云計算助海量視頻智能分析數據挖掘

　　從計算技術(shù)的革新演變路線(xiàn)可以清楚的看到云計算誕生是必然的。從上世紀40年代第一臺計算機被人類(lèi)發(fā)明以來(lái)，到70年代互聯(lián)網(wǎng)的出現，再到現在的云計算，合理的解釋了計算節點(diǎn)由單點(diǎn)計算，發(fā)展到聯(lián)網(wǎng)計算，再到現在的云計算，整個(gè)過(guò)程就是從量變到質(zhì)變的飛躍。云計算(Cloud Computing)的定義是網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò )存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。云計算里不僅包裹著(zhù)計算資源、存儲資源，還有網(wǎng)絡(luò )等等。并且，當傳統的計算變革完成后，以數據中心網(wǎng)絡(luò )(DCNet)為核心的新一輪變革粉墨登場(chǎng)，我們會(huì )發(fā)現，云計算的本質(zhì)是在構建一個(gè)智能的數據中心，或者說(shuō)下一代數據中心。

　　這么一個(gè)IT產(chǎn)物又將會(huì )對安防行業(yè)產(chǎn)生什么樣的影響呢?有業(yè)內專(zhuān)家分析，云計算里有云的網(wǎng)絡(luò )、云的存儲、云的計算，甚至還有云的建設模式。隨著(zhù)視頻監控網(wǎng)絡(luò )化的發(fā)展，需要存儲和管理的視頻數據量日益成為海量，NSA/SAN(網(wǎng)絡(luò )化存儲)、云存儲和虛擬信息中心等技術(shù)在安防監控行業(yè)的發(fā)展上有著(zhù)巨大的應用前景。安防行業(yè)在高清化、智能化時(shí)代的來(lái)臨之后，面臨的是海量的視頻數據如何存儲如何識別的難題。借用云計算技術(shù)，相信可以在海量視頻數據中找尋到對用戶(hù)有價(jià)值的圖像信息。

　　云計算的構成及特點(diǎn)

　　從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，云計算是一種IT模式的改變，這種變化使得IT基礎架構的運營(yíng)專(zhuān)業(yè)化程度不斷集中和提高從而對基礎架構層面提出更高的要求。如圖1所示，云計算聚焦于高性能、虛擬化、動(dòng)態(tài)性、擴展性、靈活性、高安全，簡(jiǎn)化用戶(hù)的IT管理，提升IT運行效率，大幅節省成本。云計算的基礎架構主要以計算、網(wǎng)絡(luò )、存儲構成，為滿(mǎn)足云計算的上述要求，各基礎架構層面都有自身的要求。如圖2所示，對于服務(wù)器，云計算要求其支持更密集的計算能力(目前多路多核架構)，完全的虛擬化能力(CPU指令虛擬化、軟件虛擬化、橋片虛擬化、IO虛擬化)，多個(gè)IO(數據訪(fǎng)問(wèn)與存儲)的整合—CEE與FCOE;對于網(wǎng)絡(luò )，面向100G的性能成為云計算的基本支撐平臺，搭建更扁平化、高度可擴展的架構，滿(mǎn)足虛擬機算環(huán)境的大規模二層無(wú)環(huán)網(wǎng)絡(luò )、COE/DCE的統一交換、L2-L7的深度高速(10GE級性能)安全集成;對于存儲，高速I(mǎi)O將面向10G/16G，高度擴展的虛擬化海量存儲，面向統一交換IO整合的FCOE。

　　有人說(shuō)今年是云計算的元年，經(jīng)過(guò)三年的沉淀，云計算的特點(diǎn)脫穎而出。我們在掌握何為云計算的時(shí)候，還需要掌握它的這些特點(diǎn)，以便能在具體應用中對號入座。云計算最突出的特點(diǎn)表現在高可靠性、高擴展性、通用性突出、規模超大、無(wú)需基建資金投入、產(chǎn)品研發(fā)周期快等等。

　　“云”使用了數據多副本容錯、計算節點(diǎn)同構可互換等措施來(lái)保障服務(wù)的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機可靠。云計算支持用戶(hù)在任意位置、使用各種終端獲取應用服務(wù)。云計算不針對特定的應用，在“云”的支撐下可以構造出千變萬(wàn)化的應用，同一個(gè)“云”可以同時(shí)支撐不同的應用運行。應用在“云”中某處運行，但實(shí)際上用戶(hù)無(wú)需了解、也不用擔心應用運行的具體位置。另外，“云”的規?？梢詣?dòng)態(tài)伸縮，滿(mǎn)足應用和用戶(hù)規模增長(cháng)的需要。

▲圖1 云計算對基礎架構的關(guān)注點(diǎn) (圖片由H3C提供)

▲圖2 云計算的基礎架構要求 (圖片由H3C提供)

　　“云”如何存儲海量視頻監控數據

　　眾所周知，視頻監控系統一般具有監控點(diǎn)多、視頻數據流大、存儲時(shí)間長(cháng)、24小時(shí)連續不間斷作業(yè)等特點(diǎn)。視頻監控系統中采用的存儲設備在數據讀寫(xiě)方式上具有與其他類(lèi)型系統不同的特點(diǎn)。

　　安防監控技術(shù)發(fā)展到今天經(jīng)歷了模擬化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化三個(gè)階段。與之相適應，監控數據存儲也經(jīng)歷了多個(gè)階段：從最初的VCR模擬數據存儲，到DVR數字數據存儲，再到現在的集中網(wǎng)絡(luò )存和SAN存儲技術(shù)，以及近期出現的云存儲技術(shù)。NAS采用磁盤(pán)陣列和網(wǎng)絡(luò )架構具有極大的存儲容量，而SAN配合監控管理平臺能夠提供更大的存儲空間，具有存儲空間易于擴展、尋址靈活、可遠距離傳輸數據、存儲設備利用率高等特點(diǎn)，特別適合大型的集中式網(wǎng)絡(luò )監控系統。IP SAN被認為是視頻監控存儲市場(chǎng)的下一個(gè)熱點(diǎn)。DVR在相當長(cháng)的一段時(shí)間內會(huì )與其他的存儲方式共存。

　　視頻監控系統的圖像信息量巨大，需要的存儲容量相當可觀(guān)，要求具有足夠的存儲空間。系統存儲設備作為視頻監控系統的主要后端設備之一，應能將前端采集并壓縮后的數據通過(guò)各處的網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行集中或分散的存儲和管理，并滿(mǎn)足視頻監控海量存儲的需求。隨著(zhù)大規模監控項目的不斷增多，海量視頻監控數據如何存儲成為業(yè)內人士普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。于是，云存儲浮出水面。與傳統的存儲設備相比，云存儲不僅僅是一個(gè)硬件，而是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備、存儲設備、服務(wù)器、應用軟件、公用訪(fǎng)問(wèn)接口、接入網(wǎng)和客戶(hù)端程序等多個(gè)部分組成的復雜系統。各部分以存儲設備為核心，通過(guò)應用軟件來(lái)對外提供數據存儲和業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。

　　云存儲是在云計算概念上延伸和發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新的概念，是指通過(guò)集群應用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統等功能，將網(wǎng)絡(luò )中大量各種不同類(lèi)型的存儲設備通過(guò)應用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對外提供數據存儲和業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)功能的一個(gè)系統。這是一種具有很大誘惑性的存儲技術(shù)，云存儲可以實(shí)現存儲完全虛擬化，大大簡(jiǎn)化應用環(huán)節，節省客戶(hù)建設成本，同時(shí)，提供更強的存儲和共享功能。當云計算系統運算和處理的核心是大量數據的存儲和管理時(shí)，云計算系統中就需要配置大量的存儲設備，那么云計算系統就轉變成為一個(gè)云存儲系統，所以云存儲是一個(gè)以數據存儲和管理為核心的云計算系統。云存儲的核心是應用軟件與存儲設備相結合，通過(guò)應用軟件來(lái)實(shí)現存儲設備向存儲服務(wù)的轉變。

　　視頻監控云存儲方案浮出水面

　　云存儲已經(jīng)成為未來(lái)存儲發(fā)展的一種趨勢，目前，云存儲廠(chǎng)商正在將各類(lèi)搜索、應用技術(shù)和云存儲相結合，以便能夠向企業(yè)提供一系列的數據服務(wù)，但是，未來(lái)云存儲的發(fā)展趨勢，主要還是要從安全性、便攜性及數據訪(fǎng)問(wèn)等角度進(jìn)行發(fā)展。

　　去年年底，英特爾和北京東方網(wǎng)力科技有限公司達成合作共識。英特爾通過(guò)資金和技術(shù)的支持，幫助東方網(wǎng)力基于英特爾至強及凌動(dòng)平臺，開(kāi)發(fā)和優(yōu)化新一代NVR、PVG視頻監控管理平臺和云存儲產(chǎn)品和解決方案，提高從終端設備到服務(wù)器和云存儲的應用創(chuàng )新能力。無(wú)獨有偶，作為存儲領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)浪潮科技，全面提升自有產(chǎn)品線(xiàn)競爭力，實(shí)現“三位一體”的立體化產(chǎn)品發(fā)展模式，先后推出方案型產(chǎn)品AS1200、新一代8Gb光纖架構平臺AS2000、云存儲平臺產(chǎn)品AS3000和AS8000等多款自主研發(fā)產(chǎn)品。

　　H3C存儲及多媒體事業(yè)部產(chǎn)品部技術(shù)總監朱兵則表示，H3C發(fā)布的IMOS多媒體應用平臺其實(shí)就是一個(gè)很好的云技術(shù)的應用平臺。因為IMOS支撐視頻監控、視訊會(huì )議等多媒體應用，融合了軟件中間件、數據庫與操作系統技術(shù)，包括音視頻序列化硬件產(chǎn)品、多媒體通信軟件平臺、開(kāi)放融合合作增值業(yè)務(wù)等。

　　在IMOS平臺基礎上，有一個(gè)IMS的存儲架構，會(huì )從中心存儲到前端存儲甚至是網(wǎng)絡(luò )中端存儲的整合，一直沿著(zhù)開(kāi)放的態(tài)度，實(shí)現云存儲。

　　隨著(zhù)安防監控技術(shù)與用戶(hù)需求相結合的趨勢日趨明顯，在安防監控產(chǎn)品集成過(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)，不斷的完善自己，存儲產(chǎn)品和安防監控技術(shù)整合已經(jīng)是大勢所趨。監控云存儲系統就是存儲和監控相融合的產(chǎn)物，相信會(huì )得到市場(chǎng)認可。

　　智能視頻分析技術(shù)識別海量信息

　　智能視頻分析技術(shù)在中國安防監控領(lǐng)域已經(jīng)得到了認可，行業(yè)普遍認為智能視頻分析技術(shù)代表著(zhù)視頻監控行業(yè)的發(fā)展未來(lái)?？v觀(guān)如今的智能視頻監控行業(yè)，我們可以看到國內的各家廠(chǎng)商都在推出自己的智能視頻監控產(chǎn)品和應用解決方案，競爭較為激烈。隨著(zhù)高清時(shí)代的到來(lái)，如何從海量的視頻監控數據中找尋到自己想要的信息，并且在很短的時(shí)間內查詢(xún)到，這就需要智能分析技術(shù)幫忙實(shí)現。

　　據了解，高清視頻在經(jīng)過(guò)不同的編碼處理以后，依據碼率不同，而有著(zhù)不同的要求。一般碼率在6-20Mb之間，壓縮效率、壓縮方式不同，所獲得的最終文件大小約為3-10GB/小時(shí)，因此便產(chǎn)生了對于存儲大容量的要求。目前720P高清視頻攝像數據信息每小時(shí)視頻錄像可壓縮到3GB左右容量，但由于采集的是高清視頻，而一般的監控系統攝像路數都是幾百乃至上千路，所以這種應用將需要更多的存儲設備和更大的存儲容量。我們可以以此為例算一筆賬：按一個(gè)月保存時(shí)間要求計算，3GB/小時(shí)×24小時(shí)×30天×1路=2.16T，一個(gè)擁有500路高清視頻攝像，需要保存30天的監控系統所需的最少存儲容量是1PB。如此龐大的數據容量對存儲提出了極為苛刻的要求。

　　由于視頻監控的數據量非常大，而用戶(hù)真正需要的信息只是少部分，或者說(shuō)真正需要監視的只是發(fā)生概率很小的某些事件，如何通過(guò)海量數據獲取有價(jià)值的信息，這將是智能視頻分析技術(shù)一展拳腳的機會(huì )。因為它能夠把視頻監控從靜態(tài)的、事后取證變成動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)預防和告警，這對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)十分重要。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，智能化的監控系統將要求事發(fā)前能夠識別并作出正確的判斷，為人們提供最為有效、及時(shí)的快速反應措施。

　　未來(lái)：云計算與物聯(lián)網(wǎng)兩大巨頭攜手安防

　　談及未來(lái)安防與云計算有何密切聯(lián)系時(shí)，我們不得不看它與另一巨頭——物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)聯(lián)性。在這樣一個(gè)物物相連的社會(huì )中，將會(huì )產(chǎn)生大量的數據信息，特別需要進(jìn)行大量而快速的運算，云計算帶來(lái)的高效率的運算模式正好可以為其提供良好的應用基礎。物聯(lián)網(wǎng)是把智能終端和云計算結合在一起的非常好的領(lǐng)域，只有智能終端和云計算巧妙地無(wú)縫結合，物理世界和數據世界當中的信息才會(huì )完美地聯(lián)結在一起。

　　在這樣一個(gè)大背景之下，安防若需要與時(shí)俱進(jìn)，必須把握與物聯(lián)網(wǎng)和云計算兩大巨頭的共同發(fā)展機遇。隨著(zhù)安防高清時(shí)代的來(lái)臨，海量視頻數據將在物聯(lián)網(wǎng)的平臺之上，通過(guò)云計算實(shí)現智能化的識別與分析，讓用戶(hù)快速、高效地掌握有效信息，變被動(dòng)監控為主動(dòng)監控，以構建出高規格的安防體系。