⑴ 大數據時代下的三種存儲架構
大數據時代下的三種存儲架構_數據分析師考試
大數據時代,移動互聯、社交網路、數據分析、雲服務等應用的迅速普及,對數據中心提出革命性的需求,存儲基礎架構已經成為IT核心之一。政府、軍隊軍工、科研院所、航空航天、大型商業連鎖、醫療、金融、新媒體、廣電等各個領域新興應用層出不窮。數據的價值日益凸顯,數據已經成為不可或缺的資產。作為數據載體和驅動力量,存儲系統成為大數據基礎架構中最為關鍵的核心。
傳統的數據中心無論是在性能、效率,還是在投資收益、安全,已經遠遠不能滿足新興應用的需求,數據中心業務急需新型大數據處理中心來支撐。除了傳統的高可靠、高冗餘、綠色節能之外,新型的大數據中心還需具備虛擬化、模塊化、彈性擴展、自動化等一系列特徵,才能滿足具備大數據特徵的應用需求。這些史無前例的需求,讓存儲系統的架構和功能都發生了前所未有的變化。
基於大數據應用需求,「應用定義存儲」概念被提出。存儲系統作為數據中心最核心的數據基礎,不再僅是傳統分散的、單一的底層設備。除了要具備高性能、高安全、高可靠等特徵之外,還要有虛擬化、並行分布、自動分層、彈性擴展、異構資源整合、全局緩存加速等多方面的特點,才能滿足具備大數據特徵的業務應用需求。
尤其在雲安防概念被熱炒的時代,隨著高清技術的普及,720P、1080P隨處可見,智能和高清的雙向需求、動輒500W、800W甚至上千萬更高解析度的攝像機面市,大數據對存儲設備的容量、讀寫性能、可靠性、擴展性等都提出了更高的要求,需要充分考慮功能集成度、數據安全性、數據穩定性,系統可擴展性、性能及成本各方面因素。
目前市場上的存儲架構如下:
(1)基於嵌入式架構的存儲系統
節點NVR架構主要面向小型高清監控系統,高清前端數量一般在幾十路以內。系統建設中沒有大型的存儲監控中心機房,存儲容量相對較小,用戶體驗度、系統功能集成度要求較高。在市場應用層面,超市、店鋪、小型企業、政法行業中基本管理單元等應用較為廣泛。
(2)基於X86架構的存儲系統
平台SAN架構主要面向中大型高清監控系統,前端路數成百上千甚至上萬。一般多採用IPSAN或FCSAN搭建高清視頻存儲系統。作為監控平台的重要組成部分,前端監控數據通過錄像存儲管理模塊存儲到SAN中。
此種架構接入高清前端路數相對節點NVR有了較高提升,具備快捷便利的可擴展性,技術成熟。對於IPSAN而言,雖然在ISCSI環節數據並發讀寫傳輸速率有所消耗,但其憑借擴展性良好、硬體平台通用、海量數據可充分共享等優點,仍然得到很多客戶的青睞。FCSAN在行業用戶、封閉存儲系統中應用較多,比如縣級或地級市高清監控項目,大數據量的並發讀寫對千兆網路交換提出了較大的挑戰,但應用FCSAN構建相對獨立的存儲子系統,可以有效解決上述問題。
面對視頻監控系統大文件、隨機讀寫的特點,平台SAN架構系統不同存儲單元之間的數據共享冗餘方面還有待提高;從高性能伺服器轉發視頻數據到存儲空間的策略,從系統架構而言也增加了隱患故障點、ISCSI帶寬瓶頸導致無法充分利用硬體數據並發性能、接入前端數據較少。上述問題催生了平台NVR架構解決方案。
該方案在系統架構上省去了存儲伺服器,消除了上文提到的性能瓶頸和單點故障隱患。大幅度提高存儲系統的寫入和檢索速度;同時也徹底消除了傳統文件系統由於供電和網路的不穩定帶來的文件系統損壞等問題。
平台NVR中存儲的數據可同時供多個客戶端隨時查詢,點播,當用戶需要查看多個已保存的視頻監控數據時,可通過授權的視頻監控客戶端直接查詢並點播相應位置的視頻監控數據進行歷史圖像的查看。由於數據管理伺服器具有監控系統所有監控點的錄像文件的索引,因此通過平台CMS授權,視頻監控客戶端可以查詢並點播整個監控系統上所有監控點的數據,這個過程對用戶而言也是透明的。
(3)基於雲技術的存儲方案
當前,安防行業可謂「雲」山「物」罩。隨著視頻監控的高清化和網路化,存儲和管理的視頻數據量已有海量之勢,雲存儲技術是突破IP高清監控存儲瓶頸的重要手段。雲存儲作為一種服務,在未來安防監控行業有著客觀的應用前景。
與傳統存儲設備不同,雲存儲不僅是一個硬體,而是一個由網路設備、存儲設備、伺服器、軟體、接入網路、用戶訪問介面以及客戶端程序等多個部分構成的復雜系統。該系統以存儲設備為核心,通過應用層軟體對外提供數據存儲和業務服務。
一般分為存儲層、基礎管理層、應用介面層以及訪問層。存儲層是雲存儲系統的基礎,由存儲設備(滿足FC協議、iSCSI協議、NAS協議等)構成。基礎管理層是雲存儲系統的核心,其擔負著存儲設備間協同工作,數據加密,分發以及容災備份等工作。應用介面層是系統中根據用戶需求來開發的部分,根據不同的業務類型,可以開發出不同的應用服務介面。訪問層指授權用戶通過應用介面來登錄、享受雲服務。其主要優勢在於:硬體冗餘、節能環保、系統升級不會影響存儲服務、海量並行擴容、強大的負載均衡功能、統一管理、統一向外提供服務,管理效率高,雲存儲系統從系統架構、文件結構、高速緩存等方面入手,針對監控應用進行了優化設計。數據傳輸可採用流方式,底層採用突破傳統文件系統限制的流媒體數據結構,大幅提高了系統性能。
高清監控存儲是一種大碼流多並發寫為主的存儲應用,對性能、並發性和穩定性等方面有很高的要求。該存儲解決方案採用獨特的大緩存順序化演算法,把多路隨機並發訪問變為順序訪問,解決了硬碟磁頭因頻繁尋道而導致的性能迅速下降和硬碟壽命縮短的問題。
針對系統中會產生PB級海量監控數據,存儲設備的數量達數十台上百台,因此管理方式的科學高效顯得十分重要。雲存儲可提供基於集群管理技術的多設備集中管理工具,具有設備集中監控、集群管理、系統軟硬體運行狀態的監控、主動報警,圖像化系統檢測等功能。在海量視頻存儲檢索應用中,檢索性能尤為重要。傳統文件系統中,文件檢索採用的是「目錄-》子目錄-》文件-》定位」的檢索步驟,在海量數據的高清視頻監控,目錄和文件數量十分可觀,這種檢索模式的效率就會大打折扣。採用序號文件定位可以有效解決該問題。
雲存儲可以提供非常高的的系統冗餘和安全性。當在線存儲系統出現故障後,熱備機可以立即接替服務,當故障恢復時,服務和數據回遷;若故障機數據需要調用,可以將故障機的磁碟插入到冷備機中,實現所有數據的立即可用。
對於高清監控系統,隨著監控前端的增加和存儲時間的延長,擴展能力十分重要。市場中已有友商可提供單純針對容量的擴展櫃擴展模式和性能容量同步線性擴展的堆疊擴展模式。
雲存儲系統除上述優點之外,在平台對接整合、業務流程梳理、視頻數據智能分析深度挖掘及成本方面都將面臨挑戰。承建大型系統、構建雲存儲的商業模式也亟待創新。受限於寬頻網路、web2.0技術、應用存儲技術、文件系統、P2P、數據壓縮、CDN技術、虛擬化技術等的發展,未來雲存儲還有很長的路要走。
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⑵ 數據結構都有哪些分類呢
集合。2.線性結構。3.樹形結構。4.圖狀結構;
1.集合
樹形結構是一層次的嵌套結構。 一個樹形結構的外層和內層有相似的結構, 所以這種結構多可以遞歸的表示。經典數據結構中的各種樹狀圖是一種典型的樹形結構:一顆樹可以簡單的表示為根, 左子樹, 右子樹。 左子樹和右子樹又有自己的子樹。
4.圖狀結構
圖狀結構,簡稱「圖」,是一種復雜的數據結構。圖狀結構中,每個結點的前驅結點數和後續結點數可以任意多個。數據元素間的關系是任意的。其他數據結構(如樹、線性表等)都有明確的條件限制,而圖形結構中任意兩個數據元素間均可相關聯。
⑶ 數據結構主要包括哪些內容
1.數據結構一般包括以下三方面內容:
① 數據元素之間的邏輯關系,也稱數據的邏輯結構(Logical Structure);
數據的邏輯結構是從邏輯關繫上描述數據,與數據的存儲無關,是獨立於計算機的。數據的邏輯結構可以看作是從具體問題抽象出來的數學模型。
② 數據元素及其關系在計算機存儲器內的表示,稱為數據的存儲結構(Storage Structure);
數據的存儲結構是邏輯結構用計算機語言的實現(亦稱為映象),它依賴於計算機語言。對機器語言而言,存儲結構是具體的。一般,只在高級語言的層次上討論存儲結構。
③ 數據的運算,即對數據施加的操作。
數據的運算定義在數據的邏輯結構上,每種邏輯結構都有一個運算的集合。最常用的檢索、插入、刪除、更新、排序等運算實際上只是在抽象的數據上所施加的一系列抽象的操作。
所謂抽象的操作,是指我們只知道這些操作是"做什麼",而無須考慮"如何做"。只有確定了存儲結構之後,才考慮如何具體實現這些運算。
存儲方式應該和存儲結構一樣的吧?··
⑷ 數據結構包括哪幾種基本結構,各有什麼特點
三種:
①
集合結構。特點:
集合中任何兩個數據元素之間都沒有邏輯關系,組織形式鬆散.
②
樹形結構。特點:樹形結構具有分支、層次特性,其形態有點象自然界中的樹.
③圖狀結構。特點:圖狀結構中的結點按邏輯關系互相纏繞,任何兩個結點都可以鄰接。
非線性結構
傳統文本(例如書籍中的文章和計算機的文本文件)都是線性結構,閱讀是需要注意順序閱讀,而超文本則是一個非線性結構。在製作文本時,可將寫作素材按內部聯系劃分成不同關系的單元,然後用製作工具將其組成一個網型結構。閱讀時,不必按線性方式順序往下讀,而是有選擇的閱讀自己感興趣的部分。
⑸ 數據結構哪些是四種常見的邏輯結構
數據結構四種常見的邏輯結構:
1、集合:數據結構中的元素之間除了「同屬一個集合」 的相互關系外,別無其他關系;
2、線性結構:數據結構中的元素存在一對一的相互關系;
3、樹形結構:數據結構中的元素存在一對多的相互關系;
4、圖形結構:數據結構中的元素存在多對多的相互關系。
(5)網盤存儲用什麼數據結構最好擴展閱讀
邏輯結構分為兩種:
線性結構和非線性結構(集合、樹、網)。
線性結構:有且只有一個開始結點和一個終端結點,並且所有結點都最多隻有一個直接前驅和一個直接後繼。
例如:線性表,典型的線性表有:順序表、鏈表、棧(順序棧、鏈棧)和隊列(順序隊列、鏈隊列)。它們共同的特點就是數據之間的線性關系,除了頭結點和尾結點之外,每個結點都有唯一的前驅和唯一的後繼,也就是所謂的一對一的關系。
非線性結構:對應於線性結構,非線性結構也就是每個結點可以有不止一個直接前驅和直接後繼。常見的非線性結構包括:樹(二叉樹)、圖(網)等。
⑹ 數據結構的幾種存儲方式
數據的存儲結構是數據結構的一個重要內容。在計算機中,數據的存儲結構可以採取如下四中方法來表現。
1) 順序存儲方式
簡單的說,順序存儲方式就是在一塊連續的存儲區域
一個接著一個的存放數據。順序存儲方式把邏輯上相連的結點存儲在物理位置上相鄰的存儲單元里,結點間的邏輯關系由存儲單元的鄰接掛安息來體現。順序存儲方式也稱為順序存儲結構( sequential
storage structure ),一般採用數組或者結構數組來描述。
線性存儲方式主要用於線性邏輯結構的數據存放,而對於圖和樹等非線性邏輯結構則不適用。
2) 鏈接存儲方式
鏈接存儲方式比較靈活,其不要求邏輯上相鄰的結點
在物理位置上相鄰,結點間的邏輯關系由附加的引用欄位表示。一個結點的引用欄位往往指導下一個結點的存放位置。
鏈接存儲方式也稱為鏈接式存儲結構( Linked
Storage Structure ),一般在原數據項中增加應用類型來表示結點之間的位置關系。
3) 索引存儲方式
索引存儲方式是採用附加索引表的方式來存儲結點信
息的一種存儲方式。索引表由若干個索引項組成。索引存儲方式中索引項的一般形式為:(關鍵字、地址)。其中,關鍵字是能夠唯一標識一個結點的數據項。
索引存儲方式還可以細分為如下兩類:
* 稠密索引( Dense Index ) : 這種方式中每個結點在索引表中都有一個索引項。其中,索引項的地址指示結點所在的的存儲位置;
* 稀疏索引( Spare Index ):這種方式中一組結點在索引表中只對應一個索引項。其中,索引項的地址指示一組結點的起始存儲位置。
4) 散列存儲方式
散列存儲方式是根據結點的關鍵字直接計算出該結點
的存儲地址的一種存儲的方式。
在實際應用中,往往需要根據具體數據結構來決定採用哪一種存儲方式。同一邏輯結構採用不同額存儲方法,可以得到不同的存儲結構。而且這四種節本存儲方法,既可以單獨使用,也可以組合起來對數據結構進行存儲描述。
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⑺ 數據的存儲結構可以用什麼和什麼
數據的存儲結構可以用集合、線性結構、樹形結構和圖形結構,具體如下:
(1)集合:數據結構中的元素之間除了「同屬一個集合」的相互關系外,別無其他關系;
(2)線性結構:數據結構中的元素存在一對一的相互關系;
(3)樹形結構:數據結構中的元素存在一對多的相互關系;
(4)圖形結構:數據結構中的元素存在多對多的相互關系。
常用運算:
(1)檢索。檢索就是在數據結構里查找滿足一定條件的節點。一般是給定一個某欄位的值,找具有該欄位值的節點。
(2)插入。往數據結構中增加新的節點。
(3)刪除。把指定的結點從數據結構中去掉。
(4)更新。改變指定節點的一個或多個欄位的值。
(5)排序。把節點按某種指定的順序重新排列。例如遞增或遞減。
以上內容參考:網路-數據結構