：全省17市（地）的視/音頻數(shù)據(jù)，要循環(huán)存儲30天，同時滿足永久性數(shù)據(jù)的存儲要求，存儲系統(tǒng)設(shè)計裸容量可達到240T。可用熱擴展方式，在存在容量擴展要求時實現(xiàn)容量的平滑擴展。

易于維護：要求系統(tǒng)支持遠程管理，對綜合存儲系統(tǒng)的各個設(shè)備單元，實現(xiàn)日常運行實時監(jiān)控，以及故障的自我診斷、隔離、排除。

性價比高：數(shù)據(jù)的安全策略，要符合廣電監(jiān)測對象主要為視/音頻信號的特點，在滿足監(jiān)測級別的數(shù)據(jù)安全及備份要求的前提下，又要避免特殊行業(yè)對存儲數(shù)據(jù)苛刻性的要求，以免投資浪費。

3 技術(shù)應(yīng)用與硬件配置

監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲中心（IDC）（如圖2），具備可靠、易擴展、易于管理等特點。提高存儲空間穩(wěn)定可靠性的同時，實現(xiàn)統(tǒng)一管理、靈活擴展和豐富的數(shù)據(jù)管理功能，以滿足監(jiān)測存儲系統(tǒng)對節(jié)目持續(xù)錄制和超大容量存儲的需求。利用系統(tǒng)內(nèi)置的RAID保護技術(shù)、熱備盤保護技術(shù)、數(shù)據(jù)寫CACHE操作鏡像保護（雙控制器）、斷電CACHE數(shù)據(jù)保護技術(shù)（通過電池來實現(xiàn)）等保障數(shù)據(jù)安全。

3.1 技術(shù)應(yīng)用

采用IP+SAN的架構(gòu)：Fiber Channel（光纖通道），采集工作站將視/音頻信號采集、壓縮、編碼、封裝成為適合于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，傳輸?shù)酱鎯Ψ?wù)器，最終以符合FC-SCSI（Fiber Channel-Small Computer System Interface 光纖通道-小型計算機系統(tǒng)專用接口）協(xié)議的數(shù)據(jù)包，分別接入IP+SAN架構(gòu)的存儲網(wǎng)絡(luò)。

存儲接入擴展（1-N）：可實現(xiàn)靈活的不同操作系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的接入。

數(shù)據(jù)遠程容災(zāi)設(shè)備：通過遠程容災(zāi)鏈路，實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)在異地存儲設(shè)備上的容災(zāi)備份。

存儲服務(wù)器雙機容錯：采用雙機容錯的集群工作模式，切換由集群管理系統(tǒng)實現(xiàn)，同時提供數(shù)據(jù)遠程容災(zāi)鏈路及設(shè)備。

光纖通道的動態(tài)管理：SAN網(wǎng)絡(luò)中，每臺設(shè)備有兩條等價開銷的光纖鏈路，以均衡負載方式提高SAN網(wǎng)絡(luò)的處理能力及可靠性。

磁盤陣列規(guī)劃： 磁盤陣列組以RAID5（5D+1P）級別提高磁盤利用率，讀寫速率及數(shù)據(jù)恢復(fù)時間適中;主磁盤陣列實現(xiàn)了全局熱備份磁盤（Hot Spare Disk）自動熱備份，故障磁盤熱拔插（Hot Swap）。

3.2 硬件配置

存儲架構(gòu)： IP+SAN存儲系統(tǒng)，F(xiàn)iber Channel，支持iSCSI協(xié)議;

磁盤驅(qū)動：支持SAS、SATA磁盤混插，支持熱拔插及在線維護;

擴展容量：最大支持磁盤數(shù)≥336，考慮系統(tǒng)全天候24小時視/音頻并發(fā)寫入，及對新媒體的監(jiān)測擴展性需求，系統(tǒng)設(shè)計容量可擴展至240T以上;

存儲控制器： 64位雙核處理器，雙控制器。

控制器緩存：標配緩存≥16GB，最大緩存≥32GB;支持寫緩存鏡像，寫緩存支持斷電保護≥100小時。

后端磁盤通道：后端帶寬≥72Gb;控制器上每個SAS磁盤通道的帶寬12Gb，SAS磁盤通道數(shù)≥6;每磁盤柜支持2個SAS通路，支持故障切換;

前端主機通道：控制器主機接口≥16，支持斷口捆綁，可組建SAN;

主機連接：SAN存儲環(huán)境中，最大主機連接數(shù)≥256;帶寬≥1440Mb/s;

可靠性：支持RAID0、RAID1、RAID5、RAID10;冗余設(shè)備在故障時，保證自動切換。保證單一部件故障，不影響整個系統(tǒng)的正常運行;

操作系統(tǒng)兼容性： Windows、Solaris、HP-UX、AIX、Linux，etc;

數(shù)據(jù)管理和保護：支持數(shù)據(jù)鏡像，可為數(shù)據(jù)卷加完全一致的鏡像卷;鏡像卷可與源鏡像卷分離，用于測試、備份;支持通過IP網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)鏈路，將指定數(shù)據(jù)卷上發(fā)生變化的數(shù)據(jù)，傳輸?shù)饺轂?zāi)/備份中心的磁盤上，實現(xiàn)遠程容災(zāi)。

系統(tǒng)管理軟件：提供完整的系統(tǒng)管理軟件，支持集中式GUI監(jiān)控、性能分析，支持SNMP;支持性能監(jiān)測和報告的軟件以及多路徑軟件;安全訪問控制軟件;環(huán)境監(jiān)測、故障預(yù)測和報警功能;支持事件報告的方式。

4 總結(jié)

全光纖通道（Fiber Channel）、IP+SAN存儲架構(gòu)的廣電監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲中心（IDC），以全省SDH（Synchronous Digital Hierarchy 同步數(shù)字系列）廣電專屬網(wǎng)為底層傳輸網(wǎng)絡(luò)，建成以來，讀取速度快、運行安全穩(wěn)定，易于維護和擴展，實用性與先進性兼具，滿足了基于全省17市（地）廣播電視監(jiān)測視/音頻數(shù)據(jù)全天候海量并發(fā)寫入、多用戶并發(fā)查詢的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測需求，與互聯(lián)網(wǎng)視/音頻監(jiān)測系統(tǒng)等多個監(jiān)測系統(tǒng)的擴展性融合良好。

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