安防量大：監(jiān)控存儲(chǔ)拿什么拯救視頻？

存儲(chǔ)在視頻監(jiān)控的發(fā)展

    現(xiàn)在的安防監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量很大，用于管理存儲(chǔ)的服務(wù)器也較多，需要專(zhuān)業(yè)的存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)完成監(jiān)控錄像的存儲(chǔ)。視頻監(jiān)控的作用主要集中在三個(gè)方面：一是事前預(yù)警，能夠分析異常狀況并進(jìn)行報(bào)警;二是實(shí)時(shí)瀏覽，能夠?qū)崟r(shí)傳送監(jiān)控點(diǎn)圖像供用戶(hù)瀏覽;三是事件回溯，能夠?qū)ΡO(jiān)控圖像進(jìn)行存儲(chǔ)并提供存儲(chǔ)資源的按需調(diào)用。

    存儲(chǔ)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(gè)階段，存儲(chǔ)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(gè)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(chǔ)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(chǔ)容量受到很大限制，另一方面圖像檢索非常煩瑣，而且還無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)用，另外，在保存時(shí)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(hào)處理(DSP)的數(shù)字化視頻監(jiān)控逐漸開(kāi)始普及，各類(lèi)編解碼技術(shù)在圖像處理方面獲得了廣泛應(yīng)用，經(jīng)過(guò)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(chǔ)也開(kāi)始進(jìn)入數(shù)字化時(shí)期。最典型的應(yīng)用是數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)(DVR)，采用在內(nèi)置硬盤(pán)的方式進(jìn)行圖像存儲(chǔ)。這種存儲(chǔ)方式在保存時(shí)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(duì)比較小，所以存儲(chǔ)也表現(xiàn)出明顯的前端化和單機(jī)化特征。

    近年來(lái)，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，通過(guò)中心業(yè)務(wù)平臺(tái)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(kāi)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(hù)帶來(lái)全新的安防應(yīng)用體驗(yàn)，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(tái)架構(gòu)、集中化的管理和控制以及靈活便捷的用戶(hù)訪問(wèn)，使得網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)部分也開(kāi)始走向網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)給視頻監(jiān)控帶來(lái)了全新的存儲(chǔ)架構(gòu)，一方面，用戶(hù)在存儲(chǔ)的部署上更加靈活，訪問(wèn)也更簡(jiǎn)單，另一方面，構(gòu)建需要實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)也更為便捷。

網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)之前端存儲(chǔ)

    所謂前端存儲(chǔ)，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(chǔ)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(chǔ)具有幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：一是可以通過(guò)分布式的存儲(chǔ)部署，來(lái)減輕集中存儲(chǔ)帶來(lái)的容量壓力;二是可以有效緩解集中存儲(chǔ)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)流量壓力;三是可以避免集中存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)的圖像丟失。

    對(duì)于前端存儲(chǔ)，由于單個(gè)前端編碼設(shè)備通常所帶監(jiān)控點(diǎn)路數(shù)不多，存儲(chǔ)時(shí)間也不長(zhǎng)，所以對(duì)存儲(chǔ)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(pán)。這與以往單機(jī)存儲(chǔ)相比，基本沒(méi)有區(qū)別。

    而與以往單機(jī)存儲(chǔ)本質(zhì)上不同的是，為了保證用戶(hù)訪問(wèn)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(chǔ)除了要能夠提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單機(jī)訪問(wèn)外，還要能夠通過(guò)一個(gè)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(guò)中心業(yè)務(wù)平臺(tái)對(duì)所有前端存儲(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，并實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間和存儲(chǔ)內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)化。這樣，用戶(hù)既可以直接登錄單個(gè)前端設(shè)備進(jìn)行錄像資料的點(diǎn)播回放，也可以統(tǒng)一登錄中心業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行所有前端錄像資料的集中檢索和回放。

網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)之中心存儲(chǔ)

    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(chǔ)。前端設(shè)備采集監(jiān)控點(diǎn)圖像并編碼壓縮處理成數(shù)字監(jiān)控碼流，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到中心業(yè)務(wù)平臺(tái)，由中心業(yè)務(wù)平臺(tái)將碼流分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)錄像單元進(jìn)行集中存儲(chǔ)。

    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(jí)分布的中心存儲(chǔ)方式，即分中心存儲(chǔ)，這樣一方面可以降低一個(gè)中心點(diǎn)集中存儲(chǔ)帶來(lái)的存儲(chǔ)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(chǔ)，在以下幾個(gè)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)：一是對(duì)于用戶(hù)而言，檢索和調(diào)用錄像資源更為方便;二是存儲(chǔ)內(nèi)容的完整性更容易保證，不會(huì)因?yàn)槟硞�(gè)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(chǔ)空間，從而節(jié)約資源;四是有利于制定多樣化的存儲(chǔ)策略，以滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化需求;五是維護(hù)方便，便于集中檢測(cè)和及時(shí)排查問(wèn)題。

    對(duì)于監(jiān)控點(diǎn)路數(shù)比較少、存儲(chǔ)時(shí)間要求不長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合，中心/分中心存儲(chǔ)可以采用服務(wù)器插硬盤(pán)或外接磁盤(pán)柜這種比較簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行部署，稱(chēng)為DAS(直接訪問(wèn)存儲(chǔ))，與單機(jī)類(lèi)似。而隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)被廣泛認(rèn)可，現(xiàn)在開(kāi)始出現(xiàn)越來(lái)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(huì)面治安監(jiān)控系統(tǒng)、中國(guó)電信和中國(guó)網(wǎng)通正在全面推進(jìn)的“全球眼”和“寬視界”這兩大運(yùn)營(yíng)級(jí)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(chǔ)的需求。以往的單機(jī)存儲(chǔ)方式無(wú)法滿(mǎn)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(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)技術(shù)，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。

    SAN(存儲(chǔ)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(chǔ)陣列之間通過(guò)光纖通道交換機(jī)連接，形成專(zhuān)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN采用了面向網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分離，具有存儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)備利用率高等特點(diǎn)，是一種全新的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。

    與SAN基于專(zhuān)門(mén)的光纖通道協(xié)議不同，NAS(網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)存儲(chǔ))基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列的互聯(lián)，使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，以文件級(jí)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(jiǎn)單，部署成本也相對(duì)較低。

    iSCSI是IETF一種新的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，即透過(guò)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(guò)IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)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(hù)帶來(lái)的價(jià)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(guò)IP網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)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(hù)應(yīng)用需求的復(fù)雜性，往往會(huì)同時(shí)部署SAN和NAS兩種存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，而iSCSI則可以將兩者融合起來(lái)。

    iSCSI的這些特點(diǎn)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(yíng)級(jí)視頻監(jiān)控領(lǐng)域，存儲(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)建，iSCSI技術(shù)無(wú)疑是一個(gè)很好的參考。

視頻監(jiān)控存儲(chǔ)六方面

    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。那么，在電信級(jí)別的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求，一般說(shuō)來(lái)，要滿(mǎn)足六個(gè)方面的要求。

    電信級(jí)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的重要特點(diǎn)之一是大量集中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分散化的前端應(yīng)用。因此，存儲(chǔ)系統(tǒng)必須具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，否則將會(huì)影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和利用的效率。

    海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求和快速的增長(zhǎng)變化的特點(diǎn)，要求存儲(chǔ)系統(tǒng)在必須能夠滿(mǎn)足電信級(jí)別數(shù)據(jù)監(jiān)控的海量存儲(chǔ)要求外，同時(shí)又必須具備良好的擴(kuò)展性能，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)量飛速增長(zhǎng)對(duì)于存儲(chǔ)空間擴(kuò)大的需求。

    另外，由于監(jiān)控系統(tǒng)一般要求實(shí)時(shí)的錄像輸入，所以這種實(shí)時(shí)錄像輸入對(duì)盤(pán)陣的數(shù)據(jù)寫(xiě)能力提出了較高的要求，否則在寫(xiě)速度達(dá)不到要求的情況下，數(shù)據(jù)大量集中在緩存中，最終將會(huì)導(dǎo)致緩存數(shù)據(jù)溢出以致主機(jī)死機(jī)。

    目前監(jiān)控錄像需要在間隔一段時(shí)間后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，在數(shù)據(jù)刪除后，會(huì)有一定時(shí)間的間隔，數(shù)據(jù)不能立即寫(xiě)入，這時(shí)候數(shù)據(jù)都是保存在緩存里，較大的緩存可以保證更多的數(shù)據(jù)滯留在緩存中，等待向硬盤(pán)空間的重新寫(xiě)入。

    除此以外，對(duì)于電信級(jí)別系統(tǒng)而言，良好的穩(wěn)定性是必需的，如果缺乏穩(wěn)定性，則會(huì)給眾多用戶(hù)帶來(lái)巨大困擾，甚至帶來(lái)巨大的損失。

    電信級(jí)龐大的存儲(chǔ)需求決定了對(duì)存儲(chǔ)良好管理性的要求。簡(jiǎn)單有序的管理性可以幫助用戶(hù)降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本，同時(shí)也是系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要保障。