視頻監(jiān)控中關(guān)于海量視頻存儲技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

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視頻監(jiān)控中關(guān)于海量視頻存儲技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

來源：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間：2011/01/04

　　　隨著全國各地“和諧社會、平安城市”建設(shè)速度的加快，每個平安項(xiàng)目監(jiān)控點(diǎn)成千上萬，甚至數(shù)十萬，根據(jù)政府、公安部門的要求，平安城市監(jiān)控錄像資料至少保存15天以上，因此產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)是非常驚人的，采用傳統(tǒng)的硬盤錄像機(jī)(DVR/NVR)無法滿足實(shí)際的需求，但是作為其海量存儲的載體——存儲系統(tǒng)卻往往由于性能、價(jià)格、兼容性等多方面因素成為困擾安防廠商的一個難題。
　　視頻監(jiān)控對存儲的需求特點(diǎn)
　　視頻監(jiān)控對存儲需求有如下幾個特點(diǎn)：
　　1.對存儲的容量需求彈性比較大，存儲容量的多少隨著畫面質(zhì)量的提高、畫面尺寸的增大、視頻線路的增加都會成倍的增加容量需求。
　　2.對存儲的性能要求不高，但是需要能夠滿足長時(shí)間的連續(xù)數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)據(jù)流量大但訪問請求數(shù)量低。
　　3.數(shù)據(jù)保存周期短，一般的監(jiān)控場所數(shù)據(jù)保存一定時(shí)間(如1個月)以后便可以刪除。要為視頻監(jiān)控方案選擇合適的存儲設(shè)備，首先就要估算存儲容量需求。那么根據(jù)現(xiàn)在主流的壓縮方式來計(jì)算如下：
　　錄像保存天數(shù)與硬盤的容量(每天24小時(shí)連續(xù)錄像;硬盤容量單位為GB;下列數(shù)值的105%為硬盤實(shí)際使用容量)
　　從這個表我們基本可以估算出一個視頻監(jiān)控項(xiàng)目中所需存儲設(shè)備的類型。舉例來說，某銀行需要4路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，7*24小時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)保存3個月便可以覆蓋，那么總計(jì)容量需求1.7TB，。因此我們可以考慮推薦NS3500/NS33/NS35系列的存儲設(shè)備。
　　按需提供存儲解決之道：那么我們分析了視頻監(jiān)控系統(tǒng)對存儲系統(tǒng)的要求，便可以針對不同的需求特點(diǎn)制定不同的解決方法。

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　　存儲技術(shù)及架構(gòu)分析
　　傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)較為成熟和完善，目前，主流存儲架構(gòu)有NAS、SAN兩種，而SAN又可分為FCSAN和IPSAN兩種。下面就針對監(jiān)控行業(yè)對存儲的需求特點(diǎn)，結(jié)合用戶的實(shí)際應(yīng)用，將這三種存儲架構(gòu)進(jìn)行一個比較和遴選。
　　一、文件級數(shù)據(jù)存儲
　　NAS設(shè)備最主要的應(yīng)用就是企業(yè)或部門內(nèi)部的文件共享。由于NAS本身就是一臺瘦服務(wù)器，有自己的操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)，可以直接與本地局域網(wǎng)連接，提供文件級的數(shù)據(jù)共享，但NAS設(shè)備無法成為服務(wù)器的本地硬盤，無法提供數(shù)據(jù)塊的存儲。
　　NAS是在局域網(wǎng)中傳輸，且有自己的操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)，這些因素都會導(dǎo)致NAS設(shè)備的帶寬降低，增加NAS設(shè)備的讀寫響應(yīng)時(shí)間。
　　二、FCSAN存儲架構(gòu)
　　FCSAN最大的優(yōu)勢在于其出色的性能。目前的主流FC產(chǎn)品的帶寬為2Gb/s，4Gb/s產(chǎn)品也已經(jīng)相當(dāng)普遍，這是FCSAN高性能的標(biāo)志。而光纖磁盤本身的高性能，也為FC磁盤陣列提供了高速運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。
　　FCSAN的高性能帶來的另外一個特點(diǎn)就是高成本，從光纖陣列本身到光纖磁盤再到光纖交換設(shè)備、光纖HBA卡等周邊設(shè)備的成本都是最高的，而采用光纖磁盤陣列帶來的管理維護(hù)成本，也將是用戶一筆不小的開支。
　　三、IPSAN存儲架構(gòu)
　　IPSAN中所采用iSCSI通信協(xié)議實(shí)際上是一個互聯(lián)協(xié)議，是SAN結(jié)構(gòu)的一種。通過將SCSI協(xié)議封裝在IP包中，使得SCSI協(xié)議能夠在LAN/WAN中進(jìn)行傳輸。
　　1)為存儲區(qū)域網(wǎng)定義(SANs)。IPSAN是SAN的一種，通過IP實(shí)現(xiàn)的SAN，即IPSAN.
　　2)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫應(yīng)用所需的基于塊的存儲。雖然是通過IP傳輸，但iSCSI卻是基于塊的存儲，這有別于NAS的基于文件的存儲。
　　3)基于TCP/IP，iSCSI是被封裝在IP包中進(jìn)行傳輸?shù)模运哂蠺CP/IP的所有優(yōu)點(diǎn)，諸如可靠傳輸，可路由等。
　　4)建立和管理基于IP的存儲設(shè)備，主機(jī)和客戶端之間的連接是建立在廣泛使用的，為大家所熟悉的開放標(biāo)準(zhǔn)上的
　　5)提供高級的IP路由，管理和安全工具。現(xiàn)有的絕大部分網(wǎng)絡(luò)管理工具都可以用來管理IPSAN.
　　IPSAN的優(yōu)勢
　　1)低成本
　　由于通過以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸，用戶可以利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)設(shè)施來部署iSCSI存儲網(wǎng)絡(luò)，而不需要更改用戶的網(wǎng)絡(luò)體系，所以他的部署成本比較低。
　　2)協(xié)議本身沒有距離限制
　　由于使用TCP/IP進(jìn)行傳輸，他不但可以在局域網(wǎng)中進(jìn)行部署，也可以跨過路由設(shè)備在廣域網(wǎng)中進(jìn)行部署，大大擴(kuò)展了iSCSI存儲網(wǎng)絡(luò)的部署范圍。
　　3)易于使用
　　iSCSI結(jié)構(gòu)簡單，容易理解，協(xié)議通用，不同廠家的產(chǎn)品可以有機(jī)的結(jié)合起來共同使用，極大地保護(hù)了用戶的投資。
　　4)易于擴(kuò)展
　　由于iSCSI存儲系統(tǒng)可以直接在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中進(jìn)行組建，并不需要改變網(wǎng)絡(luò)體系，加上運(yùn)用交換機(jī)來連接存儲設(shè)備，對于需要增加存儲空間的企業(yè)用戶來說，只需要增加存儲設(shè)備就可完全滿足，因此，iSCSI存儲系統(tǒng)的可擴(kuò)展性高。
　　綜上所述，針對視頻監(jiān)控用戶的需求和數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用特點(diǎn)，IPSAN架構(gòu)無疑是最合適的，其較FCSAN的成本優(yōu)勢，較NAS的性能優(yōu)勢和數(shù)據(jù)塊級的存儲都為IPSAN成為最適合視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的先天性優(yōu)勢。

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　　三種存儲方式管理
　　分布式存儲集中管理
　　對于大規(guī)模的城市聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，通常采用多個層次型的監(jiān)控中心體系，每個基層的監(jiān)控中心管理其轄區(qū)內(nèi)的監(jiān)控資源并進(jìn)行存儲，因此會采用分布式存儲集中管理的模式進(jìn)行構(gòu)建，這種模式有助于減輕網(wǎng)絡(luò)的壓力，同時(shí)將資源下沉有助于實(shí)戰(zhàn)部門掌握更多的資源。一級監(jiān)控中心統(tǒng)一管理所有的視頻資源和錄像文件。
　　集中存儲分布式管理
　　對于只有一個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)一般集中存儲在一級監(jiān)控中心，其他的基層監(jiān)控中心安裝系統(tǒng)平臺的分控客戶端進(jìn)行瀏覽和管理部分前端。在這種情況下，存儲服務(wù)器集中放置在一級監(jiān)控中心，通過虛擬卷和網(wǎng)格存儲技術(shù)，形成一個無限容量的存儲池，使存儲擴(kuò)展對用戶透明。
　　混合型存儲
　　將前面兩種方式進(jìn)行結(jié)合，以分布式存儲作為基礎(chǔ)，同時(shí)在一級監(jiān)控中心設(shè)置網(wǎng)絡(luò)存儲服務(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)存儲服務(wù)器內(nèi)，長期的數(shù)據(jù)存上傳一級監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器中。重要監(jiān)控點(diǎn)位的視頻資料不僅存儲在基層監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器，也實(shí)時(shí)的傳輸?shù)揭患壉O(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(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)自動備份的方式，將超過30天的視頻文件備份到網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器相對應(yīng)的目錄中。
　　海量存儲解決方案
　　一般來說，城市道路交通監(jiān)控的監(jiān)控點(diǎn)非常多，需要存儲的數(shù)據(jù)有監(jiān)控錄像、違章照片，還有道路監(jiān)控指揮中心的管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。在指揮中心的存儲管理服務(wù)器，根據(jù)硬件配置的高低可以接受100~150個視頻流，所以指揮中心配置多臺存儲管理服務(wù)器。如果采用DAS(直連式)架構(gòu)磁盤陣列的空間利用率會比較低，而且存儲系統(tǒng)的升級擴(kuò)容性相對較差，所以建議用戶采用SAN架構(gòu)。
　　本方案主要通過使用專業(yè)的存儲系統(tǒng)，解決了道路交通監(jiān)控系統(tǒng)的大容量存儲問題、監(jiān)控錄像和照片的數(shù)據(jù)安全問題、存儲系統(tǒng)的擴(kuò)容等問題，而且還能針對不同監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)安全級別要求，定制不同等級的安全存儲空間，從而節(jié)約了存儲空間。
　　1.大容量存儲，擴(kuò)容方便
　　如果使用數(shù)字硬盤錄像機(jī)和服務(wù)器來存儲監(jiān)控錄像，最多可提供不到10TB的存儲空間。特別是硬盤錄像機(jī)和服務(wù)器內(nèi)安裝的硬盤超過一定數(shù)量后，由于散熱的因素，整個設(shè)備會變得不太穩(wěn)定。
　　使用專業(yè)的存儲設(shè)備DC-4000磁盤陣列，單套設(shè)備不僅可以提供多達(dá)50TB的存儲空間，整個SAN系統(tǒng)還可以提供幾百甚至上千TB的存儲空間。
　　2.實(shí)現(xiàn)安全存儲
　　專業(yè)的存儲設(shè)備能夠?qū)ΡO(jiān)控錄像提供更高級別的安全保護(hù)，例如RAID6可以做到損壞兩塊硬盤而數(shù)據(jù)不丟，系統(tǒng)還能正常使用。Roaming功能可以把硬盤從發(fā)生故障的設(shè)備中拔出，插入到同系列的設(shè)備上，但不會丟失硬盤上的數(shù)據(jù)。另外，獨(dú)特的散熱設(shè)計(jì)可以保證系統(tǒng)在各種環(huán)境下安全運(yùn)行。
　　3.選擇智能化程度較高的設(shè)備
　　什么是Roaming功能呢?舉例說，我有2TB的數(shù)據(jù)存在5塊500GB硬盤作為一組的RAID上，如果設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，可以把這5塊硬盤拔出來，插入到同一系列的任何一臺設(shè)備上，照樣可以讀寫這些數(shù)據(jù)。這種功能最大限度地保護(hù)了用戶的數(shù)據(jù)安全，對于那種購買多臺同一品牌設(shè)備的用戶尤為實(shí)用。
　　虛擬卷技術(shù)原本是使用在高端存儲產(chǎn)品上的一種技術(shù)。由于虛擬卷技術(shù)的實(shí)用性、靈活性，更能滿足客戶多種應(yīng)用需求的存儲，因此被越來越多地應(yīng)用在中低端存儲產(chǎn)品上。如果客戶有3種以上的數(shù)據(jù)，需要不同的安全保護(hù)級別，而且單位數(shù)據(jù)的大小、傳輸速度也不一樣，這時(shí)普通的磁盤陣列很難滿足用戶的存儲需求，而采用虛擬卷技術(shù)的陣列就可以滿足應(yīng)用需求。

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