隨著IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展和視頻監(jiān)控?cái)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的逐漸成熟，視頻監(jiān)控前端攝像機(jī)視頻采集技術(shù)也在飛速發(fā)展，從早期的10萬像素到今天的200萬、500萬像素，視頻清晰度越來越高，用戶從看得見、看得清，到看得明白，視頻畫面中的信息越來越豐富。

　　高清視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)現(xiàn)狀

　　高清監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是視頻監(jiān)控中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)化、智能化的存儲(chǔ)技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中已發(fā)揮著越來越重要的作用。

　　海量存儲(chǔ)空間

　　高清監(jiān)控應(yīng)用的前端高清攝像機(jī)分辨率多為高清720P(HD)和全高清1080P或1080i(Full- HD)，傳輸幀率為每秒25幀，高清視頻在經(jīng)過H.264或Mpeg4不同壓縮編碼方式處理后，一般碼率在4-20Mb/s之間，則一路高清視頻每小時(shí)將產(chǎn)生2-10GB的數(shù)據(jù)量。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)一般要求7×24小時(shí)業(yè)務(wù)連續(xù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間從十天半月到一月，甚至一年，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量與時(shí)間呈線性增長。安防監(jiān)控遍及城市各個(gè)角落，監(jiān)控路數(shù)幾千至萬，存儲(chǔ)容量將達(dá)到數(shù)PB級。

　　網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與系統(tǒng)穩(wěn)定性

　　在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜的情況下，存儲(chǔ)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就顯得尤為重要。存儲(chǔ)系統(tǒng)與監(jiān)控平臺(tái)、前端編碼設(shè)備的結(jié)合，從多方面提高了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證監(jiān)控業(yè)務(wù)的持續(xù)性。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是監(jiān)控系統(tǒng)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的基礎(chǔ)，基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)技術(shù)將在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展過程中發(fā)揮不可替代的作用。

　　高性能

　　存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能，從監(jiān)控應(yīng)用上來說，主要表現(xiàn)為支持前端并發(fā)寫入的路數(shù)、支持平臺(tái)管理的能力，即文件檢索的時(shí)間延遲、視頻回放的并發(fā)路數(shù)等。高清監(jiān)控應(yīng)用對帶寬、數(shù)據(jù)處理能力、緩存等都有很大影響，要求存儲(chǔ)系統(tǒng)針對多路并發(fā)寫入的監(jiān)控應(yīng)用性能進(jìn)行優(yōu)化。管理平臺(tái)對存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理，同樣對設(shè)備響應(yīng)IO、處理能力等提出高要求。

　　智能化存儲(chǔ)

　　現(xiàn)今的監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控平臺(tái)的應(yīng)用將越來越深入和普及，存儲(chǔ)系統(tǒng)中保存監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的利用率也會(huì)越來越高。從最初只用于歷史視頻的查看，發(fā)展到對監(jiān)控視頻的智能化分析，及與報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等，這些智能化應(yīng)用都對存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)備響應(yīng)IO、處理能力等提出了更高的要求。

　　國際化標(biāo)準(zhǔn)

　　用戶在面對眾多監(jiān)控設(shè)備廠商的產(chǎn)品時(shí)，如何構(gòu)建一套完整的監(jiān)控體系，對眾多設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一維護(hù)，成為用戶的難題。ONVIF和PSIA作為目前影響最大的國際標(biāo)準(zhǔn)，可以通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議對繁雜的監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和管理。存儲(chǔ)系統(tǒng)作為監(jiān)控系統(tǒng)中重要的一環(huán)，也就要求存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠支持國際化標(biāo)準(zhǔn)。

　　監(jiān)控通用存儲(chǔ)技術(shù)

　　DVR存儲(chǔ)

　　編解碼器內(nèi)部存儲(chǔ)——DVR存儲(chǔ)是目前最常見的一種存儲(chǔ)模式，用設(shè)備內(nèi)置硬盤存放視頻數(shù)據(jù)，編解碼器直接掛接硬盤最多可達(dá)8片。同時(shí)DVR集成了很多視頻監(jiān)控應(yīng)用功能，如報(bào)警控制、云臺(tái)鏡頭控制、編解碼等。該模式有以下特點(diǎn)。

　　技術(shù)成熟，價(jià)格便宜，簡單易用，通過遙控器和鍵盤就可以操作;磁盤空間順序?qū)懭?，無RAID冗余。適合于小規(guī)模分布式部署。

　　編解碼器擴(kuò)展存儲(chǔ)

　　編解碼器擴(kuò)展存儲(chǔ)，通過編解碼器的外部存儲(chǔ)接口連接，主要采用SATA、USB或者iSCSI、NAS等存儲(chǔ)協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展。其中采用SATA和USB等直連方式時(shí)，存儲(chǔ)空間不能共享，只能被所連接的編碼器使用，并且擴(kuò)展能力有限;采用iSCSI、NAS存儲(chǔ)協(xié)議擴(kuò)展時(shí)，屬于網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)范疇，存儲(chǔ)系統(tǒng)可以被網(wǎng)絡(luò)中所有編碼器共享使用，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在線無縫擴(kuò)展。

　　這種方式可以實(shí)現(xiàn)編解碼器容量的再擴(kuò)展，適合于中小規(guī)模的部署，且監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)通過RAID技術(shù)在可靠性上得到了一定保證。編碼器直連擴(kuò)展存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間利用率較低，容易造成空間浪費(fèi)，此外對網(wǎng)絡(luò)要求也頗高。

　　中心存儲(chǔ)

　　視頻服務(wù)器連接前端編解碼器，將視頻數(shù)據(jù)存放到存儲(chǔ)設(shè)備上。視頻服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間可以通過iSCSI、NAS、FC等協(xié)議連接，中心存儲(chǔ)方式適合于大中型平臺(tái)的部署。

　　中心存儲(chǔ)方式中，視頻服務(wù)器使用標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)協(xié)議(iSCSI、NAS)掛載后端的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)產(chǎn)品，這樣的存儲(chǔ)方式具有良好的擴(kuò)展能力和可管理性，具備高性能價(jià)格比。在平安城市等大型監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中采用該模式較多。

　　高清視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)專用技術(shù)和發(fā)展趨勢

　　流存儲(chǔ)技術(shù)

　　近幾年安防監(jiān)控行業(yè)對存儲(chǔ)產(chǎn)品的需求急劇上升，IP SAN存儲(chǔ)以其高性價(jià)比、兼容性等方面優(yōu)勢在監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但隨著項(xiàng)目規(guī)模的擴(kuò)大、高清前端的使用，視頻服務(wù)器易成為整個(gè)系統(tǒng)的性能瓶頸，視頻服務(wù)器的處理能力有限，外部有幾百路甚至上千路視頻需要并發(fā)寫入時(shí)易形成處理瓶頸。視頻服務(wù)器在監(jiān)控系統(tǒng)中易形成單點(diǎn)故障，負(fù)責(zé)寫入/讀取的服務(wù)器一旦失效，將中斷整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)業(yè)務(wù)。

　　在監(jiān)控產(chǎn)品、監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)與存儲(chǔ)產(chǎn)品相集成化的過程中，新的技術(shù)發(fā)展方向也逐漸顯現(xiàn)出來。如將存儲(chǔ)技術(shù)和監(jiān)控應(yīng)用緊密結(jié)合的流存儲(chǔ)系統(tǒng)即是該技術(shù)模式的典型代表。

　　流存儲(chǔ)解決方案典型特點(diǎn)

　　· 流存儲(chǔ)通過流媒體協(xié)議從編解碼器直接獲取錄像文件，省去存儲(chǔ)服務(wù)器成本，避免服務(wù)器形成單點(diǎn)故障和性能瓶頸;

　　· 流存儲(chǔ)具備獨(dú)特的快速索引方式，最大限度精簡檢索深度，精確定位，提高檢索效率;

　　· 在流存儲(chǔ)應(yīng)用模式下，該存儲(chǔ)系統(tǒng)通過視頻流協(xié)議和策略負(fù)責(zé)從前端編碼設(shè)備直接取流，支持客戶端、平臺(tái)直接接入，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的直接下載、檢索、瀏覽和回放等。

　　此外，還具備存儲(chǔ)系統(tǒng)功能，包括RAID管理、配置、報(bào)警等功能。其工作原理見圖1。

圖1 流媒體系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　流存儲(chǔ)方案優(yōu)勢

　　· 專用存儲(chǔ)系統(tǒng)，從底層徹底解決監(jiān)控存儲(chǔ)特有的存儲(chǔ)問題，例如因突然斷電斷網(wǎng)而引起的文件系統(tǒng)損壞，造成視頻圖像無法調(diào)用或者錄像的問題;

　　· 針對視頻監(jiān)控性能優(yōu)化，提高視頻并發(fā)寫入性能，也為智能化存儲(chǔ)應(yīng)用提供性能基礎(chǔ);

　　· 不需要存儲(chǔ)服務(wù)器，減少了服務(wù)器單故障點(diǎn)和性能瓶頸，例如檢索視頻圖像慢，回看相應(yīng)時(shí)間慢的問題，以及反復(fù)覆蓋寫后，存儲(chǔ)性能下降的問題;同時(shí)也降低了集成商成本開銷;

　　· 與平臺(tái)、前端編碼設(shè)備相結(jié)合，提供斷網(wǎng)錄像、多碼流錄像、監(jiān)控視頻雙備份、N+1整機(jī)熱備等多種存儲(chǔ)模式，保證網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下監(jiān)控業(yè)務(wù)不中斷。

　　· 支持國際標(biāo)準(zhǔn)ONVIF和PSIA，可通過國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接入前端和平臺(tái)。

　　流存儲(chǔ)解決了傳統(tǒng)存儲(chǔ)的不足，是視頻監(jiān)控技術(shù)和存儲(chǔ)技術(shù)的完美結(jié)合。目前，已有廠商不僅將流存儲(chǔ)產(chǎn)品與自有品牌前端及平臺(tái)軟件進(jìn)行整合，同時(shí)還與國內(nèi)其它主流前端設(shè)備及監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行整合，以期實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)產(chǎn)品更大范圍的兼容應(yīng)用。

　　云存儲(chǔ)技術(shù)

　　云計(jì)算是信息技術(shù)發(fā)展新趨勢，云存儲(chǔ)是在云計(jì)算概念上延伸和發(fā)展出來的一個(gè)新概念，是一個(gè)以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理為核心的云計(jì)算系統(tǒng)。云存儲(chǔ)系統(tǒng)中，所有設(shè)備對使用者來講都是完全透明的，任何地方、任何一個(gè)經(jīng)過授權(quán)的使用者都可以通過一根接入線纜與云存儲(chǔ)連接，對云存儲(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。作為存儲(chǔ)應(yīng)用的主要陣地，視頻監(jiān)控對于云存儲(chǔ)的需求也十分強(qiáng)烈。系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。

圖2 云存儲(chǔ)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　云存儲(chǔ)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用，主旨是提高整體監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證監(jiān)控業(yè)務(wù)的延續(xù)性，提供更高的存儲(chǔ)性能。在各大存儲(chǔ)廠商紛紛推出自己云存儲(chǔ)解決方案的時(shí)候，用戶所面臨的問題是如何將云存儲(chǔ)模式應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中。

　　譬如，業(yè)內(nèi)有研發(fā)實(shí)力的廠商經(jīng)參考云計(jì)算架構(gòu)，并結(jié)合自身在監(jiān)控行業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，提出了自主的視頻監(jiān)控云存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)。

　　· 物理存儲(chǔ)層：由標(biāo)準(zhǔn)的物理設(shè)備組成;

　　· 存儲(chǔ)協(xié)議層：支持標(biāo)準(zhǔn)塊傳輸協(xié)議/文件傳輸協(xié)議/流媒體傳輸協(xié)議;

　　· 云存儲(chǔ)文件系統(tǒng)層：虛擬化分布式文件系統(tǒng)，映射物理存儲(chǔ)層的存儲(chǔ)空間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和調(diào)用等。組建海量云存儲(chǔ)資源池，并實(shí)現(xiàn)線性在線擴(kuò)容和全局動(dòng)態(tài)管理;

　　· 云存儲(chǔ)管理層：上層服務(wù)響應(yīng)，完成數(shù)據(jù)讀寫;系統(tǒng)虛擬化統(tǒng)一管理;實(shí)現(xiàn)智能負(fù)載均衡;

　　· 云存儲(chǔ)接口層：統(tǒng)一對外服務(wù)接口，提供錄像、檢索、報(bào)警等接口給上層應(yīng)用;

　　· 應(yīng)用層：監(jiān)控系統(tǒng)中錄像、檢索、智能分析等各種監(jiān)控應(yīng)用。

　　云存儲(chǔ)方案優(yōu)勢

　　1、擴(kuò)展性

　　傳統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)多用于存儲(chǔ)PB級以下的數(shù)據(jù)。若采用傳統(tǒng)的存儲(chǔ)架構(gòu)，當(dāng)容量需求增加時(shí)，就要添加新的存儲(chǔ)陣列。隨著需要管理的陣列數(shù)量不斷增加，存儲(chǔ)環(huán)境變得日益復(fù)雜，管理難度更大，需要更高的運(yùn)營成本。

　　2、可靠性

　　管理服務(wù)器采用雙機(jī)熱備機(jī)制，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，在其中一臺(tái)管理服務(wù)器出現(xiàn)宕機(jī)的情況下，另外一臺(tái)管理服務(wù)器接管所有工作。避免由于單點(diǎn)故障帶來整個(gè)集群癱瘓，保障了業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

　　3、高性能

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)為多路碼流并發(fā)寫入，對存儲(chǔ)系統(tǒng)不僅僅形成帶寬壓力，同時(shí)對內(nèi)部磁盤造成大量并發(fā)IO的壓力，所配置的存儲(chǔ)設(shè)備必須滿足實(shí)際應(yīng)用的性能要求。

　　存儲(chǔ)系統(tǒng)采用智能負(fù)載均衡技術(shù)，自動(dòng)調(diào)配視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備性能高效利用，整體系統(tǒng)提供更高的并發(fā)能力。

　　4、可管理性

　　海量存儲(chǔ)系統(tǒng)中要求設(shè)備和數(shù)據(jù)都具有高效合理的管理性。

　　設(shè)備的可管理性屬于網(wǎng)管需求，設(shè)備數(shù)量眾多時(shí)完全獨(dú)立的管理方式無法滿足應(yīng)用要求。要求所有設(shè)備必須提供集中管理、狀態(tài)查看和參數(shù)配置和集中監(jiān)控等功能，并具有二次開發(fā)能力。

　　數(shù)據(jù)的可管理性屬于應(yīng)用需求，包括對數(shù)據(jù)虛擬化空間的分配，數(shù)據(jù)的搜索定位，重要數(shù)據(jù)的備份等等。