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民用选购监控存储的误区 我们选购监控设备时，无论是pc式dvr还是嵌入式dvr，都要搭配存储硬盘进行监控录像的载体，这时往往我们在硬盘的选择上有所忽视，认为只要容量满足要求便可以，其实在dvr的领域，硬盘的应用除了大容量之外，还有就是出色的稳定性，盲目的选择，可能会造成不必要的麻烦。 对于成熟的dvr系统来说，一旦出问题有60%的可能性来自硬盘，一般硬盘的问题都比较严重，对经销商来说，监控系统中硬盘出问题多了以后，服务成本就会增加，获得利润就会减少，而对于我们用户来说，如果硬盘故障多了，那么数据丢失的风险就增大，系统变得不安全，没有起到监控系统真正起到应有的作用。而在这方面，专属定位于监控录像的硬盘产品无疑最具备条件，下面笔者就针对dvr系统在硬盘的选择上进行详细的解读： pc硬盘与dvr专用硬盘含义： ● 普通pc硬盘 普通pc硬盘的设计是为了满足pc应用不断发展的趋势----较可靠的系统数据存储、多样性的应用支持以及较快的存储响应时间，设计为8x5小时连续工作时间。较可靠的系统数据存储是指在一个硬盘(包括阵列)系统下，硬盘系统可以保障多种系统数据的可靠安全存储。多样性的应用支持指硬盘可以支持多种应用环境：pc桌面应用、多媒体应用和游戏等。 ● dvr专用硬盘 dvr专用硬盘的设计是为了满足数字硬盘录像机对系统数据和数字图像信息的存储要求，可以达到7x24小时的工作时间。dvr专用硬盘对系统数据的可靠支持是极其稳定的。这与数字硬盘录像机的系统特点有关，pc式数字硬盘录像机的系统相当单一(不可能出现多系统并存的情况)，系统内支持的应用是为数字硬盘录像机特别定制的(也不存在多种应用并存的情况);而嵌入式数字硬盘录像机一般没有所谓系统的概念，其系统都是内置的，和硬盘无关。dvr专用硬盘极好地满足数字硬盘录像机以文件方式进行数字图像的存入及回放，并针对数字硬盘录像机录入和回放的特点对硬盘进行了优化设计以充分保障对流媒体的支持。 企业硬盘与dvr专用硬盘不可替代： 有人会问企业级硬盘和dvr系列硬盘都是采用7x24小时的工作时间设计，是否用企业级硬盘代替dvr硬盘更加保险可靠?答案是不可以!首先我们要了解：dvr硬盘的特点是专门为视频和数据定制的不同读写模式，不但确保了视频的流畅可靠和数据的高度完整性，还能有效提升录象的时间或者质量。而企业硬盘适用于磁盘阵列、raid保护、数据快照(snapshot)、nas，或是各种需要大容量的储存设备中。虽然两者都针对长时间运行进行了优化，但是企业级针对raid更特别优化，寻道较监控级硬盘快，因此两种硬盘不可替代使用，从根本上所设计的需求就是不相同，就好比用专业显卡去替代家用显卡一样，虽然都具备视频的输出，但是功能和性能却相差很多。 pc硬盘与dvr专用硬盘具体差别： ● 硬盘的寿命 普通硬盘在上电启动的时候会全速启动，瞬间电流可能达到2安，甚至更高。而监控硬盘启动的时候会缓慢加速，启动电流会控制在2安以下。因为监控系统中通常会安装多个硬盘，这样在启动的瞬间会产生很大的启动电流，如果是普通硬盘的话，电源会难以承受，甚至烧毁。另外，监控系统对硬盘的传输速度要求一般不高，但是会频繁的小数据量的读写。 所以需要在磁头读写机构上针对监控系统的读写特点做结构优化设计，以延长磁头寿命。监控硬盘的理论平均无故障运行时间比普通硬盘要长的多，稳定性、可靠性要更高。 ● 连续工作时间差别 普通pc硬盘的设计以8×5为基础。8×5指的是普通pc硬盘每天工作8个小时，每周工作5天(硬盘工作是指硬盘处于读写状态。需要特别注意的是硬盘加电后有两个状态：工作状态和等待状态，其中工作状态是硬盘进行读写工作，等待状态是硬盘没有进行读写工作但处于待命状态。)dvr专用硬盘是按24×7的企业级环境要求进行设计开发的。24×7就是每天工作24个小时，每周工作7天(就是连续不断的进行工作)。所以普通pc硬盘并不适合长时间连续读写，如果要求普通pc硬盘长时间连续读写就会极大的损伤硬盘，使硬盘出现异常声音、读写错误、工作中止等多种问题并由此导致硬盘最终损坏。数字硬盘录像机是常年不间断运行的，因此要求硬盘必须可以长时间连续工作，能满足这个要求的就是dvr专用硬盘。 ● 启动差别 所有的3.5寸硬盘都包含电机系统，因此硬盘加电启动的时候与电机加电启动的情况相类似：就是在加电的初始时间会出现较大的启动电流以完成硬盘启动。如果加电启动的时候硬盘外部供电系统不能保障足够的电流支持，则硬盘会启动失败，导致硬盘不可用。并且如果多次出现这种情况，容易造成硬盘的损坏。由于硬盘电机的供电是由外部电源系统直流12v满足的，因此在评价硬盘启动电流的时候都以直流12v的电流为标准。 普通pc硬盘启动电流一般在2.8a～3.2a之间。dvr专用硬盘的启动电流最高为2.0a。数字硬盘录像机经常采用多硬盘进行数据存储，以安装8片硬盘为例：普通pc硬盘启动电流2.8×8=22.4a，最低的功耗为22.4a×12v=268.8w。dvr专用硬盘启动电流2.0a×8=16a，最高的功耗为16a×12v=192w。 可以看出，在相同硬盘数量的情况下dvr专用硬盘对外部电源系统的要求更低(在同样输出功率的外部电源支持下，可以安装的dvr专用硬盘的数量会更多)。注：在上例的情况中，如果外部电源系统供电只能保障250w，则采用普通pc硬盘的时候会出现某些硬盘可以识别，某些硬盘不可以识别，并且没有规律性。 ● 运行功耗及散热差别 这里运行功耗是指硬盘在正常读写状态时的功耗。普通pc硬盘的运行功耗一般为14.5瓦左右，dvr专用硬盘的运行功耗一般为8瓦左右。可以看出，dvr专用硬盘运行功耗仅相当于普通pc硬盘功耗55%，低的运行功耗不仅对电源系统有重要意义，而且对数字硬盘录像机系统的散热也有重要的意义(运行功耗中大概75%会转变为热能)。 在数字硬盘录像机中，如果安装8片硬盘，那普通pc硬盘的运行总功耗为14.5w×8=116w，dvr专用硬盘的运行总功耗为8w×8=64w。如果采用普通pc硬盘，可以想像在数字硬盘录像机这么小的空间内有这么高的发热源，对系统的散热要求是很高的，为了保障硬盘有一个合理的环境温度(0～60℃)，必须对硬盘系统进行有效的散热。而采用dvr专用硬盘，发热情况就好得多----降低了系统散热要求使系统对环境的适应性更强。 ● 传输差别 dvr专用硬盘除了采用传统pc硬盘的传输模式，还引入了一个更新的传输模式----不间断传输模式，该传输模式最大为65mb/s。通过引入不间断传输模式，使硬盘对流媒体的支持更加可靠，充分保障数字硬盘录像机在录入的同时进行回放的流畅性和稳定性。这是其它硬盘所不具备的特性。 ● 价格差别 相比普通pc硬盘，dvr硬盘在价格上与其相差无几，只是在特殊技术上的支持有所不同，前者更注重性能后者则注重稳定读写。只有企业级硬盘才相对贵一些，毕竟要求更加苛刻一些。 与以上两种盘体相比固态硬盘由于采用nand闪存作为存储介质，摒弃了传统机械硬盘通过机械运动在磁介质上读写数据的方式，不存在旋转部件，因此使用ｓｓｄ固态硬盘延迟非常小，ssd访问时间为0.01到0.1毫秒，而最先进的15000转硬盘的访问时间则为4到10毫秒。同时ssd固态盘由于无机械装置，完全半导体化，所以它具有普通机械硬盘所不具备的特点：不怕震动，温度范围宽（形变小），运转安静没有噪音，而这些恰恰是传统硬盘的性能瓶颈。 由于视频监控在许多特定的场合，对整个监控硬件性能要求非常高，任何单点出现故障，都会引发整个系统的崩溃。我们在实时监控使用机械硬盘，对于监控摄像头采取的数据需要写入硬盘，所以硬盘一般长期处于运转状态，硬盘的长期数据写入，势必会造成传统机械硬盘机械部件，包括磁片的磨损，且一旦损坏，往往会造成数据无法恢复而让整个监控系统失去应有的效用。ssd硬盘采用闪存介质，闪存单点可达到40万次的擦写次数，mtbf可达200万小时，工业固态硬盘使用寿命为10年以上，为您在视频解决方案中提供安全可靠的存储设备，保障整个系统性能上大的提升。 固态硬盘耐用性是指经受长期重复数据写入的能力。固态硬盘的耐用性是有限的，因为nand闪存的耐用性是有限。nand闪存耐用性用写入/擦除次数(p/e cycle)来衡量。一个写入/擦除周期是指写入数据到闪存然后在写入新的数据前擦除。 面向各行业的固态硬盘需要多少的耐用性呢?据seagate/emc与microsoft的统计数据表明，每天写入数据量< 50gb, 或者说数据更新率<0.5/天(那时候的硬盘容量差不多是100gb左右)。 实际使用数据 vs 固态硬盘的耐用性 根据实际的应用需求来选择合适的耐用性级别，从而达到降低成本的目的。研究数据表明，2pb的耐用性就能很好满足企业it的需要。 nand 闪存存储单元是一个可以存储电荷的浮栅场效应管，编程(写)操作将电子聚集到浮栅，擦除操作则将电子拉离浮栅。一个写入/擦除(p/e)周期就是 电子束 的一次 往返移动，电子通过量子遂穿效应穿过隧道氧化层，耐用性之所以有限正是因为电子的往返移动会逐渐对隧道氧化层造成损伤。 耐用性限制的基本表现形式 坏块 – 擦除操作的耗时会随着擦写次数的增加而变长, 从而导致擦除失效和坏块的替换 – 失效区块数超过固态硬盘备用区块数的临界点就是最基本的耐用性限制 写数据差错 – 原始比特差错率(rber)随着擦写次数增加而逐渐增加 – rber vs. uber (无法校正的比特差错率) – uber达到规定上限的临界点时，则构成了另外一个耐用性限制 数据维持能力 – 一定数目的p/e周期后，rber一定会随着时间推移而增加 – ecc能校正比特跳变差错, 但校正能力是有限的 – 选择一个合适的数据维持时间以及uber，从而以此来确定一个安全的可擦写次数，这就是另外一个耐用性限制 缺陷 – 所有的集成电路都有缺陷，大多数nand闪存的缺陷诱发的失效都是由p/e操作造成, 因为p/e过程中的高电压容易造成缺陷短路。 – 缺陷造成的失效率达到可接受的临界点是另一个耐用性限制
所有的nand闪存都有损耗极限,耐用性挑战就是把这个极限往右移直至超过期望的寿命期。另外，使用过程中由于写操作缺陷导致随机故障的产生，耐用性挑战就是把这类故障率尽可能降低.当上述可能得以实现的时候，固态硬盘对企业级应用的承诺就能很好的实现了。 假设主机要重写新的数据到到一个区块(block)中,但nand闪存不能直接覆盖数据，而是需要把数据写到一个擦除过的区块(block)中然后擦除原来的区块(block)，结果: 主机要求写2个页(page)数据但物理上写了64个页，这就是所说的写入放大，这里为32。固态硬盘的耐用性是nand耐用性除以写入放大因子(waf)，因此低的waf至关重要。 写入负载同样也会影响耐用性，写入负载影响写入放大因子(waf)因而影响耐用性，写入的数据越大，其放大因子越低，使得固态硬盘耐用性越高。而增加随机写数据块的大小也会减小waf从而提高耐用性。类似，增加数据的随机性会增加waf从而降低耐用性;增加随机数据的lba覆盖范围 ，会降低脏数据整 理(garbage collection)的效率 ，从而增加waf，降低耐用性。优化负载，使waf最小化，是提高固态硬盘耐用性最根本的方法。 厂商耐用性指标 耐用性指标对消费级和企业级有不同的需求规范。使用条件包括两个方面: 具体的i/o工作负载和温度。耐用性限制包括了所有我们所讨论的： – 数据保持时间 – 功能故障率需求(缺陷&短路) – 无法校正的比特差错率 (写入比特差错) 耐用性验证测试(evt): 基本方法
evt是一种加速性的、全寿命期测试，而传统机械硬盘的可靠性测试(rdt)则不是。对于高耐用性固态硬盘的耐用性则可以使用推断法来进行评估。 当我们了解了ssd固态硬盘的工作原理和测试方法之后，那么我们该如何选择固态硬盘呢?首先，我们要明白，耐用性越高，那么所花费的成本就越高，价格也就越昂贵。消费者必须清晰地了解自己的需求，到底需要多少耐用性?
 效能优化设计：针对终端用户及存储系统行业对读写效能和使用寿命的实际需求，从底层应用设计为客户量身打造最佳效能的解决方案，满足追求极致效能、或者是强调稳定耐用的存储应用的各项需求。 最高标准的军规级宽温：wide-temp环境测试针对各种应用可能面对的严酷环境考验，提供各项规格产品。包括军规宽温(-40℃~+85℃)，工规半宽温(-20℃~+70℃)及商用常温级(0℃~+70℃) ssd产品。 数据加密和写保护功能：针对客户应用的不同需求，可以提供硬件aes256bit加密功能， security key和数据防擦写等保护功能的定制，防止内部数据被窃取、修改或破坏。 数据安全删除模式：客户可针对自身需求，选择普通快速清除、全区数据清除、军用级标准清除（military security erase standards军用级安全擦除）等多种数据安全清除模式，在产品出厂前进行设定。 自我摧毁功能：针对客户高度要求资料保密防护的需求，通过软件或特殊指令销毁内部区块及数据，导致整个ssd毁坏，不能再次使用，有效防止数据泄漏。 内嵌ups：产品内嵌ups设计，在非正常无预警断电情况下，通过内嵌ups供电，在数毫秒的时间内，完成资料的完整写入，有效降低因突发电力问题造成的资料漏失及ssd损坏风险。 涂层保护：针对极度恶劣环境，如极高或极低温度，高污染、多灰尘、多化学腐蚀环境，及高湿度环境等，可通过喷、刷、浸的方式在表面形成保护膜，覆盖组装完成的机构电路板，可充分保证设备正常工作，不受干扰。 产品结构和外观定制：根据客户设备及使用环境需求，定制产品结构和外观。          |
