- 什么是iSCSI SAN？
- 为什么监控系统需要iSCSI SAN？
- iSCSI SAN在监控系统中的工作架构
- 核心优势
- 面临的挑战与解决方案
- 主流应用场景与部署建议
- 与其它存储方案的对比
什么是iSCSI SAN？
iSCSI SAN 是一种基于网络的数据存储技术。
（图片来源网络，侵删）
- SAN (Storage Area Network)：存储区域网络，它是一种专用的高速网络，将存储设备（如磁盘阵列）和服务器连接起来，使得服务器可以像访问本地硬盘一样访问存储设备上的数据块。
- iSCSI (Internet Small Computer System Interface)：一种网络协议，它将SCSI命令（一种用于存储设备通信的古老但高效的指令集）封装在TCP/IP数据包中进行传输。
核心思想：通过标准的以太网线缆和交换机，将远端的磁盘阵列“伪装”成服务器本地的一块或多块“虚拟硬盘”（在Windows中称为“磁盘”，在Linux中称为“块设备”），服务器完全感知不到数据是通过网络传输的，它只是在读写自己的本地磁盘。
关键组件：
- iSCSI Initiator (发起端)：通常是监控录像机、服务器或虚拟机，它会发起iSCSI连接请求，将远程存储挂载为本地磁盘。
- iSCSI Target (目标端)：通常是专用的iSCSI磁盘阵列，它会响应发起端的请求，并提供存储空间。
- 以太网交换机：必须支持千兆（1Gbps）或万兆（10Gbps）带宽，并最好启用Jumbo Frame（巨型帧）以减少CPU开销，提高大块数据传输效率。
- 标准网线：通常是CAT5e或CAT6。
为什么监控系统需要iSCSI SAN？
传统的DVR/NVR内置硬盘存储方式在规模扩大后会遇到瓶颈：
- 容量瓶颈：单个设备硬盘槽位有限（通常4-8块），总容量受限。
- 扩展困难：增加存储容量需要增加设备，导致管理复杂。
- 单点故障：一台设备故障，其所有录像数据全部丢失。
- 性能瓶颈：前端摄像头数量多、码率高时，录像写入和回放读取会相互争抢磁盘I/O，导致卡顿。
- 管理不便：需要为每台设备单独配置、维护和升级硬盘。
iSCSI SAN完美地解决了以上问题：
（图片来源网络，侵删）
- 集中存储：所有录像数据统一存放在后端磁盘阵列中，实现了存储的池化。
- 按需扩展：只需在后端磁盘阵列中增加硬盘或扩展磁盘组，所有前端设备即可立即获得更大空间。
- 高可靠性：后端磁盘阵列通常支持RAID技术（如RAID 5, RAID 6, RAID 10），并能配置双控制器、双电源、双风扇等，提供企业级的数据保护。
- 性能保障：后端阵列拥有强大的处理器、缓存和专用磁盘通道，可以同时为多个前端设备提供稳定、高速的读写服务。
- 集中管理：管理员只需在一个管理平台（磁盘阵列管理界面、VMS平台）上即可对所有存储空间进行分配、监控和维护。
iSCSI SAN在监控系统中的工作架构
一个典型的监控系统iSCSI SAN架构如下：
工作流程：
- 前端采集：IP摄像头通过网络（通常是独立的摄像头网络或VLAN）采集视频流。
- 中心编码/存储：NVR或VMS服务器（作为iSCSI Initiator）接收视频流。
- 数据写入：NVR/VMS将视频流数据块通过iSCSI协议，经由以太网交换机，写入到后端的iSCSI磁盘阵列（Target）中。
- 数据读取：当需要回放录像时，NVR/VMS再次通过iSCSI协议从磁盘阵列中读取相应的数据块，进行解码和播放。
网络隔离建议：为了保证存储性能的稳定和安全，通常会部署独立的存储网络，即前端摄像头、NVR、VMS连接到业务网络，而NVR/VMS、iSCSI交换机、磁盘阵列则连接到存储网络，两个网络之间通过路由器或防火墙进行隔离和通信。
核心优势
| 优势 | 详细说明 |
|---|---|
| 高性能 | 专用网络：独立的存储网络避免了业务流量（如视频预览、远程访问）对存储流量的干扰。 万兆网络：采用10GbE网络，理论带宽可达1.25GB/s，轻松应对多路高清（4K/8MP）摄像头的并发写入需求。 大缓存：磁盘阵列配备的大容量缓存（几十GB到几百GB）可以平滑写入高峰，极大提升随机写性能。 |
| 高可靠性 | 企业级RAID：支持RAID 5/6/10等，允许1-2块硬盘同时损坏而不丢失数据。 控制器冗余：双控制器 Active-Active/Active-Passive架构，一个控制器故障，另一个无缝接管。 硬盘热插拔：支持在不关机的情况下更换故障硬盘，维护方便。 不间断电源：磁盘阵列通常配备UPS或UPS接口，防止意外断电导致数据损坏。 |
| 高可扩展性 | 容量在线扩展：只需在磁盘阵列中插入新硬盘，在线扩容即可，无需中断业务。 性能线性增长：增加硬盘数量、升级控制器或升级到更快的网络（如25GbE），都可以提升整体存储性能。 前端设备无限制：理论上可以接入无限数量的前端摄像头，只需后端存储和网络资源足够。 |
| 集中管理 | 统一管理平台：通过磁盘阵列的管理界面或VMS平台，可以集中管理所有存储资源，包括创建LUN（逻辑单元号）、分配空间、监控健康状态等。 简化运维：只需关注后端一个存储池，大大降低了运维复杂度和人力成本。 |
| 成本效益 | 相比传统的FC-SAN（使用昂贵的光纤通道），iSCSI利用成熟的、廉价的以太网基础设施，显著降低了硬件成本和部署难度。 |
面临的挑战与解决方案
| 挑战 | 解决方案 |
|---|---|
| 网络延迟和丢包 | 部署专用存储网络：将iSCSI流量与业务流量物理或逻辑隔离。 启用Jumbo Frame：将网络MTU（最大传输单元）从1500字节调整为9000字节，减少数据包数量，降低CPU开销。 使用高品质交换机：选择支持无丢包、背板带宽高的企业级交换机。 网络冗余：采用链路聚合，增加网络带宽和可靠性。 |
| I/O瓶颈 | 合理规划RAID：对读写频繁的场景使用RAID 10（性能最好），对容量要求高且允许少量性能损失的场景使用RAID 5/6。 SSD缓存：利用SSD作为读写缓存，加速热点数据的访问。 全闪存阵列：对于性能要求极高的场景（如大型交通卡口、AI分析），使用全闪存阵列。 |
| 安全性 | 网络隔离：这是最基本也是最重要的安全措施。 CHAP认证：在iSCSI连接中启用双向或单向CHAP认证，确保只有合法的Initiator能连接到Target。 iSNS服务：部署iSNS（Internet Storage Name Service）服务器，对iSCSI设备进行集中发现和管理，避免未授权设备接入。 访问控制列表：在交换机上设置ACL，限制只有特定IP段的NVR可以访问存储网络。 |
主流应用场景与部署建议
适用场景：
- 大型安防项目：如机场、地铁、智慧城市、大型园区、连锁超市等，摄像头数量动辄成百上千。
- 对数据安全要求高的场景：如金融、公安、电力等，不能容忍数据丢失。
- 需要7x24小时不间断录像和频繁回放调阅的场景：如银行金库、十字路口违章抓拍。
- 未来有扩展需求的场景：需要为未来增加摄像头预留充足的存储空间和性能。
部署建议：
- 前端网络与存储网络分离：这是成功部署的关键，至少使用VLAN进行逻辑隔离，最好使用物理交换机。
- 网络带宽规划：
- 千兆（1Gbps）网络：适用于中小型项目，如几十路1080P摄像头。
- 万兆（10Gbps）网络：适用于中大型项目，是当前主流选择，能轻松应对上百路4K摄像头的存储需求。
- 磁盘阵列选型：
- 入门级：双控，SAS硬盘，适合中小型项目。
- 中端：双控，SSD缓存+大容量SAS/NL-SAS硬盘，性能和容量兼顾。
- 高端：全闪存阵列，双控或多控，性能极致，适合AI分析、大数据等场景。
- VMS与iSCSI兼容性：确保所选用的VMS（如 Milestone, Genetec, 大华, 海康等）能够很好地支持iSCSI Initiator功能，并能方便地管理LUN映射。
与其它存储方案的对比
| 特性 | iSCSI SAN | NAS (Network Attached Storage) | DVR/NVR内置存储 | FC-SAN (Fiber Channel) |
|---|---|---|---|---|
| 协议 | TCP/IP | NFS/CIFS | 本地SCSI | 光纤通道 |
| 网络 | 标准以太网 | 标准以太网 | 无 | 专用光纤网络 |
| 访问方式 | 块级 | 文件级 | 块级 | 块级 |
| 性能 | 高 (尤其万兆) | 中等 | 低 (受限于设备) | 极高 |
| 成本 | 中等 | 低 (入门级) | 低 | 非常高 |
| 扩展性 | 非常好 | 好 | 差 | 非常好 |
| 管理复杂度 | 中等 | 简单 | 简单 | 复杂 |
| 最佳应用 | 专业监控、数据中心 | 文件共享、小型监控 | 小型商铺、家庭 | 核心数据库、高性能计算 |
- iSCSI SAN 在性能、可靠性、扩展性和成本之间取得了最佳平衡，是构建大型、专业、可靠监控系统的理想选择。
- NAS 以其简单的文件共享协议和低成本，适合中小型监控或不追求极致性能的场景。
- FC-SAN 性能最强，但成本和管理复杂度极高，在监控领域很少使用，主要用于金融、电信等核心业务系统。
- DVR/NVR内置存储 是最基础的方案，仅适用于规模极小的应用。
希望这份详细的解析能帮助您全面了解iSCSI SAN在监控系统中的应用！
