網(wǎng)絡(luò)化存儲在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言

    作為一種有效的安全防范手段，視頻監(jiān)控的作用主要集中在三個方面：一是事前預(yù)警，能夠分析異常狀況并進(jìn)行報警；二是實時瀏覽，能夠?qū)崟r傳送監(jiān)控點圖像供用戶瀏覽；三是事件回溯，能夠?qū)ΡO(jiān)控圖像進(jìn)行存儲并提供存儲資源的按需調(diào)用。

    其中，事件回溯在目前的視頻監(jiān)控應(yīng)用中最普遍也最為重要，因為現(xiàn)實情況下，用戶更多的是在事件發(fā)生后通過回放監(jiān)控圖像來追溯當(dāng)時的情景。所以，對監(jiān)控點圖像進(jìn)行有效存儲是視頻監(jiān)控系統(tǒng)非常重要的一個環(huán)節(jié)。

    得益于近幾年網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控建設(shè)的持續(xù)升溫，面向視頻監(jiān)控的存儲市場也獲得了大幅度的增長。易觀國際分析數(shù)據(jù)顯示，2006年用于視頻監(jiān)控的存儲系統(tǒng)市場價值達(dá)到4.7億元，而在2007年，隨著運(yùn)營商、政府以及其他各行業(yè)對視頻監(jiān)控部署的加速，用于視頻監(jiān)控的存儲系統(tǒng)市場價值將達(dá)到6.8億元，年增長率在45％左右。

存儲在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展

    存儲在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展與視頻監(jiān)控本身的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。視頻監(jiān)控經(jīng)歷了模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)三個階段，存儲在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用也經(jīng)歷了模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)這三個階段。

    模擬視頻監(jiān)控起源于上世紀(jì)80年代，圖像的采集、傳輸和顯示都基于模擬設(shè)備，圖像的存儲也基于模擬設(shè)備，即磁帶錄像機(jī)（VCR）。由于使用的是錄像帶，一方面存儲容量受到很大限制，另一方面圖像檢索非常煩瑣，而且還無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)用，另外，在保存時間、系統(tǒng)維護(hù)等方面也都有著明顯的缺陷。

    90年代末，基于數(shù)字信號處理（DSP）的數(shù)字化視頻監(jiān)控逐漸開始普及，各類編解碼技術(shù)在圖像處理方面獲得了廣泛應(yīng)用，經(jīng)過處理后的圖像也可以以數(shù)字碼流的方式進(jìn)行傳輸，圖像的存儲也開始進(jìn)入數(shù)字化時期。最典型的應(yīng)用是數(shù)字硬盤錄像機(jī)（DVR），采用在內(nèi)置硬盤的方式進(jìn)行圖像存儲。這種存儲方式在保存時間、圖像檢索、系統(tǒng)維護(hù)以及遠(yuǎn)程調(diào)用方面都有了根本性的變化。但是，由于這一階段的數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)大多帶有明顯的本地化特征，規(guī)模也相對比較小，所以存儲也表現(xiàn)出明顯的前端化和單機(jī)化特征。

    近年來，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，通過中心業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行集中管理和控制、以網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和IP Camera為前端的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控系統(tǒng)開始得到廣泛部署。由于架構(gòu)合理、擴(kuò)展靈活、層次清晰，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控能夠給用戶帶來全新的安防應(yīng)用體驗，從而迅速成為構(gòu)建新一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要形式。分布式的前端和平臺架構(gòu)、集中化的管理和控制以及靈活便捷的用戶訪問，使得網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲部分也開始走向網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)化存儲給視頻監(jiān)控帶來了全新的存儲架構(gòu)，一方面，用戶在存儲的部署上更加靈活，訪問也更簡單，另一方面，構(gòu)建需要實現(xiàn)大容量存儲的視頻監(jiān)控系統(tǒng)也更為便捷。

網(wǎng)絡(luò)化存儲在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

    從視頻監(jiān)控逐步走向網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢來看，網(wǎng)絡(luò)化存儲將在今后的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)從兩個方面對存儲提出了網(wǎng)絡(luò)化的要求：一是部署和訪問上的網(wǎng)絡(luò)化，考慮到流量和存儲空間的合理分配，存儲設(shè)備在整個系統(tǒng)中的部署位置將趨于分布化和前端化，而從便于用戶統(tǒng)一訪問的角度，系統(tǒng)中所有存儲空間對用戶都應(yīng)該是透明的，用戶僅需通過一個接口即可訪問所有存儲資源；二是存儲設(shè)備本身的網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控非常適合大型監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，為了滿足大容量集中存儲的需求，存儲設(shè)備本身要采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)以保證空間擴(kuò)展的靈活性。

1、前端存儲

    所謂前端存儲，是在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備（如網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器或網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)）中內(nèi)置存儲部件，由前端設(shè)備直接完成監(jiān)控圖像的本地錄制和保存。

    前端存儲具有幾個方面的優(yōu)勢：一是可以通過分布式的存儲部署，來減輕集中存儲帶來的容量壓力；二是可以有效緩解集中存儲帶來的網(wǎng)絡(luò)流量壓力；三是可以避免集中存儲在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時的圖像丟失。

    對于前端存儲，由于單個前端編碼設(shè)備通常所帶監(jiān)控點路數(shù)不多，存儲時間也不長，所以對存儲容量要求不高，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一般用CF卡或SD卡，視頻服務(wù)器一般用內(nèi)置硬盤。這與以往單機(jī)存儲相比，基本沒有區(qū)別。

    而與以往單機(jī)存儲本質(zhì)上不同的是，為了保證用戶訪問的靈活性和便捷性，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的所有前端存儲除了要能夠提供點對點的單機(jī)訪問外，還要能夠通過一個統(tǒng)一的接口提供所有內(nèi)容的集中共享。為此，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過中心業(yè)務(wù)平臺對所有前端存儲進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，并實現(xiàn)存儲空間和存儲內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)化。這樣，用戶既可以直接登錄單個前端設(shè)備進(jìn)行錄像資料的點播回放，也可以統(tǒng)一登錄中心業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行所有前端錄像資料的集中檢索和回放。

2、中心存儲

    在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，部署得更多的是中心存儲。前端設(shè)備采集監(jiān)控點圖像并編碼壓縮處理成數(shù)字監(jiān)控碼流，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送到中心業(yè)務(wù)平臺，由中心業(yè)務(wù)平臺將碼流分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)錄像單元進(jìn)行集中存儲。

    在很多大型的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，也可采用多級分布的中心存儲方式，即分中心存儲，這樣一方面可以降低一個中心點集中存儲帶來的存儲容量和網(wǎng)絡(luò)流量的壓力，一方面可以大幅度提升系統(tǒng)的可靠性。

    使用中心/分中心存儲，在以下幾個方面具有明顯優(yōu)勢：一是對于用戶而言，檢索和調(diào)用錄像資源更為方便；二是存儲內(nèi)容的完整性更容易保證，不會因為某個前端設(shè)備失竊或損壞而導(dǎo)致重要內(nèi)容的丟失；三是可以合理的進(jìn)行資源調(diào)度，為前端設(shè)備按需分配存儲空間，從而節(jié)約資源；四是有利于制定多樣化的存儲策略，以滿足用戶的個性化需求；五是維護(hù)方便，便于集中檢測和及時排查問題。

    對于監(jiān)控點路數(shù)比較少、存儲時間要求不長的應(yīng)用場合，中心/分中心存儲可以采用服務(wù)器插硬盤或外接磁盤柜這種比較簡單的方式進(jìn)行部署，稱為DAS（直接訪問存儲），與單機(jī)類似。而隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的優(yōu)勢被廣泛認(rèn)可，現(xiàn)在開始出現(xiàn)越來越多的大型甚至超大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，比如“平安城市”建設(shè)中的社會面治安監(jiān)控系統(tǒng)、中國電信和中國網(wǎng)通正在全面推進(jìn)的“全球眼”和“寬視界”這兩大運(yùn)營級視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這些監(jiān)控系統(tǒng)都面臨著前端設(shè)備的大規(guī)模接入和大容量集中存儲的需求。以往的單機(jī)存儲方式無法滿足這些系統(tǒng)在容量靈活擴(kuò)展方面的應(yīng)用需求，必須采用更為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備和存儲技術(shù)，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。

    SAN（存儲區(qū)域網(wǎng)）起源于上世紀(jì)九十年代中后期，與DAS不同，SAN基于光纖通道技術(shù)，服務(wù)器和存儲陣列之間通過光纖通道交換機(jī)連接，形成專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN采用了面向網(wǎng)絡(luò)的存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲分離，具有存儲空間易于擴(kuò)展、尋址靈活、可遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)、I/O性能高、存儲設(shè)備利用率高等特點，是一種全新的存儲體系結(jié)構(gòu)。

    與SAN基于專門的光纖通道協(xié)議不同，NAS（網(wǎng)絡(luò)訪問存儲）基于IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)服務(wù)器和存儲陣列的互聯(lián)，使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，以文件級的I/O方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。相比之下，NAS設(shè)備的安裝、調(diào)試、使用和管理更簡單，部署成本也相對較低。

    iSCSI是IETF一種新的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，即透過IP網(wǎng)絡(luò)，將SCSI區(qū)塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)封包的一種傳輸標(biāo)準(zhǔn)，它和NAS一樣透過IP網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)存取方式上，則采用與NAS不同的，而與SAN相同的Block Protocol協(xié)議。由此，iSCSI給用戶帶來的價值在于：第一，iSCSI使SCSI數(shù)據(jù)包在以太網(wǎng)中傳輸成為可能，使SAN擺脫了昂貴的光纖網(wǎng)絡(luò)，通過IP網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)原先的功能，既降低了管理復(fù)雜度又降低了成本；第二，由于用戶應(yīng)用需求的復(fù)雜性，往往會同時部署SAN和NAS兩種存儲網(wǎng)絡(luò)，而iSCSI則可以將兩者融合起來。

    iSCSI的這些特點非常契合現(xiàn)在的視頻監(jiān)控發(fā)展的現(xiàn)狀和方向，特別是在運(yùn)營級視頻監(jiān)控領(lǐng)域，存儲的規(guī)模大、投入高，基于目前成熟的IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行中心/分中心存儲系統(tǒng)的構(gòu)建，iSCSI技術(shù)無疑是一個很好的參考。

3、混合型存儲

    對于視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，對存儲安全性和可靠性要求又非常高的應(yīng)用場合，可以采用既有集中存儲也有前端存儲的部署方式，兼有二者的優(yōu)勢，并規(guī)避可能存在的風(fēng)險，是一種比較好的選擇。但會帶來管理的復(fù)雜度和高昂的建設(shè)成本，需要根據(jù)具體情況而定。

科達(dá)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化存儲解決方案

    科達(dá)2004年進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控領(lǐng)域，并于2006年和2007年上半年分別推出面向運(yùn)營商的運(yùn)營級網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)和面向行業(yè)專網(wǎng)的ViewShot網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控產(chǎn)品及解決方案供應(yīng)商。

    基于開放、融合的體系架構(gòu)，科達(dá)運(yùn)營級和ViewShot兩大網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以為用戶提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)化存儲解決方案，以滿足用戶靈活、豐富、個性化的視頻監(jiān)控存儲需求。具體應(yīng)用包括分布式的前端存儲、中心存儲、分中心存儲、客戶端存儲等多種形式。圖1是科達(dá)運(yùn)營級網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲部署方案，圖2是ViewShot網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲部署方案。

總結(jié)和發(fā)展

    視頻監(jiān)控的存儲系統(tǒng)隨著存儲技術(shù)本身的發(fā)展而有更多的選擇，在實際構(gòu)建時將需要綜合考慮建設(shè)成本、系統(tǒng)性能等因素。

    視頻監(jiān)控技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，對存儲技術(shù)也提出了更高的要求。網(wǎng)絡(luò)化、智能化是視頻監(jiān)控系統(tǒng)一個非常重要的方向，要求能提供基于網(wǎng)絡(luò)的智能化存儲、檢索和回放。因此構(gòu)建下一代視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其存儲部分將不再是單純的存儲單元，而應(yīng)該是一個聯(lián)系前端的智能處理和后端智能檢索的整合的系統(tǒng)。