高清視頻監控存儲技術(shù)分析

數字化視頻監控涉及到巨量數據的采集、存儲和使用。因此，一個(gè)高效能的視頻監控系統必須具備高效能的數據存儲系統，這關(guān)系著(zhù)數據管理的效率、數據安全以及數據利用的效率。而日益逼近的高清監控時(shí)代更需要強大、可靠的存儲平臺。在監控網(wǎng)絡(luò )化和集成化的過(guò)程中，存儲技術(shù)也必須不斷適應安防監控的應用特點(diǎn)，存儲技術(shù)和監控技術(shù)的整合已是大勢所趨。

高清視頻監控推動(dòng)技術(shù)創(chuàng )新

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )視頻監控的成熟，各級視頻監控系統用戶(hù)對圖像質(zhì)量要求的提高，高清視頻監控是未來(lái)視頻監控市場(chǎng)發(fā)展方向之一。平安城市公安系統、交通卡口、機場(chǎng)、海關(guān)、邊防安檢、水利電力、環(huán)保監測、森林防火減災等這些行業(yè)的用戶(hù)對高清視頻圖像有著(zhù)迫切的需求。高速行駛車(chē)輛的牌照、人員嘈雜場(chǎng)所，一個(gè)人的面部特征，在高清視頻監控技術(shù)的幫助下，都可以清晰顯示。

百萬(wàn)像素攝像機、高性能編解碼器以及IP網(wǎng)絡(luò )技術(shù)代表了高清產(chǎn)品中采集、編解碼、網(wǎng)絡(luò )傳輸方面的發(fā)展方向。而這三個(gè)方面再加上強大的分析能力將成為推動(dòng)城市視頻監控系統市場(chǎng)的主要技術(shù)因素?？梢灶A見(jiàn)，各個(gè)城市視頻監控系統向高清化方向的升級發(fā)展將對視頻監控管理平臺提出更高的發(fā)展要求，從而推動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)的技術(shù)革新，科技創(chuàng )新能力領(lǐng)先的企業(yè)將會(huì )脫穎而出。

NVR逐步取代DVR

視頻監控網(wǎng)絡(luò )化的產(chǎn)物不僅僅是網(wǎng)絡(luò )攝像機，NVR管理平臺也是未來(lái)視頻監控市場(chǎng)發(fā)展趨勢。

全網(wǎng)絡(luò )化：DVR系統中，監控點(diǎn)的位置局限，無(wú)法實(shí)現遠程部署。NVR系統中，監控點(diǎn)位置任意，不受地域限制;

圖像不受干擾：DVR前端采用模擬傳輸到中心，因而環(huán)境干擾對實(shí)時(shí)監控以及錄像回放都有很大的影響。NVR對前端數字化，由網(wǎng)絡(luò )傳輸，解決了外部干擾問(wèn)題，保證圖像質(zhì)量;

系統安全性：DVR模擬信號無(wú)法實(shí)現任何加密機制，NVR產(chǎn)品及系統采用通過(guò)AES碼流等多種加密、用戶(hù)認證和授權等這些手段來(lái)確保安全;

高可靠性存儲：DVR無(wú)法實(shí)現前端存儲，一旦中心設備或線(xiàn)路出現故障，錄像資料就無(wú)從獲取。NVR產(chǎn)品及系統可以支持中心存儲、前端存儲以及客戶(hù)端存儲三種存儲方式，并能實(shí)現中心與前端互為備份。

高清海量存儲技術(shù)突圍

視頻監控技術(shù)作為一種重要的安防手段日益普及，隨著(zhù)視頻監控技術(shù)的發(fā)展，全數字化的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統已經(jīng)逐漸取代傳統的模擬監控系統成為視頻監控系統的主流。數字化監控的應用越來(lái)越廣、規模越來(lái)越大，采用何種存儲方式對數字視頻信息進(jìn)行保存逐漸成為廠(chǎng)商以及用戶(hù)關(guān)注的焦點(diǎn)。

要達到存儲系統獨立的數據管理目標，對存儲系統的特性則有如下幾個(gè)方面的要求，按照重要性排列分別是：

1、可靠性。數據集中到存儲系統中，必然對系統設備的可靠性提出更高的要求。同時(shí)需要建立數據備份、容災系統進(jìn)行配合，提高數據安全性。

2、可擴展性。網(wǎng)絡(luò )時(shí)代業(yè)務(wù)發(fā)展的不確定性和數據的高速膨脹，對獨立于計算系統之外的存儲系統，必然提出高可擴展性的要求。這種擴展性并非是簡(jiǎn)單的容量擴展，同時(shí)還必須包括數據處理能力、數據交換帶寬和數據管理功能的擴展。

3、兼容性。雖然存儲系統已分離于計算系統之外，但今天主機系統對數據的使用方式，仍舊以文件系統，數據庫系統為主要手段。存儲系統要適應各種主機系統的數據I/O要求，就必須要能夠兼容各種操作系統、文件系統、數據庫系統等各種傳統數據管理手段。

4、可管理性。支持各種主流的管理協(xié)議和管理架構，能夠與網(wǎng)絡(luò )、計算機等各種設備統一管理和集中管理，能夠在各種復雜的環(huán)境中實(shí)現方便統一的設備和數據管理功能。

5、性能。能夠根據不同應用類(lèi)型要求提供帶寬、IOPS(IOPerSecond，每秒IO操作數)、OPS(OperationsPerSecond，每秒并發(fā)操作數)、ORT(OverallResponseTime，總響應時(shí)間)等不同指標側重點(diǎn)的性能服務(wù)。高端系統還應能夠對系統性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)的擴展和調整。

6、功能。各種數據遷移、數據分發(fā)、數據版本管理、數據復制、在線(xiàn)擴容等數據管理功能。

網(wǎng)絡(luò )存儲技術(shù)的三種基本類(lèi)型

隨著(zhù)安防市場(chǎng)的迅速發(fā)展和技術(shù)的不斷創(chuàng )新，視頻監控技術(shù)也在向著(zhù)高清化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化的方向發(fā)展。而畫(huà)面質(zhì)量的提高、視頻線(xiàn)路的增加等諸多因素，都會(huì )令視頻監控系統的存儲容量成倍增長(cháng)，存儲設備正在成為網(wǎng)絡(luò )視頻監控未來(lái)發(fā)展的決定性因素。

網(wǎng)絡(luò )存儲技術(shù)是基于數據存儲的一種通用網(wǎng)絡(luò )術(shù)語(yǔ)。網(wǎng)絡(luò )存儲結構大致分為三種：直連式存儲(DAS：DirectAttachedStorage)、網(wǎng)絡(luò )存儲設備(NAS：NetworkAttachedStorage)和存儲網(wǎng)絡(luò )(SAN：StorageAreaNetwork)。

直連式存儲(DAS)

是直接將DAS存儲設備連接到服務(wù)器后端，用于擴展應用服務(wù)器的存儲容量。其擴展成本最低、物理連接簡(jiǎn)單，但是也存在存儲資源歸屬于某一臺或幾臺服務(wù)器、資源利用率低、后續擴展性差等問(wèn)題。DAS較適用于存儲系統結構簡(jiǎn)單且相對固定的應用場(chǎng)景，比如某一存儲空間要求穩定的服務(wù)器擴展其存儲空間。

網(wǎng)絡(luò )附件存儲(NAS)

是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )文件系統，構建文件級聯(lián)網(wǎng)存儲，實(shí)現客戶(hù)端主機(如監控系統中的編碼設備)與NAS網(wǎng)絡(luò )設備間的數據直接傳輸。NAS由于其協(xié)議兼容性高，配置、維護簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適用于文件共享、小規模系統存儲等應用場(chǎng)景。

存儲區域網(wǎng)絡(luò )(SAN)

是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò )方式連接存儲設備和應用服務(wù)器的存儲構架，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )專(zhuān)用于主機(如監控系統中的編碼設備或錄像管理服務(wù)器)和存儲設備之間的訪(fǎng)問(wèn)。當有數據存取需求時(shí)，數據可以通過(guò)存儲區域網(wǎng)絡(luò )在主機和后臺存儲設備之間高速傳輸。根據傳輸協(xié)議的不同，又可分為FCSAN和IPSAN。SAN存儲方式，具有存儲資源集中管理、擴展便利、數據塊級傳輸效率高、兼容性高等特點(diǎn)。一般來(lái)講，其技術(shù)復雜程度高，系統建設和維護成本也高。由于SAN系統將存儲設備的存儲空間當成物理硬盤(pán)交由主機管理，存儲傳輸網(wǎng)絡(luò )的可靠性程度、主機文件系統的不同，對存儲系統的可靠性影響極大。SAN存儲方案，由于其技術(shù)領(lǐng)先特性，適用于構建大型的存儲系統，為大規模數據存儲、應用服務(wù)。

對于高清網(wǎng)絡(luò )攝像機的高清圖像記錄就需要網(wǎng)絡(luò )存儲系統(包括存儲服務(wù)器和存儲設備)。其中IPSAN方式一方面采用IP架構的以太網(wǎng)絡(luò )傳輸，具備良好的擴展性、共享性和較低的分攤應用成本，是目前大中型集中監控存儲主要采用的技術(shù)之一。另一方面，IT上使用的主流數據硬盤(pán)容量已達TB級以上，2TB的數據硬盤(pán)也逐步走進(jìn)大家的視線(xiàn)(按每小時(shí)數據量1G計算，1TB的數據硬盤(pán)大約可存儲720P的視頻圖像1000小時(shí)或者1000路攝像機錄像1個(gè)小時(shí)的數據)。

海量存儲解決方案

隨著(zhù)高清視頻的推廣應用，基于IP的視頻錄像海量存儲解決方案也逐漸浮出水面。針對視頻監控海量存儲的方式主要有以下幾種模式：

分布式存儲集中管理

對于大規模的城市聯(lián)網(wǎng)監控系統，通常采用多個(gè)層次型的監控中心體系，每個(gè)基層的監控中心管理其轄區內的監控資源并進(jìn)行存儲，因此會(huì )采用分布式存儲集中管理的模式進(jìn)行構建，這種模式有助于減輕網(wǎng)絡(luò )的壓力，同時(shí)將設備資源分發(fā)下沉，有助于戰略部門(mén)掌握更多的資源和信息。一級監控中心統一管理所有的視頻資源和錄像文件，二級、三級監控中心可以分發(fā)和瀏覽視頻。

集中存儲分布式管理

對于只有一個(gè)集中管理中心的中小規模聯(lián)網(wǎng)監控系統，如縣/地級市、某大城市公安分局、某大型工礦企業(yè)，數據一般集中存儲在一級監控中心，其他的基層監控中心安裝系統平臺的分控客戶(hù)端進(jìn)行瀏覽和管理部分前端。在這種情況下，存儲服務(wù)器集中放置在一級監控中心，通過(guò)虛擬卷和網(wǎng)格存儲技術(shù)，形成一個(gè)無(wú)限容量的虛擬存儲池，使存儲擴展對用戶(hù)透明。

大型混合型存儲

所謂混合型存儲解決方案是將前面兩種方式進(jìn)行結合，以分布式存儲作為基礎，同時(shí)在一級監控中心設置網(wǎng)絡(luò )存儲服務(wù)器。短期的數據臨時(shí)存放在基層監控中心的網(wǎng)絡(luò )存儲服務(wù)器內，長(cháng)期的數據存儲于上傳一級監控中心的網(wǎng)絡(luò )存儲服務(wù)器中。重要監控點(diǎn)位的視頻資料不僅存儲在基層監控中心的網(wǎng)絡(luò )存儲服務(wù)器，也實(shí)時(shí)地傳輸到一級監控中心的網(wǎng)絡(luò )存儲服務(wù)器中作為備份。在基層監控中心建立備份計劃，采用定時(shí)自動(dòng)備份的方式，將超過(guò)規定時(shí)間的視頻文件備份到網(wǎng)絡(luò )存儲服務(wù)器相對應的目錄中。