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目前,在安防监控存储技术中,主要使用的是磁存储技术,虽然人们想了很多办法使其存储容量等性能获得很大提高,但硬磁盘有致命的弱点是存在机械磨损、可靠性及耐用性较差、抗冲击抗震动能力弱、功耗大,终究不是我们安防监控系统理想的存储技术。因此,出现了高效存储技术与RAID,以及软件定义存储与云存储技术。
一、高效存储技术随着信息化技术水平的不断提高,数据已经取代计算成为了信息计算的中心,数据将成为企业最终有价值的财富。根据预测,2020年数据宇宙将达到35.2ZB(1ZB=100万PB),比2009年的0.8ZB增加44倍。在如此强大的实际需求推动下,人们不断追求海量存储容量、高性能、高安全性、高可用性、可扩展性、可管理性等特性,对存储的需求不断提高。信息量呈现爆炸式增长趋势,使得存储已经成为急需提高的瓶颈,因此需要另辟蹊径来解决信息的急剧增长问题。高效存储技术理念正是为此而提出的,它旨在缓解存储系统的空间增长问题,缩减数据占用空间,简化存储管理,最大程度地利用已有资源,降低成本。
所谓高效存储,即提高存储利用效率、简化存储管理、降低存储能耗,从而获得较低的总持有成本和运营成本。目前,业界公认的高效存储技术有如下五种。
(1)数据压缩技术。数据压缩是一种对数据进行编码以减小数据量的处理方法和过程。存储技术中使用无损数据压缩技术来减小数据量,无损压缩算法一般可以把普通数据压缩到原来的1/2~1/4。
数据压缩要求在写入数据前进行编码,在读取数据前进行解码,因此会对存储系统性能产生一定的影响。然而,数据压缩技术可以有效缩减数据存储容量及存储硬件需求,在存储技术中应用非常广泛,尤其是近线和离线存储。数据压缩并非对任何数据都会效果显著,诸如JPEG、MPEG、MP3等文件格式,这类数据已经由应用层做过压缩处理,存储系统对它的再次压缩几乎没有效果,而且会产生额外的性能损失。另外,数据压缩和加密机制往往同时被应用,压缩和加密操作需要按照合适的顺序执行。加密会对数据进行转置和变换,通常会增加字节冗余数据发现的难度,以及降低数据压缩率,所以数据压缩应当先于数据加密执行,而解压缩则以相反次序执行,以获得更高的压缩率。
数据压缩可以有效缩减数据存储容量,缓解数据增长压力,不足之处是相应产生一定性能损失。因此在存储系统中实际运用时,需要根据存储的性能、容量、成本等因素综合考虑,不能由于采用数据压缩而导致性能指标不能达标,为了提高性能而又增加总成本。通常,性能要求高的实时在线数据存储不适合采用数据压缩:而以数据备份、容灾、归档、复制为主的近线和离线存储,存储容量需求大,但性能要求较低,非常适合采用数据压缩技术。然而,如果有方法可以解决压缩和解压所产生的性能损失问题(如专用芯片、高效算法),在线存储采用数据压缩也是可行的。
(2)重复数据删除(Deduplication)技术。重复数据删除是一种数据缩减技术,可对存储容量进行有效优化。它通过删除数据集中重复的数据,只保留其中一份,从而消除冗余数据,如图1所示。
图1 重复数据删除技术原理
(3)自动精简配置(Thin Provisioning)技术。自动精简配置是一种全新的存储空间管理技术,利用虚拟化方法减少物理存储部署,可最大限度提升存储空间利用率。传统的存储系统中,为确保存储容量足够使用,用户往往会部署多于实际需求的充足物理存储空间。但在实际使用过程中,部署容量通常未受到充分利用。行业研究组织发现在某些项目中,实际使用容量仅占部署容量的20%~30%。因此,自动精简配置技术应运而生,旨在实现更高的存储容量利用率,并带来更大的投资回报。
自动精简配置不会一次性地划分过大的空间给某项应用,而是根据该项应用实际所需要的容量,多次、少量地分配给应用程序,当该项应用所产生的数据增长,分配的容量空间已不够的时候,系统会再次从后端存储池中补充分配一部分存储空间。自动精简配置技术扩展了存储管理功能,虽然实际分配的物理容量小,但可以为操作系统提供超大容量的虚拟存储空间。随着应用写入的数据越来越多,实际存储空间也可以及时扩展,而无须手动扩展。换句话说,自动精简配置提供的是“运行时空间”,可以显著减少已分配但是未使用的存储空间。利用自动精简配置技术,能够帮助用户在不降低性能的情况下,大幅提高存储空间利用效率,降低初始投资成本;需求变化时,无须更改存储容量设置;通过虚拟化技术集成存储,降低运营成本;减少超量配置,降低总功耗。