宇视存储产品的高性能与高可靠性

肖永玲

存储产品作为视频监控解决方案必不可少的一个部件，其网络位置虽然处于后端，用户不能直观体验，但是位于前端的摄像头产生的海量视频数据需要7x24 小时不间断的写入到存储设备中，对存储产品的性能和可靠性有非常高的要求。视频录像一旦丢失，将会给用户带来极大的损失，其重要性不言而喻。宇视科技存储产品有十余年的深厚积累，深刻理解监控业务和存储技术，在性能和可靠性方面在业界树立了很好的口碑。

一、高性能

宇视视频监控存储产品，针对视频监控业务的特点，配合宇视iSCSI 块直存解决方案，从不同层面进行优化，提高视频监控的性能，从而达到了业界领先的性能水平。

iSCSI 块直存解决方案

宇视视频监控存储产品配合iSCSI 块直存整体解决方案，前端摄像头将视频数据通过iSCSI 协议以块直存的方式写入存储设备，无需经过媒体服务器，既缩短了I/O 路径，也不存在文件存储的碎片问题，从解决方案层面进行优化，极大地提高了视频监控的接入和写入性能。

体育缓存技术

宇视视频监控存储产品采用写缓存技术，将写入到存储设备的I/O，先写入到缓存中，缓存中的数据，按照一定的规则将这些数据刷到后端存储中去。Cache 刷新算法是通过LBA进行体育分析和排序，无论是随机写，还是顺序写，都可以高效、体育地整合Cache 中的数据，以便最大限度地提高系统的写入性能。

读缓存可以自动识别当前I/O 的顺序读，并根据业务模型动态启停预取功能，预取可以有效提高系统的读性能。宇视视频监控存储产品读缓存的体育预取算法不仅可以根据当前的业务模型自动调整预取深度，而且针对业务写入特点，还可以自动设置预取模型，最大限度地提高读性能。

■专利：
一种动态调整存储设备Cache 读写命令数的方法和装置201410313524.6
一种动态分配缓存容量的方法以及装置201410153810.0
一种动态调整缓存刷新策略的方法和装置201410067092.5

业务读写及重建I/O 体育调度技术

宇视视频监控存储产品业务读写及重建I/O 体育调度技术，系统会根据当前系统繁忙情况自动调整重建的速度，当系统非常繁忙的时候，主动降低RAID 重建速度，减少对于业务读写性能的影响，当系统比较空闲的时候，提高RAID 重建速度，有效提高系统资源利用率。

■专利：
一种动态调整冗余RAID 阵列重建的装置和方法201310260315.5

二、高可靠性

宇视视频监控存储产品提供全方位的数据保护，从磁盘级到系统间级，多重保护，为数据安全保驾护航，这里重点介绍其中几种技术。

磁盘级

■磁盘故障修复
故障修复条件：冗余阵列有读介质错误
故障修复处理：通过读同一条带的其他磁盘的数据，进行异或运算，计算出读介质错误地址的正确数据，重新写到读错误的地方，修复读错误

■磁盘坏块替换
坏块替换条件：磁盘出现介质写错误
坏块替换处理：出现介质写错误之后，将I/O 重新写到保留的一块区域，下次读这个I/O 的时候，就直接从这块保留的区域读出

■专利：
一种磁盘损坏扇区屏蔽方法及装置201210238194.X

RAID级

■超级RAID

■块虚拟化RAID-NT
块虚拟化RAID-NT 技术，类似于3Par 块虚拟化Fast RAID 技术，将硬盘分成很多相同大小的虚拟磁盘VD。不同磁盘的虚拟磁盘组成具有RAID 属性的RAID-LUN。当一块硬盘故障，需要重建的时候，系统会知道该硬盘的VD 所涉及到的RAID-LUN。如下图，磁盘0 故障，磁盘0 所涉及的RAID-LUN0、 RAID-LUN2、RAID-LUN4 需要重构，RAID-LUN0 的重构块是硬盘3 上的块29，RAID-LUN2 的重构块是硬盘4 上的块38，RAID-LUN4 的重构块是硬盘2 的块19，这三条重构流可以同时执行。

RAID-NT 块虚拟化最大的优势就是快速重建。随着硬盘容量越来越大，RAID 重建时间越来越长，导致阵列失效的风险大大增加。一旦在重建的过程中，其他硬盘发生故障，则会导致整个阵列数据的丢失。RAID-NT 主要就是为了解决这个问题而设计的。传统RAID 重建，只有RAID 阵列中的硬盘参与重建，数据重构到热备盘，受限于热备盘的瓶颈。RAID-NT 重建，整个磁盘池中所有的磁盘都会参与重建，磁盘池中的磁盘越多，参与重建的磁盘就越多，重建当然也就越快。重建的时间窗大大缩短了，阵列失效的风险也大大减少。

■专利：
一种不中断数据存储服务且修复RAID 阵列的方法和装置201410603460.3
一种降低虚拟磁盘管理复杂度的方法和装置201410653820.0

■多种重建方式

系统软件级

■数据保险箱
在设备异常掉电后，系统配置的电池会继续给系统供电以保证写缓存整个空间数据保存到内置的“数据保险箱”中。当设备恢复供电正常重启后，系统会将“数据保险箱”的缓存数据加载到系统缓存中，并根据策略及时把缓存数据刷到RAID 磁盘中，确保数据在任何情况下都不会丢失。

■双控故障保护技术
宇视视频监控双控存储设备实现了双存储控制器之间Active-Active 模式的故障保护，无论哪个控制器宕机，对端控制器都会进行该故障控制器的业务接管，故障控制器恢复后，可进行自动故障恢复保证业务的持续性。

双控故障保护技术主要检测保护如下四个方面的故障：
应用路径检测，能检测保护网段的应用路径，网口故障或网络链路故障，保证前端业务通道正常。
存储路径检测，能检测后端的SAS 接口或SAS 链路以及DEU 控制器故障，保证后端读写硬盘正常。
服务器自身检测，包括关键进程，业务模块等。
心跳检测， 通过内部网口， 串口以及CPLD 等多种手段的心跳检测，检测到对端控制器是否死机或异常断电。

■专利：
一种存储控制器故障检测方法201310165207.X

系统间级

纠删码技术：宇视云存储支持N+M 纠删码，支持节点间的数据保护。文件写入的时候，会分成固定大小的数据块，每个数据块分成N 片，通过纠删码算法，得到N+M 个数据分片，离散写入不同的存储节点。读取数据块的时候，只需要读取任意N 个数据分片就可以了。相比3份复制33% 的磁盘利用率，2 份复制50% 的硬盘利用率，N+M 纠删码高达80% 的硬盘利用率，大大节省了用户成本。如下为4+2 的纠删码：

本文简单阐述了宇视科技在存储技术领域的一些关键技术以及给用户带来的应用价值。在未来，宇视科技的存储技术仍将会持续积淀，不断进行，为用户提供更高性能和可靠性的全系列存储产品。