視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)化史

除了上帝，誰(shuí)都離不開數(shù)據(jù)，所以，大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。同時(shí)，隨著IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展和視頻監(jiān)控數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高清化、 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(wàn)像素到今天的200萬(wàn)、500萬(wàn)像素，視頻清晰度越來(lái)越高，視頻畫面中的 信息量也越來(lái)越豐富。作為安防視頻管理系統(tǒng)信息的最終集散地，存儲(chǔ)技術(shù)引發(fā)了行業(yè)變革。那么，追根溯源，我國(guó)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)，經(jīng)歷了哪些變革呢?

被遺忘的存儲(chǔ)記憶

第一代存儲(chǔ)是早期的監(jiān)控系統(tǒng)采用的VCR存儲(chǔ)，VCR存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)了最基本的記錄功能或記憶功能。這個(gè)存儲(chǔ)技術(shù)在2000年初較為盛行，韓國(guó)品牌為主，國(guó)內(nèi)企業(yè)較少涉足。由于年代較于久遠(yuǎn)，而且磁盤存儲(chǔ)的諸多不足，在這里不做詳細(xì)介紹和點(diǎn)評(píng)。

從寵愛(ài)到非主流

第二代的存儲(chǔ)是DVR，DVR產(chǎn)品的出現(xiàn)讓人們眼前一亮，DVR采用數(shù)字化視頻圖像處理方式，并應(yīng)用了計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，視頻存儲(chǔ)在硬盤上，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ) 的數(shù)字化，錄像很容易在各種數(shù)字介質(zhì)上轉(zhuǎn)移和復(fù)制，而視頻的質(zhì)量不會(huì)因此有任何的降低。另外，DVR的存儲(chǔ)也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的管理。從DVR開始，引爆 了當(dāng)時(shí)中國(guó)安防的數(shù)字化升級(jí)浪潮。杭州出現(xiàn)的上市部落那幾家企業(yè)，都是從DVR產(chǎn)品開始企業(yè)的技術(shù)與資金的原始積累。就到目前為止，DVR仍有市場(chǎng)。不 過(guò)，從寵愛(ài)到邊緣化，只能說(shuō)安防的演進(jìn)之路，它算是一個(gè)見證者。

并駕齊驅(qū)的雙雄之爭(zhēng)

第三代存儲(chǔ)，這里一直存在爭(zhēng)議，有人說(shuō)NVR，有人說(shuō)是IP存儲(chǔ)。其實(shí)這兩種存儲(chǔ)都是視頻存儲(chǔ)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)階段，都可以歸納為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。現(xiàn)在很多用 戶和工程商將網(wǎng)絡(luò)和高清等同了，其實(shí)這是概念的錯(cuò)位，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)最重要的不是解決網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，而是解決高清的問(wèn)題。早期的IPC確實(shí)是解決網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，模擬 系統(tǒng)無(wú)法讓終端的客戶控制最前端的攝像頭，所以IPC誕生了，隨著IPC的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)2012年之前只有網(wǎng)絡(luò)才是解決高清的最好的方式。所以才導(dǎo)致很 多人誤將高清和網(wǎng)絡(luò)混淆了。這樣我們就很清晰的認(rèn)識(shí)到第三代存儲(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，用網(wǎng)絡(luò)手段解決了高清的問(wèn)題。

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)最為常見的就是 NVR和SAN，前者是由DVR發(fā)展而來(lái)的，DVR接模擬攝像頭，改為接網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)就是NVR了，所以NVR集成了 DVR的各種技術(shù)，表現(xiàn)出產(chǎn)品非常成熟和穩(wěn)定，非常適應(yīng)安防行業(yè)。NVR這個(gè)概念有蘇州科達(dá)提出，2008年當(dāng)時(shí)是一石激起千層浪，引發(fā)行業(yè)其他巨頭研發(fā) 混合DVR與之抗衡。就目前應(yīng)用而言，NVR自身技術(shù)也在升級(jí)，完全可以適合于小型高清項(xiàng)目應(yīng)用。

IPSAN在安防行業(yè)出現(xiàn)也較早，在 2005年到2011年之間，仿佛最早的集中存儲(chǔ)方案，IP-SAN是存儲(chǔ)的唯一選擇。而2011年之后，IPSAN同門師兄(FCSAN誕生早于 IPSAN)，F(xiàn)CSAN在安防耀世而出，開始了征程。與IPSAN相比較，優(yōu)勢(shì)顯而易見。

其一，能大幅提高系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定性。一般來(lái) 說(shuō)IPSAN監(jiān)控存儲(chǔ)設(shè)備的磁盤控制器不是采用FCSAN存儲(chǔ)設(shè)備中的硬件RAID芯片+中央處理器的結(jié)構(gòu)，而是采用每個(gè)磁盤柜中分為多個(gè)磁盤組，而每個(gè) 磁盤組由一個(gè)微處理芯片控制所有的磁盤RAID操作(采用軟件計(jì)算，效率較低)和RAID組的管理操作。這樣一來(lái)，每一次磁盤I/O操作都將經(jīng)過(guò) IPSAN存儲(chǔ)內(nèi)置的一個(gè)類似交換機(jī)的設(shè)備從前端眾多的主機(jī)端口中讀取或者寫入數(shù)據(jù)，而這些操作都是基于IP 交換協(xié)議，其協(xié)議本身就要求每一個(gè)微處理芯片工作時(shí)需要大容量的緩存來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)包隊(duì)列的排隊(duì)操作，所以一般我們看到的IPSAN存儲(chǔ)都具有幾十個(gè)GB的緩 存。利用這個(gè)大的緩存區(qū)，IPSAN存儲(chǔ)在測(cè)試Cache的最大讀帶寬時(shí)可以獲得600，000IOPS甚至以上這樣高的值，但是這個(gè)值并不能真正說(shuō)明在 實(shí)際應(yīng)用中就能夠獲得好的性能。因?yàn)樵诰哂泻Ａ看鎯?chǔ)的時(shí)候，不可能所有的數(shù)據(jù)均載入到系統(tǒng)緩存中，這個(gè)時(shí)候就需要大量的磁盤I/O操作來(lái)查找數(shù)據(jù)，而 IP-SAN存儲(chǔ)所采用的SATA磁盤在這一塊切切性能非常弱，而且還涉及到一個(gè)在IP網(wǎng)絡(luò)上流動(dòng)的iSCSI數(shù)據(jù)向ATA格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的效率損失問(wèn)題。 也就是說(shuō)IP-SAN存儲(chǔ)存在一個(gè)緩存Cache到磁盤的數(shù)據(jù)I/O和數(shù)據(jù)處理瓶頸。而采用FC磁盤的FCSAN存儲(chǔ)設(shè)備就不存在這樣的問(wèn)題。通過(guò)2條甚 至4條冗余的后端光纖磁盤通道，可以獲得一個(gè)非常高的磁盤讀寫帶寬，而且FC的磁盤讀寫協(xié)議不存在一個(gè)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，因?yàn)樗麄儍?nèi)部采用的都是 SCSI協(xié)議傳輸，避免了效率的損失。而且FCSAN存儲(chǔ)設(shè)備由于光纖交換和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝裕⒉恍枰艽蟮木彺婢湍軌颢@得一個(gè)好的數(shù)據(jù)命中率和讀寫性 能，一般2Gb或者4Gb即可滿足要求。另外由于具備專門的硬件RAID校驗(yàn)控制芯片，所以磁盤RAID性能將比軟件RAID性能好很多，并且可靠性更 好。

其二，比IPSAN節(jié)省50%以上的項(xiàng)目建設(shè)成本，利于產(chǎn)品的再次升級(jí)或換代。FCSAN誕生于1991年(被美國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) 批準(zhǔn)通過(guò))，一直應(yīng)用在銀行、電信、廣電、證券交易所等高端行業(yè)，其中證券交易所是國(guó)家規(guī)定必須使用光纖存儲(chǔ)，在以往光纖核心技術(shù)都在國(guó)外的廠家手里，使 用成本很高。北京智慧倉(cāng)存儲(chǔ)技術(shù)有限公司在國(guó)內(nèi)率先開發(fā)RAID算法，設(shè)備不需使用RAID卡;同時(shí)穩(wěn)定支持用戶自購(gòu)的監(jiān)控級(jí)硬盤，是用戶購(gòu)買費(fèi)用大幅降 低。而 IPSAN誕生于2001年，專門開發(fā)的低端存儲(chǔ)，以往的應(yīng)用范圍也不是很廣，到了高清視頻廣泛應(yīng)用之后，才大規(guī)模使用，成本只有市場(chǎng)上最低價(jià)格 FCSAN的三分之一或四分之一。雖然IPSAN的千兆起步價(jià)格確實(shí)比較便宜，但今天的千兆以太網(wǎng)如果要在性能上與FCSAN一爭(zhēng)高下的話，必須全部升級(jí) 來(lái)達(dá)到下一代10G的速度才有可能與4GFCSAN相提并論。但目前來(lái)看，10G以太網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用在大型城域網(wǎng)骨干，10G桌面的以太網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品尚不 普及，10GIPSAN價(jià)格也遠(yuǎn)高于4GFCSAN。

最后，F(xiàn)CSAN解決了目前低端IPSAN存儲(chǔ)的主要技術(shù)問(wèn)題，如IPSAN常見 的科學(xué)技術(shù)缺失(光纖通道技術(shù)、RAID技術(shù)等)，可以大大改進(jìn)存儲(chǔ)的安全性、穩(wěn)定性、磁盤兼容性和可維護(hù)性等。智慧倉(cāng)的FCSAN是嵌入式操作系統(tǒng)，一 般非嵌入式系統(tǒng)盤容為1GB，而智慧倉(cāng)只有其十分之一，安全性大為提高。如果是非嵌入式系統(tǒng)，故障率一般較高，抗以外破壞能力也弱，斷電等意外情況經(jīng)常會(huì) 導(dǎo)致系統(tǒng)重新啟動(dòng)或RAID不能正常組裝。我們的RAID技術(shù)除了經(jīng)濟(jì)性高還有較高使用壽命，獨(dú)有的配置方法可以保證多組RAID大量硬盤的運(yùn)行穩(wěn)定。此 外，在售后中可以簡(jiǎn)單更換整機(jī)而無(wú)需重新初始化RAID，提供安全性。