網(wǎng)絡(luò )化視頻監控存儲解決方案

前言

　　作為一種有效的安全防范手段，視頻監控的作用主要集中在三個(gè)方面：一是事前預警，能夠分析異常狀況并進(jìn)行報警；二是實(shí)時(shí)瀏覽，能夠實(shí)時(shí)傳送監控點(diǎn)圖像供用戶(hù)瀏覽；三是事件回溯，能夠對監控圖像進(jìn)行存儲并提供存儲資源的按需調用。

　　其中，事件回溯在目前的視頻監控應用中最普遍也最為重要，因為現實(shí)情況下，用戶(hù)更多的是在事件發(fā)生后通過(guò)回放監控圖像來(lái)追溯當時(shí)的情景。所以，對監控點(diǎn)圖像進(jìn)行有效存儲是視頻監控系統非常重要的一個(gè)環(huán)節。

　　得益于近幾年網(wǎng)絡(luò )視頻監控建設的持續升溫，面向視頻監控的存儲市場(chǎng)也獲得了大幅度的增長(cháng)。易觀(guān)國際分析數據顯示，2006年用于視頻監控的存儲系統市場(chǎng)價(jià)值達到4.7億元，而在2007年，隨著(zhù)運營(yíng)商、政府以及其他各行業(yè)對視頻監控部署的加速，用于視頻監控的存儲系統市場(chǎng)價(jià)值將達到6.8億元，年增長(cháng)率在45％左右。

　　存儲在視頻監控領(lǐng)域的發(fā)展

　　存儲在視頻監控領(lǐng)域的發(fā)展與視頻監控本身的發(fā)展有著(zhù)密切的聯(lián)系。視頻監控經(jīng)歷了模擬、數字、網(wǎng)絡(luò )三個(gè)階段，存儲在視頻監控領(lǐng)域的應用也經(jīng)歷了模擬、數字、網(wǎng)絡(luò )這三個(gè)階段。

　　模擬視頻監控起源于上世紀80年代，圖像的采集、傳輸和顯示都基于模擬設備，圖像的存儲也基于模擬設備，即磁帶錄像機（VCR）。由于使用的是錄像帶，一方面存儲容量受到很大限制，另一方面圖像檢索非常煩瑣，而且還無(wú)法實(shí)現遠程調用，另外，在保存時(shí)間、系統維護等方面也都有著(zhù)明顯的缺陷。

　　90年代末，基于數字信號處理（DSP）的數字化視頻監控逐漸開(kāi)始普及，各類(lèi)編解碼技術(shù)在圖像處理方面獲得了廣泛應用，經(jīng)過(guò)處理后的圖像也可以以數字碼流的方式進(jìn)行傳輸，圖像的存儲也開(kāi)始進(jìn)入數字化時(shí)期。最典型的應用是數字硬盤(pán)錄像機（DVR），采用在內置硬盤(pán)的方式進(jìn)行圖像存儲。這種存儲方式在保存時(shí)間、圖像檢索、系統維護以及遠程調用方面都有了根本性的變化。但是，由于這一階段的數字化視頻監控系統大多帶有明顯的本地化特征，規模也相對比較小，所以存儲也表現出明顯的前端化和單機化特征。

　　近年來(lái)，隨著(zhù)信息網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的快速發(fā)展，通過(guò)中心業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行集中管理和控制、以網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器和IP Camera為前端的網(wǎng)絡(luò )化視頻監控系統開(kāi)始得到廣泛部署。由于架構合理、擴展靈活、層次清晰，網(wǎng)絡(luò )視頻監控能夠給用戶(hù)帶來(lái)全新的安防應用體驗，從而迅速成為構建新一代視頻監控系統的主要形式。分布式的前端和平臺架構、集中化的管理和控制以及靈活便捷的用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)，使得網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的存儲部分也開(kāi)始走向網(wǎng)絡(luò )化。網(wǎng)絡(luò )化存儲給視頻監控帶來(lái)了全新的存儲架構，一方面，用戶(hù)在存儲的部署上更加靈活，訪(fǎng)問(wèn)也更簡(jiǎn)單，另一方面，構建需要實(shí)現大容量存儲的視頻監控系統也更為便捷。

　　網(wǎng)絡(luò )化存儲在視頻監控系統中的應用

　　從視頻監控逐步走向網(wǎng)絡(luò )化的發(fā)展趨勢來(lái)看，網(wǎng)絡(luò )化存儲將在今后的視頻監控系統中扮演越來(lái)越重要的角色。網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統從兩個(gè)方面對存儲提出了網(wǎng)絡(luò )化的要求：一是部署和訪(fǎng)問(wèn)上的網(wǎng)絡(luò )化，考慮到流量和存儲空間的合理分配，存儲設備在整個(gè)系統中的部署位置將趨于分布化和前端化，而從便于用戶(hù)統一訪(fǎng)問(wèn)的角度，系統中所有存儲空間對用戶(hù)都應該是透明的，用戶(hù)僅需通過(guò)一個(gè)接口即可訪(fǎng)問(wèn)所有存儲資源；二是存儲設備本身的網(wǎng)絡(luò )化，網(wǎng)絡(luò )視頻監控非常適合大型監控聯(lián)網(wǎng)應用，為了滿(mǎn)足大容量集中存儲的需求，存儲設備本身要采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )存儲技術(shù)以保證空間擴展的靈活性。

　　1、前端存儲

　　所謂前端存儲，是在網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的前端設備（如網(wǎng)絡(luò )視頻編碼器或網(wǎng)絡(luò )攝像機）中內置存儲部件，由前端設備直接完成監控圖像的本地錄制和保存。

　　前端存儲具有幾個(gè)方面的優(yōu)勢：一是可以通過(guò)分布式的存儲部署，來(lái)減輕集中存儲帶來(lái)的容量壓力；二是可以有效緩解集中存儲帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò )流量壓力；三是可以避免集中存儲在網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障時(shí)的圖像丟失。

　　對于前端存儲，由于單個(gè)前端編碼設備通常所帶監控點(diǎn)路數不多，存儲時(shí)間也不長(cháng)，所以對存儲容量要求不高，網(wǎng)絡(luò )攝像機一般用CF卡或SD卡，視頻服務(wù)器一般用內置硬盤(pán)。這與以往單機存儲相比，基本沒(méi)有區別。

　　而與以往單機存儲本質(zhì)上不同的是，為了保證用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)的靈活性和便捷性，網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統中的所有前端存儲除了要能夠提供點(diǎn)對點(diǎn)的單機訪(fǎng)問(wèn)外，還要能夠通過(guò)一個(gè)統一的接口提供所有內容的集中共享。為此，網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統通過(guò)中心業(yè)務(wù)平臺對所有前端存儲進(jìn)行統一管理和調度，并實(shí)現存儲空間和存儲內容的網(wǎng)絡(luò )化。這樣，用戶(hù)既可以直接登錄單個(gè)前端設備進(jìn)行錄像資料的點(diǎn)播回放，也可以統一登錄中心業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行所有前端錄像資料的集中檢索和回放。

　　2、中心存儲

　　在網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統中，部署得更多的是中心存儲。前端設備采集監控點(diǎn)圖像并編碼壓縮處理成數字監控碼流，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送到中心業(yè)務(wù)平臺，由中心業(yè)務(wù)平臺將碼流分發(fā)給網(wǎng)絡(luò )錄像單元進(jìn)行集中存儲。

　在很多大型的視頻監控聯(lián)網(wǎng)應用中，也可采用多級分布的中心存儲方式，即分中心存儲，這樣一方面可以降低一個(gè)中心點(diǎn)集中存儲帶來(lái)的存儲容量和網(wǎng)絡(luò )流量的壓力，一方面可以大幅度提升系統的可靠性。

　　使用中心/分中心存儲，在以下幾個(gè)方面具有明顯優(yōu)勢：一是對于用戶(hù)而言，檢索和調用錄像資源更為方便；二是存儲內容的完整性更容易保證，不會(huì )因為某個(gè)前端設備失竊或損壞而導致重要內容的丟失；三是可以合理的進(jìn)行資源調度，為前端設備按需分配存儲空間，從而節約資源；四是有利于制定多樣化的存儲策略，以滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化需求；五是維護方便，便于集中檢測和及時(shí)排查問(wèn)題。

　對于監控點(diǎn)路數比較少、存儲時(shí)間要求不長(cháng)的應用場(chǎng)合，中心/分中心存儲可以采用服務(wù)器插硬盤(pán)或外接磁盤(pán)柜這種比較簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行部署，稱(chēng)為DAS（直接訪(fǎng)問(wèn)存儲），與單機類(lèi)似。而隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )視頻監控的優(yōu)勢被廣泛認可，現在開(kāi)始出現越來(lái)越多的大型甚至超大型視頻監控系統，比如“平安城市”建設中的社會(huì )面治安監控系統、中國電信和中國網(wǎng)通正在全面推進(jìn)的“全球眼”和“寬視界”這兩大運營(yíng)級視頻監控系統，這些監控系統都面臨著(zhù)前端設備的大規模接入和大容量集中存儲的需求。以往的單機存儲方式無(wú)法滿(mǎn)足這些系統在容量靈活擴展方面的應用需求，必須采用更為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )存儲設備和存儲技術(shù)，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。

　　SAN（存儲區域網(wǎng)）起源于上世紀九十年代中后期，與DAS不同，SAN基于光纖通道技術(shù)，服務(wù)器和存儲陣列之間通過(guò)光纖通道交換機連接，形成專(zhuān)用于數據存儲的區域網(wǎng)絡(luò )。SAN采用了面向網(wǎng)絡(luò )的存儲結構，數據處理和數據存儲分離，具有存儲空間易于擴展、尋址靈活、可遠距離傳輸數據、I/O性能高、存儲設備利用率高等特點(diǎn)，是一種全新的存儲體系結構。

　　與SAN基于專(zhuān)門(mén)的光纖通道協(xié)議不同，NAS（網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)存儲）基于IP網(wǎng)絡(luò )實(shí)現服務(wù)器和存儲陣列的互聯(lián)，使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，以文件級的I/O方式進(jìn)行數據傳輸。相比之下，NAS設備的安裝、調試、使用和管理更簡(jiǎn)單，部署成本也相對較低。

　　iSCSI是IETF一種新的標準協(xié)議，即透過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )，將SCSI區塊數據轉換成網(wǎng)絡(luò )封包的一種傳輸標準，它和NAS一樣透過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )來(lái)傳輸數據，但在數據存取方式上，則采用與NAS不同的，而與SAN相同的Block Protocol協(xié)議。由此，iSCSI給用戶(hù)帶來(lái)的價(jià)值在于：第一，iSCSI使SCSI數據包在以太網(wǎng)中傳輸成為可能，使SAN擺脫了昂貴的光纖網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )即可實(shí)現原先的功能，既降低了管理復雜度又降低了成本；第二，由于用戶(hù)應用需求的復雜性，往往會(huì )同時(shí)部署SAN和NAS兩種存儲網(wǎng)絡(luò )，而iSCSI則可以將兩者融合起來(lái)。

　　iSCSI的這些特點(diǎn)非常契合現在的視頻監控發(fā)展的現狀和方向，特別是在運營(yíng)級視頻監控領(lǐng)域，存儲的規模大、投入高，基于目前成熟的IP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行中心/分中心存儲系統的構建，iSCSI技術(shù)無(wú)疑是一個(gè)很好的參考。

　　3、混合型存儲

　　對于視頻監控網(wǎng)絡(luò )比較復雜，對存儲安全性和可靠性要求又非常高的應用場(chǎng)合，可以采用既有集中存儲也有前端存儲的部署方式，兼有二者的優(yōu)勢，并規避可能存在的風(fēng)險，是一種比較好的選擇。但會(huì )帶來(lái)管理的復雜度和高昂的建設成本，需要根據具體情況而定。

　　科達視頻監控網(wǎng)絡(luò )化存儲解決方案

　　科達2004年進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )視頻監控領(lǐng)域，并于2006年和2007年上半年分別推出面向運營(yíng)商的運營(yíng)級網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統和面向行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)的ViewShot網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統，是領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò )視頻監控產(chǎn)品及解決方案供應商。

　　基于開(kāi)放、融合的體系架構，科達運營(yíng)級和ViewShot兩大網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統可以為用戶(hù)提供強大的網(wǎng)絡(luò )化存儲解決方案，以滿(mǎn)足用戶(hù)靈活、豐富、個(gè)性化的視頻監控存儲需求。具體應用包括分布式的前端存儲、中心存儲、分中心存儲、客戶(hù)端存儲等多種形式。下圖1是科達運營(yíng)級網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的存儲部署方案，下圖2是ViewShot網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的存儲部署方案。

圖1 科達運營(yíng)級網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的存儲部署方案

圖2 科達ViewShot網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的存儲部署方案

　　總結和發(fā)展

　　視頻監控的存儲系統隨著(zhù)存儲技術(shù)本身的發(fā)展而有更多的選擇，在實(shí)際構建時(shí)將需要綜合考慮建設成本、系統性能等因素。

　　視頻監控技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，對存儲技術(shù)也提出了更高的要求。網(wǎng)絡(luò )化、智能化是視頻監控系統一個(gè)非常重要的方向，要求能提供基于網(wǎng)絡(luò )的智能化存儲、檢索和回放。因此構建下一代視頻監控系統，其存儲部分將不再是單純的存儲單元，而應該是一個(gè)聯(lián)系前端的智能處理和后端智能檢索的整合的系統。

發(fā)布者：小宇