❶ 分布式存储系统架构设计,应该遵循什么样的原则
分布式存储分很多类型啊,对称/非对称 并行IO/串行IO,不同需求有不同架构思路。没有设计目标不要谈原则。
❷ 大数据时代下的存储形态
大数据时代下的存储形态
大数据时代,移动互联、社交网络、数据分析、云服务等应用的迅速普及,对数据中心提出革命性的需求,存储基础架构已经成为IT核心之一。政府、军队军工、科研院所、航空航天、大型商业连锁、医疗、金融、新媒体、广电等各个领域新兴应用层出不穷。数据的价值日益凸显,数据已经成为不可或缺的资产。作为数据载体和驱动力量,存储系统成为大数据基础架构中最为关键的核心。
传统的数据中心无论是在性能、效率,还是在投资收益、安全,已经远远不能满足新兴应用的需求,数据中心业务急需新型大数据处理中心来支撑。除了传统的高可靠、高冗余、绿色节能之外,新型的大数据中心还需具备虚拟化、模块化、弹性扩展、自动化等一系列特征,才能满足具备大数据特征的应用需求。这些史无前例的需求,让存储系统的架构和功能都发生了前所未有的变化。
基于大数据应用需求,“应用定义存储”概念被提出。存储系统作为数据中心最核心的数据基础,不再仅是传统分散的、单一的底层设备。除了要具备高性能、高安全、高可靠等特征之外,还要有虚拟化、并行分布、自动分层、弹性扩展、异构资源整合、全局缓存加速等多方面的特点,才能满足具备大数据特征的业务应用需求。
尤其在云安防概念被热炒的时代,随着高清技术的普及,720P、1080P随处可见,智能和高清的双向需求、动辄500W、800W甚至上千万更高分辨率的摄像机面市,大数据对存储设备的容量、读写性能、可靠性、扩展性等都提出了更高的要求,需要充分考虑功能集成度、数据安全性、数据稳定性,系统可扩展性、性能及成本各方面因素。
目前市场上的存储架构如下:
(1) 基于嵌入式架构的存储系统
节点NVR架构主要面向小型高清监控系统,高清前端数量一般在几十路以内。系统建设中没有大型的存储监控中心机房,存储容量相对较小,用户体验度、系统功能集成度要求较高。在市场应用层面,超市、店铺、小型企业、政法行业中基本管理单元等应用较为广泛。
(2)基于X86架构的存储系统
平台SAN架构主要面向中大型高清监控系统,前端路数成百上千甚至上万。一般多采用IP SAN或FC SAN搭建高清视频存储系统。作为监控平台的重要组成部分,前端监控数据通过录像存储管理模块存储到SAN中。
此种架构接入高清前端路数相对节点NVR有了较高提升,具备快捷便利的可扩展性,技术成熟。对于IP SAN而言,虽然在ISCSI环节数据并发读写传输速率有所消耗,但其凭借扩展性良好、 硬件平台通用、海量数据可充分共享等优点,仍然得到很多客户的青睐。FC SAN在行业用户、封闭存储系统中应用较多,比如县级或地级市高清监控项目,大数据量的并发读写对千兆网络交换提出了较大的挑战,但应用FC SAN构建相对独立的存储子系统,可以有效解决上述问题。
面对视频监控系统大文件、随机读写的特点,平台SAN架构系统不同存储单元之间的数据共享冗余方面还有待提高;从高性能服务器转发视频数据到存储空间的策略,从系统架构而言也增加了隐患故障点、ISCSI带宽瓶颈导致无法充分利用硬件数据并发性能、接入前端数据较少。上述问题催生了平台NVR架构解决方案。
该方案在系统架构上省去了存储服务器,消除了上文提到的性能瓶颈和单点故障隐患。大幅度提高存储系统的写入和检索速度;同时也彻底消除了传统文件系统由于供电和网络的不稳定带来的文件系统损坏等问题。
平台NVR中存储的数据可同时供多个客户端随时查询,点播,当用户需要查看多个已保存的视频监控数据时,可通过授权的视频监控客户端直接查询并点播相应位置的视频监控数据进行历史图像的查看。由于数据管理服务器具有监控系统所有监控点的录像文件的索引,因此通过平台CMS授权,视频监控客户端可以查询并点播整个监控系统上所有监控点的数据,这个过程对用户而言也是透明的。
(3)基于云技术的存储方案
当前,安防行业可谓“云”山“物”罩。随着视频监控的高清化和网络化,存储和管理的视频数据量已有海量之势,云存储技术是突破IP高清监控存储瓶颈的重要手段。云存储作为一种服务,在未来安防监控行业有着客观的应用前景。
与传统存储设备不同,云存储不仅是一个硬件,而是一个由网络设备、存储设备、服务器、软件、接入网络、用户访问接口以及客户端程序等多个部分构成的复杂系统。该系统以存储设备为核心,通过应用层软件对外提供数据存储和业务服务。
一般分为存储层、基础管理层、应用接口层以及访问层。存储层是云存储系统的基础,由存储设备(满足FC协议、iSCSI协议、NAS协议等)构成。基础管理层是云存储系统的核心,其担负着存储设备间协同工作,数据加密,分发以及容灾备份等工作。应用接口层是系统中根据用户需求来开发的部分,根据不同的业务类型,可以开发出不同的应用服务接口。访问层指授权用户通过应用接口来登录、享受云服务。其主要优势在于:硬件冗余、节能环保、系统升级不会影响存储服务、海量并行扩容、强大的负载均衡功能、统一管理、统一向外提供服务,管理效率高,云存储系统从系统架构、文件结构、高速缓存等方面入手,针对监控应用进行了优化设计。数据传输可采用流方式,底层采用突破传统文件系统限制的流媒体数据结构,大幅提高了系统性能。
高清监控存储是一种大码流多并发写为主的存储应用,对性能、并发性和稳定性等方面有很高的要求。该存储解决方案采用独特的大缓存顺序化算法,把多路随机并发访问变为顺序访问,解决了硬盘磁头因频繁寻道而导致的性能迅速下降和硬盘寿命缩短的问题。
针对系统中会产生PB级海量监控数据,存储设备的数量达数十台上百台,因此管理方式的科学高效显得十分重要。云存储可提供基于集群管理技术的多设备集中管理工具,具有设备集中监控、集群管理、系统软硬件运行状态的监控、主动报警,图像化系统检测等功能。在海量视频存储检索应用中,检索性能尤为重要。传统文件系统中,文件检索采用的是“目录->子目录->文件->定位”的检索步骤,在海量数据的高清视频监控,目录和文件数量十分可观,这种检索模式的效率就会大打折扣。采用序号文件定位可以有效解决该问题。
云存储可以提供非常高的的系统冗余和安全性。当在线存储系统出现故障后,热备机可以立即接替服务,当故障恢复时,服务和数据回迁;若故障机数据需要调用,可以将故障机的磁盘插入到冷备机中,实现所有数据的立即可用。
对于高清监控系统,随着监控前端的增加和存储时间的延长,扩展能力十分重要。市场中已有友商可提供单纯针对容量的扩展柜扩展模式和性能容量同步线性扩展的堆叠扩展模式。
云存储系统除上述优点之外,在平台对接整合、业务流程梳理、视频数据智能分析深度挖掘及成本方面都将面临挑战。承建大型系统、构建云存储的商业模式也亟待创新。受限于宽带网络、web2.0技术、应用存储技术、文件系统、P2P、数据压缩、CDN技术、虚拟化技术等的发展,未来云存储还有很长的路要走。
结语
高清视频监控对存储系统的性能、可靠性、扩展性、管理效能、节能环保和开放性都提出了很高的要求。新一代的云存储解决方案,可为用户提供智能存储、分析等服务,特别适合大规模的视频监控部署。针对不同的市场应用场合,如何选择切实可行且高效的存储解决方案,是摆在安防行业众多建设者面前的一道难题。相信随着时间的推移和技术的演变,高清视频数据存储会得到更加完美的解决。
❸ 存储管理的存储知识结构
1、系统管理:UNIX/Linux/Windows操作系统管理。2、开发技术:C/C++,网络编程,多进程/多线程,进程间通信。3、存储基础:磁盘、RAID阵列、文件系统等存储相关硬件和软件的安装、配置、调试。4、存储系统:RAID, DAS, SAN, NAS, CAS等。5、存储协议:TCP/IP, SCSI, iSCSI, NFS/CIFS等。6、文件系统:VFS, EXTx/NTFS/FAT32等磁盘文件系统, NFS/CIFS网络文件系统, Lustre/GFS/AFS等分布式文件系统。7、存储技术:Deplication, SSD, HSM, Virtualization, Snapshot, Replication, CDP, VTL, Thin Provision等等。8、存储架构:掌握不同行业的存储需求,能够根据实际需求提出存储解决方案,并进行存储系统架构、设计和实现 。
❹ 多中心存储系统的开发设计优势和误区
随着互联网的不断发展,越来越多的互联网企业都把自己的数据信息上传到云空间进行存储。而这些存储空间就是我们新的数据中心。今天,电脑培训http://www.kmbdqn.com/就一起来了解一下这些全新的数据存储方法的优势。
什么是异地多活
异地多活一般是指在不同城市建立独立的数据中心,“活”是相对于冷备份而言的,冷备份是备份全量数据,平时不支撑业务需求,只有在主机房出现故障的时候才会切换到备用机房,而多活,是指这些机房在日常的业务中也需要走流量,做业务支撑。冷备份的主要问题是成本高,不跑业务,当主机房出问题的时候,也不一定能成功把业务接管过来。
CAP原则
分布式架构设计无论怎样都绕不开CAP原则,C一致性A可用性P分区容错性,分区容错性是必不可少的,没有分区容错性就相当于退化成了单机系统,所以实际上架构设计是在一致性和可用性一个天平上的两端做衡量。为什么强一致性和高可用性是不能同时满足?假如需要满足强一致性,就需要写入一条数据的时候,扩散到分布式系统里面的每一台机器,每一台机器都回复ACK确认后再给客户端确认,这就是强一致性。如果集群任何一台机器故障了,都回滚数据,对客户端返回失败,因此影响了可用性。如果只满足高可用性,任何一台机器写入成功都返回成功,那么有可能中途因为网络抖动或者其他原因造成了数据不同步,部分客户端独到的仍然是旧数据,因此,无法满足强一致性。
异地多活的挑战
延迟异地多活面临的主要挑战是网络延迟,以北京到上海1468公里,即使是光速传输,一个来回也需要接近10ms,在实际测试的过程中,发现上海到北京的网络延迟,一般是30ms。
一致性用户在任何一个机房写入的数据,是否能在任何一个机房读取的时候返回的值是一致性的。
误区
所有业务都要异地多活
以用户中心为例,注册是没必要做异地多活的,假如用户在A机房注册了,在数据没有向外同步的时候,A机房网络中断,这个时候如果让用户切换到B机房注册,就有可能发生数据不一致,出现两个基本相同的账号,这是不可容忍的。但是相对应的来说,用户登录这种是关键核心业务,就有必要做到异地多活了,用户在A机房登录不了,那就让用户在B机房登录。虽然有极端的情况,用户在A机房修改了密码,但是出现网络中断,B机房的用户仍然保存的是旧密码,但是相对于不可登录来说,这种情况是可容忍的。同时有些业务仍然是无法实现异地多活的,比如涉及到金钱的业务,加入有一个用户有100块,消费了50块,A机房发生异常,数据没有同步出去,这时候用户在B机房登录后发现自己还有100块,可以继续消费,就会对业务造成严重的影响。
必须做到实时一致性
受限于物理条件,跨地域的网速一定会存在延迟,一般是几十毫秒,如果遇上网络抖动,延迟超过几秒甚至几十秒都有可能。解决方法只能是减少需要同步的数据和只保证数据的终一致性,有时候用户在A机房修改了一条数据,业务上实际上是能容忍数据的短时间不一致的,即使其他用户在B机房读到的是旧数据,实际上对业务也没有任何影响。
❺ 什么是系统架构设计
定义:
一个软件随着功能越来越多,整个软件系统逐渐碎片化,如果不采取有效措施,软件系统就会越来越无序,最终无法维护和扩展。
所以说软件在一段时间的生长后,就需要及时干预,避免越来越无序,架构的本质就是对软件系统进行有序化重构,使软件系统不断进化。
(5)系统架构设计存储扩展阅读:
系统构架是对已确定的需求的技术实现构架、作好规划,运用成套、完整的工具,在规划的步骤下去完成任务。
抽象来说,它是计算机系统结构,或称计算机体系结构,是一个系统在其所处环境中最高层次的概念;它确定一台计算机硬件和软件之间的衔接。
具体地说计算机体系结构指的是计算机系统设计的观念与架构,描述计算机在实做的设计原则。
它确定一个计算机设计的部件功能 ,部件间接口 并且计算机体系结构着重于“负责了计算机架构的中心功能:计算”的中央处理器内部的运行动作与存储器的访问。
❻ 存储系统中NAS架构设计怎么做
1、你去存储架构了解吗?
2、确认是要用NAS,不考虑SAN结构。
3、NAS是网络存储系统,需要购买NAS的服务器和存储,才能组建一个NAS环境。
❼ 如何设计软件系统框架结构,功能模块,和数据库
摘要 数据结构 数据结构指的是数据之间的相互关系,即数据的组织形式。数据结构是计算机存储、组织数据的 方式。数据结构是指相互之间存在一 种或多种特定关系的数据元素的集合 。通常情况下,精心选择的数据结构 可以带来更高的运行或者存储效率。 数据结构往往同高效的检索算法和索 引技术有关。 我们把数据结构设计、数据库设计、甚至数据文件设计等统一称为数据模型设计。 在数据模型设计中有一个重要概念:持久数据操作,它包括写入、查询、更新和删除四类基本操作以及由它们复合而成的业务数据操作。 在很多软件系统中,数据是其核心,因此,对数据元素的格式、结构、访存、表示等机制进行良好建模和优化,是提高软件设计质量和系统性能的基础,对软件系统的应用具有重要意义。 面向组件设计
❽ 存储系统中NAS架构设计怎么做
1、你去存储架构了解吗?2、确认是要用NAS,不考虑SAN结构。3、NAS是网络存储系统,需要购买NAS的服务器和存储,才能组建一个NAS环境。
❾ 简述存储管理的主要功能
1、寻址空间
操作系统让系统看上去有比实际内存大得多的内存空间。虚拟内存可以是系统中实际物理空间的许多倍。每个进程运行在其独立的虚拟地址空间中。
这些虚拟空间相互之间都完全隔离开来,所以进程间不会互相影响。同时,硬件虚拟内存机构可以将内存的某些区域设置成不可写。这样可以保护代码与数据不会受恶意程序的干扰。
2、存储管理内存映射
内存映射技术可以将映象文件和数据文件直接映射到进程的地址空间。在内存映射中,文件的内容被直接连接到进程虚拟地址空间上。
3、存储管理物理内存分配
内存管理子系统允许系统中每个运行的进程公平地共享系统中的物理内存。
4、存储管理共享虚拟内存
尽管虚拟内存允许进程有其独立的虚拟地址空间,但有时也需要在进程之间共享内存。 例如有可能系统中有几个进程同时运行BASH命令外壳程序。为了避免在每个进程的虚拟内存空间内都存在BASH程序的拷贝,较好的解决办法是系统物理内存中只存在一份BASH的拷贝并在多个进程间共享。
(9)系统架构设计存储扩展阅读:
相关延伸:存储管理存储知识结构
1、系统管理:UNIX/Linux/Windows操作系统管理。
2、开发技术:C/C++,网络编程,多进程/多线程,进程间通信。
3、存储基础:磁盘、RAID阵列、文件系统等存储相关硬件和软件的安装、配置、调试。
4、存储系统:RAID,DAS,SAN,NAS, CAS等。
5、存储协议:TCP/IP,SCSI,iSCSI,NFS/CIFS等。
6、文件系统:VFS, EXTx/NTFS/FAT32等磁盘文件系统,NFS/CIFS网络文件系统,Lustre/GFS/AFS等分布式文件系统。
7、存储技术:Deplication,SSD,HSM,Virtualization,Snapshot,Replication,CDP, VTL,Thin Provision等等。
8、存储架构:掌握不同行业的存储需求,能够根据实际需求提出存储解决方案,并进行存储系统架构、设计和实现