高清視頻監(jiān)控存儲技術(shù)分析

數(shù)字化視頻監(jiān)控涉及到巨量數(shù)據(jù)的采集、存儲和使用。因此，一個高效能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須具備高效能的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，這關(guān)系著數(shù)據(jù)管理的效率、數(shù)據(jù)安全以及數(shù)據(jù)利用的效率。而日益逼近的高清監(jiān)控時代更需要強大、可靠的存儲平臺。在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集成化的過程中，存儲技術(shù)也必須不斷適應(yīng)安防監(jiān)控的應(yīng)用特點，存儲技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)的整合已是大勢所趨。

高清視頻監(jiān)控推動技術(shù)創(chuàng)新

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

百萬像素攝像機、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。而這三個方面再加上強大的分析能力將成為推動城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)市場的主要技術(shù)因素?？梢灶A(yù)見，各個城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)向高清化方向的升級發(fā)展將對視頻監(jiān)控管理平臺提出更高的發(fā)展要求，從而推動整個市場的技術(shù)革新，科技創(chuàng)新能力領(lǐng)先的企業(yè)將會脫穎而出。

NVR逐步取代DVR

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

全網(wǎng)絡(luò)化：DVR系統(tǒng)中，監(jiān)控點的位置局限，無法實現(xiàn)遠程部署。NVR系統(tǒng)中，監(jiān)控點位置任意，不受地域限制;

圖像不受干擾：DVR前端采用模擬傳輸?shù)街行?，因而環(huán)境干擾對實時監(jiān)控以及錄像回放都有很大的影響。NVR對前端數(shù)字化，由網(wǎng)絡(luò)傳輸，解決了外部干擾問題，保證圖像質(zhì)量;

系統(tǒng)安全性：DVR模擬信號無法實現(xiàn)任何加密機制，NVR產(chǎn)品及系統(tǒng)采用通過AES碼流等多種加密、用戶認證和授權(quán)等這些手段來確保安全;

高可靠性存儲：DVR無法實現(xiàn)前端存儲，一旦中心設(shè)備或線路出現(xiàn)故障，錄像資料就無從獲取。NVR產(chǎn)品及系統(tǒng)可以支持中心存儲、前端存儲以及客戶端存儲三種存儲方式，并能實現(xiàn)中心與前端互為備份。

高清海量存儲技術(shù)突圍

視頻監(jiān)控技術(shù)作為一種重要的安防手段日益普及，隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流。數(shù)字化監(jiān)控的應(yīng)用越來越廣、規(guī)模越來越大，采用何種存儲方式對數(shù)字視頻信息進行保存逐漸成為廠商以及用戶關(guān)注的焦點。

要達到存儲系統(tǒng)獨立的數(shù)據(jù)管理目標，對存儲系統(tǒng)的特性則有如下幾個方面的要求，按照重要性排列分別是：

1、可靠性。數(shù)據(jù)集中到存儲系統(tǒng)中，必然對系統(tǒng)設(shè)備的可靠性提出更高的要求。同時需要建立數(shù)據(jù)備份、容災(zāi)系統(tǒng)進行配合，提高數(shù)據(jù)安全性。

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

3、兼容性。雖然存儲系統(tǒng)已分離于計算系統(tǒng)之外，但今天主機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的使用方式，仍舊以文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為主要手段。存儲系統(tǒng)要適應(yīng)各種主機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)I/O要求，就必須要能夠兼容各種操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等各種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)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(gòu)，能夠與網(wǎng)絡(luò)、計算機等各種設(shè)備統(tǒng)一管理和集中管理，能夠在各種復(fù)雜的環(huán)境中實現(xiàn)方便統(tǒng)一的設(shè)備和數(shù)據(jù)管理功能。

5、性能。能夠根據(jù)不同應(yīng)用類型要求提供帶寬、IOPS(IOPerSecond，每秒IO操作數(shù))、OPS(OperationsPerSecond，每秒并發(fā)操作數(shù))、ORT(OverallResponseTime，總響應(yīng)時間)等不同指標側(cè)重點的性能服務(wù)。高端系統(tǒng)還應(yīng)能夠?qū)ο到y(tǒng)性能進行動態(tài)的擴展和調(diào)整。

6、功能。各種數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)版本管理、數(shù)據(jù)復(fù)制、在線擴容等數(shù)據(jù)管理功能。

網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的三種基本類型

隨著安防市場的迅速發(fā)展和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，視頻監(jiān)控技術(shù)也在向著高清化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。而畫面質(zhì)量的提高、視頻線路的增加等諸多因素，都會令視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲容量成倍增長，存儲設(shè)備正在成為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控未來發(fā)展的決定性因素。

網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)是基于數(shù)據(jù)存儲的一種通用網(wǎng)絡(luò)術(shù)語。網(wǎng)絡(luò)存儲結(jié)構(gòu)大致分為三種：直連式存儲(DAS：DirectAttachedStorage)、網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)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(shè)備連接到服務(wù)器后端，用于擴展應(yīng)用服務(wù)器的存儲容量。其擴展成本最低、物理連接簡單，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(xù)擴展性差等問題。DAS較適用于存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單且相對固定的應(yīng)用場景，比如某一存儲空間要求穩(wěn)定的服務(wù)器擴展其存儲空間。

網(wǎng)絡(luò)附件存儲(NAS)

是通過網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，構(gòu)建文件級聯(lián)網(wǎng)存儲，實現(xiàn)客戶端主機(如監(jiān)控系統(tǒng)中的編碼設(shè)備)與NAS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的數(shù)據(jù)直接傳輸。NAS由于其協(xié)議兼容性高，配置、維護簡單的特點，適用于文件共享、小規(guī)模系統(tǒng)存儲等應(yīng)用場景。

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)

是一種通過網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器的存儲構(gòu)架，這個網(wǎng)絡(luò)專用于主機(如監(jiān)控系統(tǒng)中的編碼設(shè)備或錄像管理服務(wù)器)和存儲設(shè)備之間的訪問。當有數(shù)據(jù)存取需求時，數(shù)據(jù)可以通過存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在主機和后臺存儲設(shè)備之間高速傳輸。根據(jù)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(shù)據(jù)塊級傳輸效率高、兼容性高等特點。一般來講，其技術(shù)復(fù)雜程度高，系統(tǒng)建設(shè)和維護成本也高。由于SAN系統(tǒng)將存儲設(shè)備的存儲空間當成物理硬盤交由主機管理，存儲傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性程度、主機文件系統(tǒng)的不同，對存儲系統(tǒng)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(gòu)建大型的存儲系統(tǒng)，為大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲、應(yīng)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(tǒng)(包括存儲服務(wù)器和存儲設(shè)備)。其中IPSAN方式一方面采用IP架構(gòu)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(yīng)用成本，是目前大中型集中監(jiān)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(shù)據(jù)硬盤容量已達TB級以上，2TB的數(shù)據(jù)硬盤也逐步走進大家的視線(按每小時數(shù)據(jù)量1G計算，1TB的數(shù)據(jù)硬盤大約可存儲720P的視頻圖像1000小時或者1000路攝像機錄像1個小時的數(shù)據(jù))。

海量存儲解決方案

隨著高清視頻的推廣應(yīng)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(jiān)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(guī)模的城市聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，通常采用多個層次型的監(jiān)控中心體系，每個基層的監(jiān)控中心管理其轄區(qū)內(nèi)的監(jiān)控資源并進行存儲，因此會采用分布式存儲集中管理的模式進行構(gòu)建，這種模式有助于減輕網(wǎng)絡(luò)的壓力，同時將設(shè)備資源分發(fā)下沉，有助于戰(zhàn)略部門掌握更多的資源和信息。一級監(jiān)控中心統(tǒng)一管理所有的視頻資源和錄像文件，二級、三級監(jiān)控中心可以分發(fā)和瀏覽視頻。

集中存儲分布式管理

對于只有一個集中管理中心的中小規(guī)模聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，如縣/地級市、某大城市公安分局、某大型工礦企業(yè)，數(shù)據(jù)一般集中存儲在一級監(jiān)控中心，其他的基層監(jiān)控中心安裝系統(tǒng)平臺的分控客戶端進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(jiān)控中心，通過虛擬卷和網(wǎng)格存儲技術(shù)，形成一個無限容量的虛擬存儲池，使存儲擴展對用戶透明。

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行結(jié)合，以分布式存儲作為基礎(chǔ)，同時在一級監(jiān)控中心設(shè)置網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器。短期的數(shù)據(jù)臨時存放在基層監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器內(nèi)，長期的數(shù)據(jù)存儲于上傳一級監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器中。重要監(jiān)控點位的視頻資料不僅存儲在基層監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器，也實時地傳輸?shù)揭患壉O(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器中作為備份。在基層監(jiān)控中心建立備份計劃，采用定時自動備份的方式，將超過規(guī)定時間的視頻文件備份到網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器相對應(yīng)的目錄中。