高清視頻存儲(chǔ)幾大主流技術(shù)及存儲(chǔ)難題

隨著高清化趨勢(shì)愈演愈烈，項(xiàng)目規(guī)模越來越大，存儲(chǔ)時(shí)間越來越長(zhǎng)，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)容量的要求、對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備穩(wěn)定性的要求、對(duì)系統(tǒng)可擴(kuò)展性的要求、對(duì)磁盤性能的要求以及對(duì)數(shù)據(jù)安全性的要求越來越高，高清監(jiān)控帶給存儲(chǔ)系統(tǒng)巨大的挑戰(zhàn)和壓力。但是，高清監(jiān)控并不僅僅意味著海量存儲(chǔ)，更多的是如何基于不同的應(yīng)用場(chǎng)合、不同的項(xiàng)目規(guī)模構(gòu)建適合的高清監(jiān)控存儲(chǔ)方案，有效降低存儲(chǔ)空間，形成高利用率。因此，高清視頻存儲(chǔ)方案如何選擇成為監(jiān)控系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)。

高清視頻存儲(chǔ)的性能要求

　　在分析高清存儲(chǔ)方案前，首先要了解部署高清存儲(chǔ)方案對(duì)軟、硬件設(shè)備的要求，無論是哪種方案，高清視頻存儲(chǔ)對(duì)產(chǎn)品或系統(tǒng)都有一定的性能要求，例如：存儲(chǔ)容量的需求、存儲(chǔ)設(shè)備的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)的安全性等。

　?、傧到y(tǒng)的高穩(wěn)定性與高性能。由于視頻數(shù)據(jù)量太大，要求單體存儲(chǔ)產(chǎn)品的穩(wěn)定性要好，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而具有高性能的硬盤或存儲(chǔ)虛擬化產(chǎn)品可以提高存儲(chǔ)利用率從而降低成本，滿足客戶的存儲(chǔ)需求。另外，在多路并發(fā)寫的情況下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、數(shù)據(jù)處理能力、緩存等都有較大影響，對(duì)存儲(chǔ)的壓力很大，這時(shí)候存儲(chǔ)需要有很強(qiáng)的CPU網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)處理能力、硬盤接口數(shù)據(jù)處理能力和專門針對(duì)視頻性能的優(yōu)化處理能力。

　?、谙到y(tǒng)的可擴(kuò)展性。單體的DVR、NVR或存儲(chǔ)管理服務(wù)器的存儲(chǔ)空間有限，面對(duì)大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這就要求存儲(chǔ)系統(tǒng)擁有可擴(kuò)展性。

　?、巯到y(tǒng)自檢能力。當(dāng)存儲(chǔ)系統(tǒng)出現(xiàn)問題如網(wǎng)絡(luò)連接情況、空間使用率情況、定時(shí)錄像/布防情況等，能及時(shí)反應(yīng)并排查。

　?、萦脩艄芾淼姆奖阈?。安防監(jiān)控應(yīng)用的存儲(chǔ)設(shè)備中的海量數(shù)據(jù)必須被有效的管理起來，提供方便、可靠支持，對(duì)重要錄像文件有權(quán)限管理和防刪除、永久保存等功能。

　　高清視頻存儲(chǔ)技術(shù)的幾種模式

　　高清存儲(chǔ)格式目前有720P和1080P兩種，720P存儲(chǔ)以2-4M碼流存儲(chǔ)，1080P以4-6M碼流存儲(chǔ)，以720p存儲(chǔ)格式4Mb存儲(chǔ)碼流計(jì)算，單路存放1天的數(shù)據(jù)總量4Mbps÷8×3600秒×24小時(shí)×(1天)÷1024≈43.2GB，30天則需要1296GB，如果是一個(gè)平安城市項(xiàng)目，總的監(jiān)控路數(shù)通常幾千到上萬路，這樣的存儲(chǔ)是難以想象的。但，大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)并不是存儲(chǔ)設(shè)備的簡(jiǎn)單堆積，更需要解決存儲(chǔ)機(jī)制的完備性、存儲(chǔ)方式、存儲(chǔ)時(shí)間、存儲(chǔ)空間上的高效性，以及大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)的可管理性要求，選擇高效的高清存儲(chǔ)解決方案顯得尤為重要。目前，高清監(jiān)控存儲(chǔ)方式主要有混合型DVR存儲(chǔ)、HD-NVR存儲(chǔ)、存儲(chǔ)管理服務(wù)器+IP-SAN存儲(chǔ)、存儲(chǔ)管理服務(wù)器+FC-SAN存儲(chǔ)等，目前市場(chǎng)上以混合型DVR、HD-NVR和存儲(chǔ)管理服務(wù)器+IP-SAN三種存儲(chǔ)設(shè)備(方式)為主。

　　1、混合型DVR存儲(chǔ)

　　混合型DVR存儲(chǔ)是目前常見的一種存儲(chǔ)模式，多路高清攝像機(jī)接入，由DVR進(jìn)行編碼、存儲(chǔ)及傳輸，具有技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、降低帶寬壓力、能耗較低等優(yōu)點(diǎn)。但由于DVR性能的限制，一般采用硬盤順序?qū)懭氲哪Ｊ?，較少應(yīng)用RAID冗余技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù);且隨著硬盤容量的不斷增大，單片硬盤故障導(dǎo)致關(guān)鍵數(shù)據(jù)丟失的幾率在同步增長(zhǎng)，DVR性能的局限性也影響了圖像數(shù)據(jù)的共享及分析，利用率低;單個(gè)DVR設(shè)備需要同時(shí)編解碼多路高清視頻，編解碼器的性能成為系統(tǒng)的瓶頸。

　　2、高清NVR存儲(chǔ)

　　在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，NVR是模擬錄像機(jī)和硬盤錄像機(jī)的理想升級(jí)換代產(chǎn)品，是在原來DVR基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的免除窗口操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)配合的單機(jī)獨(dú)立操作設(shè)備。HD-NVR采取高度集成化的芯片技術(shù)，擁有先進(jìn)的數(shù)字化錄像、存儲(chǔ)和重放功能，不需要更換和存儲(chǔ)錄像帶，無需計(jì)算機(jī)配合和日常維護(hù)，因此簡(jiǎn)單易用，且能實(shí)現(xiàn)高分辨率、高質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高清化和網(wǎng)絡(luò)化。HD-NVR可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)接入、管理、實(shí)時(shí)高清顯示、高清錄像存儲(chǔ)、檢索回放等功能，適用于中小高清監(jiān)控項(xiàng)目和分布式存儲(chǔ)模式。

　　HD-NVR主要采用SATA、iSCSI和NAS等存儲(chǔ)協(xié)定擴(kuò)展，它是基于大系統(tǒng)、聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的，業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心化，如今，HD-NVR有著更強(qiáng)大的管理功能和存儲(chǔ)功能，可通過外部接口實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，支持IPSAN存儲(chǔ)，監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)通過RAID技術(shù)在可靠性上得到了保證，最大可接入和管理的1080P高清視頻數(shù)可達(dá)到32路，并支持3TB或更高容量硬盤，不僅可支持云臺(tái)控制、電子抓拍及查看、移動(dòng)偵測(cè)、探頭報(bào)警和聯(lián)動(dòng)報(bào)警，以及手動(dòng)錄像、定時(shí)錄像和報(bào)警錄像，還支持前端設(shè)備工作狀態(tài)、錄像/報(bào)警狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，管理授權(quán)用戶實(shí)時(shí)瀏覽、回放授權(quán)視頻、重要文件的保護(hù)功能等。

3、存儲(chǔ)管理服務(wù)器+IP-SAN存儲(chǔ)

　　集中式存儲(chǔ)管理模式通過存儲(chǔ)管理服務(wù)器連接前端編解碼器，服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間可通過SAS、iSCSI、NAS、FC協(xié)議下載數(shù)據(jù)存放到存儲(chǔ)設(shè)備上。集中式存儲(chǔ)管理模式，存儲(chǔ)空間利用率高，易于擴(kuò)容;且由于采用了RAID技術(shù)，存儲(chǔ)的可靠性高，單一硬盤損壞不會(huì)造成視頻丟失。

　　集中式管理存儲(chǔ)模式可根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模進(jìn)行集中存儲(chǔ)和管理，目前主要有存儲(chǔ)管理服務(wù)器+IP-SAN和存儲(chǔ)管理服務(wù)器+FC-SAN兩種集中式存儲(chǔ)管理模式，從實(shí)際的部署和效果來講，F(xiàn)C-SAN存儲(chǔ)管理由于強(qiáng)大的性能和數(shù)據(jù)處理能力，其穩(wěn)定性高，在節(jié)點(diǎn)較多的監(jiān)控環(huán)境里較為合適，但費(fèi)用也比較高，而IP-SAN存儲(chǔ)管理比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有易于擴(kuò)展、尋址靈活、可遠(yuǎn)距離傳輸、利用率高等特點(diǎn)，且有著強(qiáng)大的生命力，當(dāng)系統(tǒng)中某一處出現(xiàn)故障，不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，可廣泛用于平安城市、金融系統(tǒng)、平安校園等大中型集中式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，是目前視頻監(jiān)控存儲(chǔ)市場(chǎng)的一個(gè)熱點(diǎn)，受到業(yè)內(nèi)的青睞。

　　高清網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)管理服務(wù)器可搭載高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)集中管理存儲(chǔ)，根據(jù)項(xiàng)目搭建不同規(guī)模的高清存儲(chǔ)服務(wù)器群，并可通過IP-SAN存儲(chǔ)方式擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)海量高清存儲(chǔ)。高清網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)管理服務(wù)器系列可同時(shí)管理和存儲(chǔ)16路到64路1080p高清視頻，可有效搭載多種解決方案，且具有錄像文件防刪除功能，重要錄像文件可永久保存，提高了文件的高安全性，支持抓圖瀏覽，實(shí)現(xiàn)用戶在本機(jī)瀏覽查看圖片，提高了視頻管理的便利性。同時(shí)，高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理平臺(tái)還可對(duì)所有高清存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行管理和實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程主機(jī)配置。另外，高清網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)管理服務(wù)器模式還可搭建分布式存儲(chǔ)模式、集中管理存儲(chǔ)模式以及分布式集中存儲(chǔ)管理模式，根據(jù)用戶的需求和項(xiàng)目的需求、規(guī)模大小，進(jìn)行合理有效的分配，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目?jī)r(jià)值最大化。

　　高清存儲(chǔ)技術(shù)的難題

　　存儲(chǔ)技術(shù)的難題在于如何應(yīng)用一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)管理軟件，統(tǒng)一相關(guān)設(shè)備的編碼方式，以及對(duì)寬帶傳輸、數(shù)據(jù)處理能力和存儲(chǔ)緩存等各方面的優(yōu)化處理。而城市聯(lián)網(wǎng)級(jí)別的監(jiān)控存儲(chǔ)給服務(wù)器和本地存儲(chǔ)帶來了不少的壓力，在實(shí)施過程中，針對(duì)大數(shù)據(jù)流量，所需要的大容量存儲(chǔ)硬盤及帶寬成本相當(dāng)大，如何在成本及效果方面做到平衡，如何滿足具體需求將是最直接的問題，因此隨著IT技術(shù)的不斷滲入，云存儲(chǔ)也逐漸應(yīng)用到監(jiān)控存儲(chǔ)中，將大量的存儲(chǔ)設(shè)備集合起來協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)資源共享利用，對(duì)外提供更高性能的服務(wù)接口，有效地解決大碼流視頻數(shù)據(jù)的寫入、大數(shù)據(jù)容量的存儲(chǔ)、多樣化多層次的服務(wù)帶來的技術(shù)弊端，將給高清監(jiān)控存儲(chǔ)帶來新的體驗(yàn)。

　　另外，隨著平安城市建設(shè)所帶來監(jiān)控規(guī)模的越來越大，存儲(chǔ)系統(tǒng)自身的運(yùn)作也相應(yīng)的復(fù)雜化、龐大化，智能化的監(jiān)控尤為顯得重要，例如存儲(chǔ)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)是否連接上了?剩余多少磁盤空間?錄像空間是否滿了?碼流產(chǎn)生了什么樣的變化……種種問題如果單靠人工排查，將是繁瑣又不討好的工作。而迅通采用設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接情況、信號(hào)情況、CPU/內(nèi)存/網(wǎng)絡(luò)使用率情況、錄像剩余空間情況、磁盤空間設(shè)置情況、硬盤數(shù)據(jù)寫入情況、碼流變化狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)錄像空間預(yù)警，并監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)的錄像文件數(shù)據(jù)和用戶訪問記錄等，提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的效率和安全性。

　　結(jié)語

　　雖然目前DVR存儲(chǔ)仍具有較高的市場(chǎng)占有率，但并不適合目前高清化、網(wǎng)絡(luò)化的大發(fā)展趨勢(shì)。未來，根據(jù)不同規(guī)模和不同結(jié)構(gòu)的高清監(jiān)控系統(tǒng)，采用不同的存儲(chǔ)方案，針對(duì)中小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，HD-NVR網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案將受到更多青睞;而針對(duì)監(jiān)控點(diǎn)相對(duì)集中，且規(guī)模較大的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)采用集中式管理存儲(chǔ)模式或云存儲(chǔ)模式，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)資源由存儲(chǔ)管理服務(wù)器統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度和分配。

　　目前，高清存儲(chǔ)技術(shù)受到業(yè)內(nèi)各界的研究和推進(jìn)，監(jiān)控領(lǐng)域的存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展日新月異，未來將會(huì)有更具高效的、更簡(jiǎn)潔的、更實(shí)用的高清存儲(chǔ)方案，讓我們拭目以待。