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天宇解决方案:全国文化信息资源共享工程存储解决方案
前言
“全国文化信息资源共享工程”(简称文化共享工程)是由文化部牵头、财政部共同组织实施的国家级文化公益工程,受到党中央国务院高度重视,同时也是国家“十一五”期间的重点公共文化工程。
此项工程是利用先进科技手段传播、建设先进文化的大型公益性文化网络工程,旨在整合全国文化信息资源,通过互联网、卫星宽带传输和光盘将数字化文化信息资源传输到群众身边,实现优秀文化信息资源在全国范围内的共建共享,满足广大人民群众日益增长的文化需求,整体提高文化资源的利用率。
文化共享工程开辟了一个不受地域、时空限制的崭新的文化传播渠道,对迅速扭转中国广大中西部地区,特别是贫困地区的信息匮乏和经济、文化落后的状况将起到极大的作用,对继承和发扬中华民族优秀文化,实施“科教兴国”“以德治国”的战略将产生深远的影响。

挑战

随着文化共享工程的深入建设,数据量、业务压力都随之高速增长,对于存储系统的建设也会提出更高的要求。文化共享工程的应用类型有如下几类:流媒体点播、数据库、文件共享、非线性编辑系统等。根据各类应用的不同,可以将其分为两种不同的应用模型:一种是大流量的数据读取,如流媒体、文件共享、非线性编辑等,另外一种是数据库属于大量小数据的并发读写。针对不同类型的业务,通过对数据块大小、卷划分等方面进行性能的调优,即可针对不同业务实现较好的技术支撑。而对于备份、归档的需求,也需要根据各种应用的特点进行合理的规划。
经过计算,每个省级中心需要规划至少90TB的存储容量,每个县级中心5TB以上的存储容量,保存文化共享工程的有关视频、数字资料等数据。
由于各省中心的维护力量有限,而各县级中心更是缺乏足够的技术维护力量,对于遍布全国各个县市的存储、服务器、网络等设备,要求尽量提供简便的管理维护工具,并且尽量提供快速周到的售后服务。
归纳起来,对存储系统的需求如下:
先进的存储架构
存储架构能够适应应用系统目前及未来对存储容量的需求,又能够对存储资源进行集中化管理和利用,为应用系统提供一个集中、安全、可靠的存储环境。
高性能的存储系统
应用系统的所有数据需要集中的存储系统支持,即同时连接多台应用服务器,而且必须提供较高的I/O性能。
易扩展的存储架构
存储数据量较大,且数据的增长速度较快。因此在建设存储架构时,应从长远的角度考虑,建设一个长期的存储架构,除了应对存储硬件设备的升级外,还必须考虑到对前期存储设备的投资保护,在保证功能和性能提升的同时,存储架构在较长的时间内能够保持相对稳定。
安全的数据保护措施
数据安全是应用系统核心应用的最终保障,不但要通过高可用技术保证整套系统能够7×24连续运行,而且存储系统必须支持完善的系统数据保护方案,以保证应用系统对数据的随时存取。
可行性原则
对设计方案采用的技术和产品要进行严格的可行性论证,把风险降低到最低限度;设计方案要系统、科学、正确、严谨且现实可行;采用的技术应是经过实践证明是成熟的技术;选用的软硬件平台是信誉较高的大公司的名牌产品。
简单易用的管理工具
应用系统的核心是数据存储,所以存储设备的数据分类和管理功能十分重要。为了提高系统管理的效率,存储系统必须有便于使用的存储管理工具。

解决方案

在前述的分析当中,我们提到目前文化共享工程当中主要的应用类型,那么针对不同的应用类型,如何规划相应的存储系统及解决方案?
对于数据库等类型的应用,建议采用块级别的SAN存储,选择对IOPS有一定要求的存储系统,以满足大量用户并发调用数据库的压力。根据数据库系统数据容量、重要性的不同,建议在方案规划当中,一方面考虑到业务压力的支撑,另一方面对重要数据进行完善的数据保护。目前,在诸如电信运营商、金融系统内,高端FC存储的数据库应用较为成熟;而在企业、政府部门当中,由于其数据访问量适中,更关注安全性、管理性和投资成本问题,FC、IP SAN存储都有了相当多的应用。数据库一般来讲保存的都是比较重要的结构数据,读写操作频繁,对其数据的安全性、业务的连续性都有极高的要求。所以,对数据库系统的备份,建议进行CDP(连续数据保护)系统的建设。CDP对上层应用透明,借助领先的快照、复制等技术,保存数据卷的连续时间版本,一旦发生误删除等数据丢失事故,可以通过回溯到之前保存的任意时间版本,即可快速实现恢复,从根本上提供一整套完整的数据备份方案,并能够提供向未来容灾中心建设的升级扩展。
而对于文件共享、流媒体视频点播等业务,由于前端需要大量的服务器作为文件服务器、流媒体服务器等,调用后端的存储资源,为了提高存储的使用效率,一般会使用SAN存储来实现,而在大量服务器接入时,IP SAN的接入成本优势使得它成为较适合此业务的系统。对于这些数据的保护,更多的是归档的需求,将数据导出之后,进行归档、保存。
非线性编辑,对于多路视频数据的并发读写、修改,此应用对于存储系统的持续高带宽读写的要求较高,建议采用多链路绑定的IP存储提供对非线性编辑系统的支撑。而非线性编辑系统当中,大多数数据都是调用的素材数据和产生的节目数据,一旦编辑完成后,都会送入媒体资源库当中进行归档,不会有大数据量的备份需求,所以在非线性编辑系统当中,一般来说不会建设专门的数据备份系统,仅需考虑增加一台磁带机设备导出磁带即可。
根据文化共享工程当中的规划,建议在每个县级中心分别配置三台服务器和一台H3C的IP存储设备。IP存储设备和服务器之间通过网络交换机进行数据通讯。在本方案中由于采用了IP SAN的存储架构,数据传输完全可以利用专用的IP网络进行,大大提高了传输的速度、降低拥有成本和设备的管理成本。
H3C IP存储设备上的千兆主机接口分别与二层交换机的千兆口连接,同时四个千兆主机接口支持链路聚合和故障切换,如下图所示:
可以根据数据流量进行设置,当数据传输量增大时可以通过链路的聚合提高传输的速度,如下图所示:
为了提高存储设备的可靠性,H3C的存储设备支持RAID在线容量动态扩展功能,提供RAID 0,1,5, 10,50等多种保护机制,支持Hot spare(热备盘);硬盘、电源等组件支持在线热插拔,支持磁盘电源(5V、12V)短路保护;支持电源自动故障切换,支持外接UPS,避免电源故障带来的系统异常。
同时在H3C的存储设备上还支持SAN/NAS一体化的访问特性,通过CIFS和NFS共享来提供NAS资源。最大限度利用存储资源,在同一存储池中同时分配SAN 和 NAS 资源。

技术优势

1.         价格合理的存储合并功能与更为简化的集中数据管理功能,实施过程简单。
2.         IP网络技术相当成熟,IP-SAN减少了配置、维护、管理的复杂度。企业现有的网络管理人员就可以完成日常的管理与维护工作。
3.         因为是基于IP网络的存储系统,所以数据迁移和远程镜像非常容易,只要网络带宽支持,基本没有距离限制,更好的支持异地容灾。
4.         和现有网络基础结构融合,支持跨平台数据共享。
5.         IP SAN有三个无限:基于以太网没有速度限制;没有距离限制,可无缝连接,实现低价格的远程容灾;没有容量限制。
6.         基于IP网络的存储系统,以传统以太网的价格实现同等于光纤网络的性能,实现真正的即插即用Plug & Play,无需客户端软硬件升级、零维护成本、使用人员无需技术培训,降低企业的拥有成本与维护成本,而且升级扩容简单方便。