摘要：隨著高清技術(shù)的普及、國家大聯(lián)網(wǎng)任務(wù)的提出，高清視頻監(jiān)控大規(guī)模應(yīng)用已成為必然趨勢。要實現(xiàn)大規(guī)模高清監(jiān)控，即必須從視頻源的采集、視頻信號的編解碼、視頻信號的傳輸、視頻實時監(jiān)控與記錄、錄像文件的回放等環(huán)節(jié)全面支持高清。這樣就給高清監(jiān)控系統(tǒng)的存儲帶來了一系列現(xiàn)實的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)究竟是什么?安防視頻存儲又當(dāng)如何應(yīng)對當(dāng)前的挑戰(zhàn)?我們這期就來探討一下這些問題。

　　一、今天的高清存儲

　　視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)主要的實現(xiàn)方式

　　近兩年來云存儲被炒得火熱，然而云存儲何時才能真正落地到安防，還不得而知，視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)的主要實現(xiàn)方式有以下幾種。

　　DVR

　　技術(shù)簡單、易于實現(xiàn);分布式存儲結(jié)構(gòu)，可分散存儲帶寬壓力;存儲設(shè)備的硬盤采用順序?qū)懭氲姆绞?，非工作盤處于休眠狀態(tài)，能耗低且硬盤壽命較長;同時其設(shè)備故障點分散，單一設(shè)備故障不會影響整個系統(tǒng)的問題等優(yōu)勢曾令DVR備受歡迎。然而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對存儲空間的共享等要求越來越高，無法實現(xiàn)存儲空間共享、靈活性差且利用率低的DVR在不久的將來必將被淘汰。

　　NVR

　　與產(chǎn)品前端是模擬攝像機的DVR不同的是，NVR具有更多樣性，它可接入視頻服務(wù)器(視頻編碼器)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(IP Camera)及更高的高清攝像機。相較于DVR而言，NVR部署靈活;布線便捷、成本低;安裝設(shè)置上即插即用;靈活可靠存儲;安全加密;使用簡單，操作便捷;全程管理，集中維護?？梢?，NVR已具備全面取代DVR的基礎(chǔ)。

　　IP SAN

　　浙江紅蘋果電子有限公司產(chǎn)品總監(jiān)鐘仁祥介紹到，在高清數(shù)據(jù)中心集中存儲中以IP SAN存儲方式居多，SAN是基于光纖通道或IP標(biāo)準的存儲結(jié)構(gòu)，IP Camera、媒體數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)訪問必須通過服務(wù)器，再經(jīng)過總線訪問相應(yīng)的存儲設(shè)備，中間服務(wù)器起到了存儲轉(zhuǎn)發(fā)的功能。隨著高速硬盤的誕生，SAN的數(shù)據(jù)的可讀寫性能得到大幅提升，先進的IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)減少了SAN存儲設(shè)備的配置、維護的復(fù)雜程度，整個系統(tǒng)支持跨平臺數(shù)據(jù)共享，隨時可添加存儲設(shè)備，幾乎沒有容量限制，隨著IPv6和100Gbps以太網(wǎng)的發(fā)展，IP SAN的性能更上一個臺階。 IP SAN基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲系統(tǒng)，以傳統(tǒng)以太網(wǎng)的價格滿足光纖傳輸?shù)某杀荆瑢崿F(xiàn)真正的即插即用，自身無需客戶端軟硬件升級、接近零維護成本，降低了項目的擁有成本與維護成本。

　　技術(shù)現(xiàn)狀

　　目前來說，高清存儲的現(xiàn)狀就是中小型項目多采用NVR存儲方案，此方案面向客戶易操作維護，成本較低且存儲要求比較低的應(yīng)用場合。而大型項目則常常采用集中存儲+NVR分布式存儲方案。

　　核心技術(shù)

　　同有科技存儲小金剛高級產(chǎn)品經(jīng)理李明認為，高清存儲的核心技術(shù)更偏向于穩(wěn)定性，如大碼流并發(fā)讀寫的穩(wěn)定性與設(shè)備自身面對應(yīng)用的穩(wěn)定性。大碼流并發(fā)讀寫的穩(wěn)定性：同樣是100Mbps的并發(fā)讀寫壓力，100路1Mbps碼流、50路2Mbps碼流和25路4Mbps碼流的寫入壓力是不同的。高清視頻應(yīng)用要求存儲系統(tǒng)對更大數(shù)據(jù)塊、更大碼流的應(yīng)用環(huán)境進行優(yōu)化，這種優(yōu)化一方面是存儲設(shè)備自身的優(yōu)化，此外還要求存儲設(shè)備廠商要具有較強的軟件研發(fā)能力，能夠針對不同的平臺廠商對視頻發(fā)送的不同模式進行對接性優(yōu)化。設(shè)備自身面對應(yīng)用的穩(wěn)定性：在路數(shù)不變的前提下，高清視頻要求更多的存儲空間，對單臺設(shè)備而言，意味著應(yīng)用調(diào)優(yōu)，而對整個存儲系統(tǒng)而言則考驗著存儲系統(tǒng)的整體運維能力，也是對存儲廠商的集中管理軟件易用性、大項目實施能力、大項目售后服務(wù)能力的綜合考驗。

　　?？低曄到y(tǒng)技術(shù)有限公司孫宇輝認為，高清應(yīng)用環(huán)境下，存儲滿足高帶寬接入要求及惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何保證錄像的完整性同樣重要。以前單臺存儲能接入200路1M的前端，現(xiàn)在前端碼流提高到4M，就相同路數(shù)來說，高清產(chǎn)品會比標(biāo)清產(chǎn)品占用更多的帶寬和存儲空間，因而高清時代的存儲產(chǎn)品必須要擁有更大的容量及更好的性能。同時，這個數(shù)值只是一個平均值，一旦出現(xiàn)碼流巔峰，所存儲的視頻就很可能會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，這樣就很容易導(dǎo)致所存儲的錄像不完整。

　　二、高清存儲的新鮮血液

　　H.265

　　2012年8月，愛立信公司推出了首款H.265編解碼器，六個月之后，國際電聯(lián)(ITU)正式批準HEVC/H.265標(biāo)準，該標(biāo)準全稱為高效視頻編碼，中國華為公司擁有最多的核心專利，是該標(biāo)準的主導(dǎo)者。H.265具體研究內(nèi)容包括：提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復(fù)能力、減少實時的延時、減少信道獲取時間和隨機接入延時、降低復(fù)雜度等。其旨在在有限帶寬下傳輸高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻，僅需原先一半的帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻，同時，它也支持4K和8K的超高清視頻。

　　云存儲

　　云存儲通過集群技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)計算等技術(shù)，將多個存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供同一種服務(wù)和更好更強大的數(shù)據(jù)訪問功能。它采用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，將數(shù)據(jù)分散存儲在云端，通過相關(guān)平臺、利用相關(guān)軟件進行數(shù)據(jù)的虛擬化存儲、安全管理、備份以及系統(tǒng)性能優(yōu)化，解決數(shù)據(jù)共享、高并發(fā)訪問、數(shù)據(jù)備份及安全管理，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的彈性擴容、IO性能優(yōu)化以及降低成本，從而實現(xiàn)資源效益的最大化。

　　蘇州科達科技股份有限公司市場總監(jiān)劉志強認為，云的核心價值體現(xiàn)在海量數(shù)據(jù)的存儲、計算和分析上，往往更直觀的表現(xiàn)在基于海量數(shù)據(jù)的服務(wù)與技術(shù)上。符合這一特征的主要有兩類應(yīng)用：一類是民用市場的服務(wù)云，基于互聯(lián)網(wǎng)為個人、家庭以及小型商業(yè)機構(gòu)提供隨時隨地的租賃類服務(wù);一類是行業(yè)市場的技術(shù)云，基于專網(wǎng)為行業(yè)用戶提供基于云技術(shù)的一系列應(yīng)用?？七_的門店管理系統(tǒng)就是一個典型的為中小型連鎖零售企業(yè)提供云服務(wù)的云安防案例：平臺、存儲以及智能視頻分析、大數(shù)據(jù)管理均由科達云計算中心提供，各中小型連鎖機構(gòu)僅需在門店部署網(wǎng)絡(luò)攝像機接入科達云計算中心，即可享用該中心提供的各種服務(wù)，以實現(xiàn)遠程巡店、客流分析、熱點統(tǒng)計等一系列業(yè)務(wù)。這些門店機構(gòu)無需部署和管理復(fù)雜的中心設(shè)備，也無需關(guān)心中心在哪里、由什么組成，他只要支付很低的費用即可享用非常專業(yè)的服務(wù)。

　　虛擬存儲

　　根據(jù)程序執(zhí)行的互斥性和局部性兩個特點，我們允許作業(yè)裝入的時候只裝入一部分，另一部分放在磁盤上，當(dāng)需要的時候再裝入到主存，這樣一來，在一個小的主存空間就可以運行一個比它大的作業(yè)。同時用戶編程的時候也擺脫了一定要編寫小于主存容量作業(yè)的限制，也就是說，用戶的邏輯地址空間可以比主存的絕對地址空間要大。對用戶來說，就好像計算機系統(tǒng)具有一個容量很大的主存儲器，稱為“虛擬存儲器”。虛擬存儲技術(shù)可以大大提高存儲系統(tǒng)的整體訪問帶寬;也可為存儲資源管理提供更好的靈活性;同時，虛擬存儲技術(shù)提供了一個大容量大存儲系統(tǒng)的集中管理手段，由網(wǎng)絡(luò)中的一個環(huán)節(jié)(如服務(wù)器)進行統(tǒng)一管理，避免了由于存儲設(shè)備擴充而帶來的管理方面的麻煩;此外，虛擬存儲技術(shù)還可以通過管理軟件，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供一些其他有用的功能，如無需服務(wù)器的遠程鏡像、數(shù)據(jù)快照等。

　　流存儲技術(shù)

　　流媒體是指以流的方式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸音頻、視頻和多媒體文件的形式。流媒體文件格式是支持采用流式傳輸及播放的媒體格式。流式傳輸是將視頻和音頻等多媒體文件經(jīng)過特殊的壓縮方式分成一個個壓縮包，由服務(wù)器向用戶計算機連續(xù)、實時傳送。在采用流式傳輸方式的系統(tǒng)中，用戶不必像非流式播放那樣等到整個文件全部下載完畢后才能看到當(dāng)中的內(nèi)容，而是只需要經(jīng)過幾秒鐘或者幾十秒的啟動延遲即可在用戶計算機上利用相應(yīng)的播放器對壓縮的視頻或音頻等流式媒體文件進行播放，剩余的部分將繼續(xù)進行下載，直至播放完畢。

　　流存儲技術(shù)的特點則表現(xiàn)為：可以利用流媒體協(xié)議從編解碼器直接獲取錄像文件，從而節(jié)省了存儲服務(wù)器成本;其次，流存儲索引方式較為快速，可以更精確、及時地進行定位和檢驗;此外，使用流存儲技術(shù)的安防監(jiān)控系統(tǒng)可以通過策略負責(zé)和視頻流協(xié)議從前端編碼設(shè)備進行直接取流，同時可滿足各平臺和客戶端的直接接入，方便對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行檢索、瀏覽、下載及回放等。

　　三、高清存儲面臨的挑戰(zhàn)

　　大容量空間需求與空間占用、能耗之間的平衡問題

　　眾所周知，高清視頻監(jiān)控有著高清晰度的畫質(zhì)，當(dāng)我們在享受著高清晰度畫質(zhì)的同時，很可能會忽略另一個問題：視頻的清晰度提高了，視頻的編碼流、存儲時間、存儲數(shù)據(jù)量以及單個視頻所占空間都會增大很多，那么同樣的存儲時間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)所需要的空間容量勢必會增加很多。同樣，在同一個中型項目中，標(biāo)清時代也許幾十路的NVR就已經(jīng)足夠，然而到了高清時代，同樣的NVR可能需要數(shù)臺甚至數(shù)十臺，那么這些NVR所占用的空間以及產(chǎn)生的能耗可想而知，如何平衡視頻存儲的大容量空間需求與空間占用及能耗，還是值得我們思考的。

　　?？低晫O宇輝介紹，針對這一問題進行外接擴展柜可以增加存儲的容量空間;采用大盤位產(chǎn)品既可以減少設(shè)備數(shù)量也可以降低多臺設(shè)備的供電需求;可使用節(jié)能技術(shù)，例如用高能效電源來替代原有的低能效電源、將尚未工作的盤或者CPU核心進行休眠以及通過機箱內(nèi)部溫度的檢測進行智能化調(diào)整等。西部數(shù)據(jù)相關(guān)人士則告訴我們，在過去，視頻監(jiān)控使用的硬盤，更多采用7200RPM的硬盤產(chǎn)品，在帶來較高性能的同時，在多盤位設(shè)備上也帶來了更高的功耗和對設(shè)備的供電設(shè)計方面的成本提高。WD針對視頻監(jiān)控應(yīng)用以連續(xù)讀寫為主的特點推出采用Intellipower智能功耗技術(shù)和IntelliSeek智能尋道技術(shù)的視頻監(jiān)控專用硬盤產(chǎn)品，在功耗/性能/成本方面進行全面均衡，為客戶提供具有最優(yōu)的功耗和最佳的性價比的視頻監(jiān)控硬盤產(chǎn)品。

　　網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

　　對NVR來說，它的基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)，但網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)的復(fù)雜性較高，這導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性，因此直接影響承載于NVR上的業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性，這一問題對視頻監(jiān)控來說是不容輕視的，網(wǎng)絡(luò)的暫時性故障很可能會直接導(dǎo)致重要視頻錄像的缺失。針對這一問題我們只能采用結(jié)合本地存儲和網(wǎng)絡(luò)存儲的ANR技術(shù)。ANR技術(shù)可偵測網(wǎng)絡(luò)狀況，在網(wǎng)絡(luò)失效時記錄下失效前的傳輸數(shù)據(jù)，以待網(wǎng)絡(luò)連接恢復(fù)后再把數(shù)據(jù)傳回管理中心;也可雙重錄像，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題或不穩(wěn)定時，管理中心和前端雙方都會把圖像數(shù)據(jù)單獨存儲在緩沖區(qū)以作備份;此外，它還可自動修復(fù)數(shù)據(jù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，管理中心和前端雙方會對比各自的數(shù)據(jù)，檢查對比在網(wǎng)絡(luò)失效時的圖像數(shù)據(jù)，然后自動修復(fù)管理中心錯誤或遺失的數(shù)據(jù)。

　　存儲設(shè)備自身的安全保障

　　對存儲來說，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障就會丟失許多錄像數(shù)據(jù)，從而出現(xiàn)視頻錄像的不完整。針對這一問題，可采取N+1技術(shù)，即在多臺工作機之外加一臺熱備機，一旦有一臺工作機出現(xiàn)故障，熱備機可立刻接替工作機工作，在工作機排除故障之后又可將存儲的錄像信息返送回原來的工作機，從而保證錄像信息的完整性。

　　智能分析技術(shù)影響網(wǎng)絡(luò)存儲效率

　　智能分析技術(shù)同樣會影響網(wǎng)絡(luò)存儲的效率。智能分析技術(shù)主要難點有這幾個方面：①背景的復(fù)雜性。光照變化引起目標(biāo)顏色與背景顏色的變化，可能造成虛假檢測與錯誤跟蹤。②目標(biāo)特征的取舍。序列圖像中包含大量可用于目標(biāo)跟蹤的特征信息，如目標(biāo)的運動、顏色、邊緣以及紋理等。但目標(biāo)的特征信息一般是隨時變化的，選取合適的特征信息保證跟蹤的有效性比較困難。③遮擋問題。遮擋是目標(biāo)跟蹤中必須解決的難點問題。運動目標(biāo)被部分或完全遮擋，又或是多個目標(biāo)相互遮擋時，目標(biāo)部分不可見會造成目標(biāo)信息的缺失，影響跟蹤的穩(wěn)定性。④兼顧實時性與魯棒性。序列圖像包含大量信息，要保證目標(biāo)跟蹤的實時性要求，必須選擇計算量小的算法。魯棒性是目標(biāo)跟蹤的另一個重要性能，提高算法的魯棒性就是要使算法對復(fù)雜背景、光照變化和遮擋等情況有較強的適應(yīng)性，而這又要以復(fù)雜的運算為代價。智能分析的這些難點都會影響到存儲數(shù)據(jù)的準確性、完整性以及可靠性，從而影響網(wǎng)絡(luò)存儲的效率。

　　數(shù)據(jù)安全影響云存儲發(fā)展

　　數(shù)據(jù)安全是目前影響云存儲發(fā)展的最大問題。很多用戶在選擇存儲方式時最先考慮的便是數(shù)據(jù)安全問題。他們會擔(dān)心自己的個人隱私會不會被泄露或丟失;自己保存的文件會不會被保留錯誤的版本;云存儲服務(wù)器被黑客入侵時，服務(wù)器的安全性是否會直接影響自己上傳數(shù)據(jù)的安全等。總之，數(shù)據(jù)安全問題一日不解決，云存儲就難以普及起來。

　　四、展望未來高清存儲

　　高清存儲未來的發(fā)展趨勢，海康威視孫宇輝說，當(dāng)下安防項目是向高清化、更大規(guī)模發(fā)展，安防云存儲必將成為行業(yè)最終選擇。同有李明卻認為未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)絕不會走向無限高清化，而應(yīng)是圍繞解決實際問題多樣化發(fā)展。而紅蘋果鐘仁祥則告訴我們，未來的高清存儲會朝著存儲智能化、標(biāo)準化方向發(fā)展。智能化即存儲增加更多的智能化應(yīng)用，高清采集到存儲能夠根據(jù)場景變化、人數(shù)等關(guān)鍵詞進行檢索分析，針對關(guān)鍵信息進行有效高清數(shù)字化的存儲;標(biāo)準化則是存儲支持各種國內(nèi)外標(biāo)準接入?yún)f(xié)議，進一步支持即插即用，無需二次開發(fā)。

　　不管高清存儲會朝著什么方向發(fā)展，筆者相信未來的高清存儲一定是更加方便我們使用、穩(wěn)定性更高、完整性更好的存儲。無論如何，筆者都帶著樂觀的心態(tài)來期待著未來的到來!
     （文/付留芳）