高清視頻監(jiān)控存儲(chǔ)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(chǔ)和使用。因此，一個(gè)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(chǔ)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(shí)代更需要強(qiáng)大、可靠的存儲(chǔ)平臺(tái)。在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集成化的過(guò)程中，存儲(chǔ)技術(shù)也必須不斷適應(yīng)安防監(jiān)控的應(yīng)用特點(diǎn)，存儲(chǔ)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)的整合已是大勢(shì)所趨。

高清視頻監(jiān)控推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新

隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的成熟，各級(jí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)用戶對(duì)圖像質(zhì)量要求的提高，高清視頻監(jiān)控是未來(lái)視頻監(jiān)控市場(chǎng)發(fā)展方向之一。平安城市公安系統(tǒng)、交通卡口、機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、邊防安檢、水利電力、環(huán)保監(jiān)測(cè)、森林防火減災(zāi)等這些行業(yè)的用戶對(duì)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(chǎng)所，一個(gè)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(wàn)像素?cái)z像機(jī)、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(gè)方面再加上強(qiáng)大的分析能力將成為推動(dòng)城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)市場(chǎng)的主要技術(shù)因素。可以預(yù)見(jiàn)，各個(gè)城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)向高清化方向的升級(jí)發(fā)展將對(duì)視頻監(jiān)控管理平臺(tái)提出更高的發(fā)展要求，從而推動(dòng)整個(gè)市場(chǎng)的技術(shù)革新，科技創(chuàng)新能力領(lǐng)先的企業(yè)將會(huì)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(jī)，NVR管理平臺(tái)也是未來(lái)視頻監(jiān)控市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)。

全網(wǎng)絡(luò)化：DVR系統(tǒng)中，監(jiān)控點(diǎn)的位置局限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程部署。NVR系統(tǒng)中，監(jiān)控點(diǎn)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(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控以及錄像回放都有很大的影響。NVR對(duì)前端數(shù)字化，由網(wǎng)絡(luò)傳輸，解決了外部干擾問(wèn)題，保證圖像質(zhì)量;

系統(tǒng)安全性：DVR模擬信號(hào)無(wú)法實(shí)現(xiàn)任何加密機(jī)制，NVR產(chǎn)品及系統(tǒng)采用通過(guò)AES碼流等多種加密、用戶認(rèn)證和授權(quán)等這些手段來(lái)確保安全;

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

高清海量存儲(chǔ)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(lái)越廣、規(guī)模越來(lái)越大，采用何種存儲(chǔ)方式對(duì)數(shù)字視頻信息進(jìn)行保存逐漸成為廠商以及用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。

要達(dá)到存儲(chǔ)系統(tǒng)獨(dú)立的數(shù)據(jù)管理目標(biāo)，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的特性則有如下幾個(gè)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(chǔ)系統(tǒng)中，必然對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的可靠性提出更高的要求。同時(shí)需要建立數(shù)據(jù)備份、容災(zāi)系統(tǒng)進(jìn)行配合，提高數(shù)據(jù)安全性。

2、可擴(kuò)展性。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代業(yè)務(wù)發(fā)展的不確定性和數(shù)據(jù)的高速膨脹，對(duì)獨(dú)立于計(jì)算系統(tǒng)之外的存儲(chǔ)系統(tǒng)，必然提出高可擴(kuò)展性的要求。這種擴(kuò)展性并非是簡(jiǎn)單的容量擴(kuò)展，同時(shí)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(kuò)展。

3、兼容性。雖然存儲(chǔ)系統(tǒng)已分離于計(jì)算系統(tǒng)之外，但今天主機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的使用方式，仍舊以文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為主要手段。存儲(chǔ)系統(tǒng)要適應(yīng)各種主機(jī)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(kù)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(jì)算機(jī)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(shí)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(shí)間)等不同指標(biāo)側(cè)重點(diǎn)的性能服務(wù)。高端系統(tǒng)還應(yīng)能夠?qū)ο到y(tǒng)性能進(jìn)行動(dòng)態(tài)的擴(kuò)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(kuò)容等數(shù)據(jù)管理功能。

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的三種基本類型

隨著安防市場(chǎng)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(huà)面質(zhì)量的提高、視頻線路的增加等諸多因素，都會(huì)令視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量成倍增長(zhǎng)，存儲(chǔ)設(shè)備正在成為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控未來(lái)發(fā)展的決定性因素。

網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)是基于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一種通用網(wǎng)絡(luò)術(shù)語(yǔ)。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)大致分為三種：直連式存儲(chǔ)(DAS：DirectAttachedStorage)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備(NAS：NetworkAttachedStorage)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)(SAN：StorageAreaNetwork)。

直連式存儲(chǔ)(DAS)

是直接將DAS存儲(chǔ)設(shè)備連接到服務(wù)器后端，用于擴(kuò)展應(yīng)用服務(wù)器的存儲(chǔ)容量。其擴(kuò)展成本最低、物理連接簡(jiǎn)單，但是也存在存儲(chǔ)資源歸屬于某一臺(tái)或幾臺(tái)服務(wù)器、資源利用率低、后續(xù)擴(kuò)展性差等問(wèn)題。DAS較適用于存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且相對(duì)固定的應(yīng)用場(chǎng)景，比如某一存儲(chǔ)空間要求穩(wěn)定的服務(wù)器擴(kuò)展其存儲(chǔ)空間。

網(wǎng)絡(luò)附件存儲(chǔ)(NAS)

是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，構(gòu)建文件級(jí)聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)客戶端主機(jī)(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(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，適用于文件共享、小規(guī)模系統(tǒng)存儲(chǔ)等應(yīng)用場(chǎng)景。

存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)

是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲(chǔ)設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器的存儲(chǔ)構(gòu)架，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)專用于主機(jī)(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(chǔ)設(shè)備之間的訪問(wèn)。當(dāng)有數(shù)據(jù)存取需求時(shí)，數(shù)據(jù)可以通過(guò)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在主機(jī)和后臺(tái)存儲(chǔ)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(chǔ)方式，具有存儲(chǔ)資源集中管理、擴(kuò)展便利、數(shù)據(jù)塊級(jí)傳輸效率高、兼容性高等特點(diǎn)。一般來(lái)講，其技術(shù)復(fù)雜程度高，系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)成本也高。由于SAN系統(tǒng)將存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)空間當(dāng)成物理硬盤(pán)交由主機(jī)管理，存儲(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性程度、主機(jī)文件系統(tǒng)的不同，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性影響極大。SAN存儲(chǔ)方案，由于其技術(shù)領(lǐng)先特性，適用于構(gòu)建大型的存儲(chǔ)系統(tǒng)，為大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、應(yīng)用服務(wù)。

對(duì)于高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的高清圖像記錄就需要網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)(包括存儲(chǔ)服務(wù)器和存儲(chǔ)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(kuò)展性、共享性和較低的分?jǐn)倯?yīng)用成本，是目前大中型集中監(jiān)控存儲(chǔ)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(pán)容量已達(dá)TB級(jí)以上，2TB的數(shù)據(jù)硬盤(pán)也逐步走進(jìn)大家的視線(按每小時(shí)數(shù)據(jù)量1G計(jì)算，1TB的數(shù)據(jù)硬盤(pán)大約可存儲(chǔ)720P的視頻圖像1000小時(shí)或者1000路攝像機(jī)錄像1個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù))。

海量存儲(chǔ)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(chǔ)解決方案也逐漸浮出水面。針對(duì)視頻監(jiān)控海量存儲(chǔ)的方式主要有以下幾種模式：

分布式存儲(chǔ)集中管理

對(duì)于大規(guī)模的城市聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，通常采用多個(gè)層次型的監(jiān)控中心體系，每個(gè)基層的監(jiān)控中心管理其轄區(qū)內(nèi)的監(jiān)控資源并進(jìn)行存儲(chǔ)，因此會(huì)采用分布式存儲(chǔ)集中管理的模式進(jìn)行構(gòu)建，這種模式有助于減輕網(wǎng)絡(luò)的壓力，同時(shí)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(jí)監(jiān)控中心統(tǒng)一管理所有的視頻資源和錄像文件，二級(jí)、三級(jí)監(jiān)控中心可以分發(fā)和瀏覽視頻。

集中存儲(chǔ)分布式管理

對(duì)于只有一個(gè)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(jí)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(chǔ)在一級(jí)監(jiān)控中心，其他的基層監(jiān)控中心安裝系統(tǒng)平臺(tái)的分控客戶端進(jìn)行瀏覽和管理部分前端。在這種情況下，存儲(chǔ)服務(wù)器集中放置在一級(jí)監(jiān)控中心，通過(guò)虛擬卷和網(wǎng)格存儲(chǔ)技術(shù)，形成一個(gè)無(wú)限容量的虛擬存儲(chǔ)池，使存儲(chǔ)擴(kuò)展對(duì)用戶透明。

大型混合型存儲(chǔ)

所謂混合型存儲(chǔ)解決方案是將前面兩種方式進(jìn)行結(jié)合，以分布式存儲(chǔ)作為基礎(chǔ)，同時(shí)在一級(jí)監(jiān)控中心設(shè)置網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器。短期的數(shù)據(jù)臨時(shí)存放在基層監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器內(nèi)，長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于上傳一級(jí)監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器中。重要監(jiān)控點(diǎn)位的視頻資料不僅存儲(chǔ)在基層監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器，也實(shí)時(shí)地傳輸?shù)揭患?jí)監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器中作為備份。在基層監(jiān)控中心建立備份計(jì)劃，采用定時(shí)自動(dòng)備份的方式，將超過(guò)規(guī)定時(shí)間的視頻文件備份到網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器相對(duì)應(yīng)的目錄中。