鐵路視頻存儲技術(shù)發(fā)展

鄭皓天

摘 要：視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路發(fā)揮的作用越來越大，監(jiān)控范圍越來越廣，視頻數(shù)據(jù)量急劇增加，IPSAN存儲技術(shù)高成本的特點越來越突出，而采用冷存儲技術(shù)有利于降低建設(shè)成本。冷存儲具有低成本、長壽命優(yōu)點，能滿足鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基本需求，是未來存儲應(yīng)用的方向。

關(guān)鍵詞：視頻；冷存儲；低成本；高可靠；長壽命

鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控行車安全的有效手段，采用網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化視頻監(jiān)控技術(shù)和IP傳輸方式的鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為鐵路行車、貨運、客運、公安等有關(guān)部門提供所需的視頻信息。

1 鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲現(xiàn)狀

鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲以IP存儲網(wǎng)絡(luò)（IP-SAN）方式為主，也有個別專業(yè)視頻采用光纖存儲網(wǎng)絡(luò)（FC-SAN）、直連式存儲（DAS）或網(wǎng)絡(luò)附屬存儲（NAS）等方式。IP-SAN相對其他幾種方式的優(yōu)勢在于：（1）IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相當(dāng)成熟，IP-SAN減少了配置、維護(hù)、管理的復(fù)雜度。鐵路總公司現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理人員就可以完成日常的管理與維護(hù)工作。（2）由于是基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的遷移和遠(yuǎn)程鏡像非常容易，只要網(wǎng)絡(luò)帶寬支持，基本沒有距離限制，更好的支持異地容災(zāi)。（3）基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲系統(tǒng)，以傳統(tǒng)以太網(wǎng)的價格實現(xiàn)同等于光纖網(wǎng)絡(luò)的性能，實現(xiàn)真正的即插即用Plug & Play，無需客戶端軟硬件升級、零維護(hù)成本、使用人員無需技術(shù)培訓(xùn)，降低企業(yè)的擁有成本與維護(hù)成本，而且升級擴(kuò)容簡單方便。

2 鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲存在問題

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路發(fā)揮的作用越來越大，監(jiān)控范圍越來越廣，清晰度越來越高，存儲時間也由原來3～15天提升到15～90天，視頻數(shù)據(jù)量急劇增加。目前這些數(shù)據(jù)采用單一的高性能存儲、IPSAN方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，其成本將大幅攀升。但是，大多數(shù)空前增加的數(shù)據(jù)卻是“冷數(shù)據(jù)”，即不常訪問的數(shù)據(jù)。存儲這些不常用的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的空間利用率低、能耗高、成本高。

3 冷存儲的應(yīng)用

根據(jù)鐵路視頻特點，3天內(nèi)占5%的數(shù)據(jù)是熱數(shù)據(jù)，3～7天占15%的數(shù)據(jù)是溫數(shù)據(jù)，7天前占80%的數(shù)據(jù)是冷數(shù)據(jù)。將這些訪問頻率極低的“冷”數(shù)據(jù)存儲在一個高性能IPSAN存儲設(shè)備上，其性價比不高。如果我們能把他們遷移到一個專為冷數(shù)據(jù)而設(shè)計的低成本存儲層中，將能大幅降低功耗，從而延長存儲設(shè)備的壽命，降低系統(tǒng)全壽命周期成本。

應(yīng)用冷存儲系統(tǒng)，隨著時間的推移，冷數(shù)據(jù)訪問頻率非常低，其所在的硬盤平常處于斷電狀態(tài)，訪問這些數(shù)據(jù)時需點亮這些硬盤，訪問時間相對IPSAN方式慢一些。右圖中顯示的四個相互關(guān)聯(lián)的預(yù)期存儲壽命、訪問頻率、訪問速度和成本與服務(wù)級別協(xié)議、冷存儲模型隨時間的關(guān)系。

冷數(shù)據(jù)使用模型要求與服務(wù)級別協(xié)議、時間關(guān)系圖

冷存儲有較低的訪問頻率和隨時可訪問的特性。雖隨時可訪問，但訪問速度有所降低，服務(wù)級別有所降低。訪問冷數(shù)據(jù)響應(yīng)時間大約在5-10s，由于訪問的都是歷史數(shù)據(jù)，對實時性要求不高，對鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用者來說這是在可以接受范圍之內(nèi)，因此采用冷存儲技術(shù)將大大節(jié)省鐵路視頻應(yīng)用成本。冷存儲具有以下幾個優(yōu)點：

一是低成本。對存儲系統(tǒng)中海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和管理，將冷熱數(shù)據(jù)分離，冷數(shù)據(jù)移至低功耗的硬盤中，通過智能電源管理技術(shù)，實現(xiàn)硬盤空閑時自動斷電，有數(shù)據(jù)訪問時自動加電，有效降低存儲服務(wù)器整機(jī)運行功耗。隨著時間推移，熱數(shù)據(jù)變成冷數(shù)據(jù)，并不斷遷移到冷存儲空間中，使得熱存儲空間得到反復(fù)使用，存儲更有效，極大節(jié)約投資。

二是長壽命。大量的冷數(shù)據(jù)移至低功耗的硬盤中，在硬盤空閑時自動斷電，硬盤的壽命得以大大延長。

三是高可靠。冷存儲采用糾刪碼數(shù)據(jù)保護(hù)方式，缺省配置N：M，硬盤損壞數(shù)<=M時依然可以恢復(fù)數(shù)據(jù)，12：4方式存儲可靠性是RAID5的4倍，效率等同于5副本。數(shù)據(jù)采用離散化策略，數(shù)據(jù)分散在不同節(jié)點的不同硬盤上，數(shù)據(jù)不會丟失。定期進(jìn)行系統(tǒng)掃描和數(shù)據(jù)重構(gòu)，提高訪問速度。

四是高密度。由于大多數(shù)硬盤處于斷電狀態(tài)，只有少量硬盤處于點亮轉(zhuǎn)臺，因此，一臺存儲服務(wù)器能夠管理更多的硬盤，一個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜可實現(xiàn)幾個PB存儲，大大節(jié)省通信機(jī)房面積。

4 結(jié)論

冷存儲的優(yōu)勢不僅僅停留在節(jié)省成本，還在性能、可訪問性、數(shù)據(jù)完整性、安全性和兼容性等多方面也有不錯的表現(xiàn)。特別是在大數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域?qū)⒋蠓女惒?，開創(chuàng)數(shù)據(jù)存儲新生態(tài)。隨著冷存儲技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，將來在鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)存儲方面將發(fā)揮重要的作用。