隨著信息社會(huì)的發(fā)展，隨著光電等高新技術(shù)的推進(jìn)，2009年的視頻行業(yè)，已經(jīng)悄悄地邁入了高清時(shí)代，如果從百度或Google搜索關(guān)鍵詞“高清”至少會(huì)出現(xiàn)幾千萬(wàn)條以“高清”作為標(biāo)簽結(jié)果索引。高清視頻的在線網(wǎng)站、下載網(wǎng)站比比皆是，高清視頻監(jiān)控案例亦層出不窮，也就是說(shuō)，高清技術(shù)已經(jīng)不再作為概念出現(xiàn)，而是真真正正地走進(jìn)了人們的生活。

        作為高清的視頻，動(dòng)輒幾G到幾十G的文件大小，這么大的視頻文件，而且有如潮水般的涌現(xiàn)，不僅對(duì)存儲(chǔ)容量，對(duì)讀寫性能、可靠性等都提出了更高要求。因此，選擇什么樣的存儲(chǔ)系統(tǒng)和方案，往往成為影響視頻讀寫速度的關(guān)鍵。由于網(wǎng)絡(luò)高清視頻及高清監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)的特殊性，這里僅討論以磁盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)高清存儲(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)，DVD或藍(lán)光技術(shù)的光存儲(chǔ)，不在此次探討范圍內(nèi)。

高清、網(wǎng)絡(luò)化視頻的存儲(chǔ)要求
1、在了解高清存儲(chǔ)系統(tǒng)之前，必須知道什么是高清？ 
        在高清視頻標(biāo)準(zhǔn)中，視頻從最低標(biāo)準(zhǔn)到較高標(biāo)準(zhǔn)依次為720線非交錯(cuò)式，即720p逐行掃描；1080線交錯(cuò)式，即1080i隔行掃描；1080線非交錯(cuò)式，即1080p逐行掃描，屏幕縱橫比為16:9，如果是視音頻同步的HDTV，標(biāo)準(zhǔn)輸出為杜比5.1聲道數(shù)字格式。

        高清視頻有常見(jiàn)的三種分辨率，分別是：720P（1280×720P）逐行，美國(guó)的部分高清電視臺(tái)主要采用這種格式；1080i（1920×1080i）隔行；1080P（1920×1080P）逐行。網(wǎng)絡(luò)視頻高清資源以720P和1080i最為常見(jiàn)，其中作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清部分，已產(chǎn)品化的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)普遍采用720P和1080P的拍攝標(biāo)準(zhǔn)。

2、存儲(chǔ)要求之大容量，即高清的文件到底有多大？ 
        高清視頻在經(jīng)過(guò)不同的編碼處理以后，依據(jù)碼率不同，而有不同的要求。一般碼率在6-20Mb之間，壓縮效率、壓縮方式不同，所獲得的最終文件大小約為：3-10GB/小時(shí)，因此便產(chǎn)生了對(duì)于存儲(chǔ)大容量的要求。當(dāng)然一般意義上的視頻，壓縮模式不同，占用的存儲(chǔ)空間非常小，這里主要討論一下高清視頻的存儲(chǔ)容量。

        高清視頻的一種應(yīng)用是提供這些高清網(wǎng)絡(luò)視頻資源下載的高清網(wǎng)站，規(guī)模比較小的站點(diǎn)片庫(kù)中也會(huì)有成百上千部電影，這一類的網(wǎng)站在互聯(lián)網(wǎng)上多如牛毛，而每個(gè)站點(diǎn)存儲(chǔ)系統(tǒng)的凈容量要求至少在幾十T，加上某些站點(diǎn)要建立多個(gè)文件映射和下載種子以提高綜合流量，容量就不僅僅是幾十個(gè)T了。

        另一種應(yīng)用是高清視頻監(jiān)控，雖然出于經(jīng)濟(jì)性考慮，此種應(yīng)用中高清監(jiān)控視頻壓縮率會(huì)比較高。目前720P高清視頻攝像資料每小時(shí)視頻錄像可壓縮到3GB左右容量，但由于采集的是高清視頻，而一般的監(jiān)控系統(tǒng)攝像路數(shù)都是幾百乃至上千路，所以這種應(yīng)用將需要更多的存儲(chǔ)設(shè)備和更大的存儲(chǔ)容量。以此為例，按一個(gè)月保存時(shí)間要求計(jì)算，可以得到這樣一個(gè)數(shù)據(jù)：

        3GB/小時(shí)×24小時(shí)×30天×1路=2.16T

        每存儲(chǔ)一路視頻需要2T以上的凈容量，那么計(jì)算一個(gè)擁有500路高清視頻攝像，需要保存30天的監(jiān)控系統(tǒng)所需的最少存儲(chǔ)容量是1PB。[nextpage]

3、存儲(chǔ)要求之高性能 
        眾所周知，除了BT分布式下載結(jié)構(gòu)的網(wǎng)站，支持高清視頻的效果大多是以服務(wù)端大數(shù)據(jù)流量為代價(jià)的。以每路數(shù)據(jù)流為20Mb的高清視頻為例，在千兆單點(diǎn)服務(wù)模式，最多可以容納50路高清視頻同時(shí)播放。當(dāng)然這個(gè)是理論值，實(shí)際上還要考慮網(wǎng)絡(luò)在處理數(shù)據(jù)撞包等任務(wù)時(shí)，消耗網(wǎng)絡(luò)帶寬資源之類的因素。因此，在高清視頻網(wǎng)站考慮服務(wù)時(shí)，首先要考慮向服務(wù)器提供高清視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，擴(kuò)大存儲(chǔ)系統(tǒng)的帶寬，速度才能得到有效的提升。在高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，存儲(chǔ)的傳輸速率要求會(huì)隨著監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模呈正比增長(zhǎng)。

4、存儲(chǔ)要求之可靠性 
        從高清視頻文件對(duì)用戶的重要性來(lái)講有幾個(gè)不同的層次：一般安全性用戶、中度安全性用戶、重要視頻數(shù)據(jù)用戶。

        作為一般安全性用戶，主要是指一些以分布式下載的高清電影網(wǎng)站，他們對(duì)于高清數(shù)據(jù)安全性要求相對(duì)不高。偶爾存儲(chǔ)系統(tǒng)離線，并不會(huì)對(duì)整個(gè)體系造成太大影響，但是對(duì)于數(shù)據(jù)的完整性要求比較高。

        中度安全性用戶，如一些大型高清視頻在線網(wǎng)站、交互網(wǎng)站等，要求高清視頻數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性、交互性特點(diǎn)的，以及關(guān)鍵性的高清視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，都屬于中度安全要求的用戶。他們對(duì)于高清視頻存儲(chǔ)安全性的要求，是實(shí)時(shí)性和可恢復(fù)性。

        重要視頻數(shù)據(jù)用戶，比如高清視頻監(jiān)控圖像、媒體資訊制作內(nèi)容等都屬于重要視頻數(shù)據(jù)類型，這類用戶對(duì)高清視頻存儲(chǔ)安全的要求是實(shí)時(shí)性、冗余性和不間斷性。

        綜上所述，對(duì)于中度安全用戶和重要視頻數(shù)據(jù)用戶對(duì)后端存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性要求較高，需要保證系統(tǒng)7×24小時(shí)不間斷運(yùn)營(yíng)。

高清特色網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)解決方案
媒體資訊高清網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)解決方案
1、系統(tǒng)說(shuō)明 
        在媒資系統(tǒng)中應(yīng)用的存儲(chǔ)系統(tǒng)，首先要解決的是文件的系統(tǒng)共享，多任務(wù)訪問(wèn)，和訪問(wèn)效率問(wèn)題。

        現(xiàn)階段在媒資的應(yīng)用中，從外景拍攝的資料到攝影棚的復(fù)合視音頻，無(wú)不是高清片源，即便是原始?xì)w檔的錄像資料，也都是以DV、DV-COM等。此類的視頻資料單個(gè)復(fù)合流的數(shù)據(jù)量大，因此對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)整體的效率尤為重視。

        部分資料在管理系統(tǒng)、片源審核系統(tǒng)、視頻采編播系統(tǒng)、配音合成系統(tǒng)等眾多視頻系統(tǒng)之間要求共享。由于不同應(yīng)用系統(tǒng)可能會(huì)是多種不同的操作系統(tǒng)的主機(jī)，因此在文件系統(tǒng)的共用特性上有極高要求。

        在該媒體資訊高清網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)解決方案中，主要采用了獨(dú)立的硬件構(gòu)架、安全的文件系統(tǒng)、IP的開(kāi)放構(gòu)架、高速的聚合帶寬。[nextpage]

        該系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

2、系統(tǒng)特點(diǎn)
·全鋼架構(gòu)、堅(jiān)固耐用、結(jié)構(gòu)合理；
·高達(dá)3GB/S的速度；
·陣列支持RAID0/1/5/6/10/JBOD功能；
·大容量，單套系統(tǒng)最大支持80個(gè)SATA/SAS硬盤，高達(dá)80TB的海量存儲(chǔ)；
·維護(hù)簡(jiǎn)便，關(guān)鍵部件均支持熱插拔，即插即用；
·獨(dú)立的存儲(chǔ)系統(tǒng)，在不影響任何應(yīng)用的情況下實(shí)現(xiàn)無(wú)限擴(kuò)展；
·系統(tǒng)良好的散熱設(shè)計(jì)，具有溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速液晶顯示、報(bào)警等功能。

高清視頻監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)解決方案
1、系統(tǒng)說(shuō)明 
        前端高清攝像機(jī)采集到視頻后，通過(guò)內(nèi)部的高清編碼器把高清的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過(guò)視頻監(jiān)控專網(wǎng)傳送到中心，經(jīng)由視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)處理，存于Macrostor高清監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)中。

        由高清監(jiān)控客戶終端發(fā)起請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)處理后，視頻數(shù)據(jù)通過(guò)視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)送至各個(gè)請(qǐng)求的客戶終端提供服務(wù)。

        由于高清監(jiān)控系統(tǒng)的帶寬要求和本身視頻文件的數(shù)據(jù)量比較大，因此在Macrostor高清監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)中采用的接口模式為多鏈路聚合模式，這樣可以盡可能多的管理前端高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

        在一個(gè)中大型高清監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)數(shù)量龐大，因此在擴(kuò)展規(guī)模的形式上，Macrostor高清監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)采用積木化結(jié)構(gòu)，即可隨時(shí)增加存儲(chǔ)系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)帶寬能允許的情況下，最大限度發(fā)揮存儲(chǔ)系統(tǒng)效率。

        與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)相比，高清系統(tǒng)的存儲(chǔ)性能更強(qiáng)大，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的要求更高，每個(gè)獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)不能無(wú)限制的擴(kuò)展。基于Macrostor高清監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠使得系統(tǒng)規(guī)模得到有效的擴(kuò)展，并且在盡可能少設(shè)備數(shù)量的前提下，提高性能。[nextpage]

        該系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2所示。

2、系統(tǒng)特點(diǎn)
·高清專用設(shè)計(jì)：在MacroStor高清專用存儲(chǔ)系統(tǒng)中采用特殊的高效率設(shè)計(jì)，從而使單個(gè)設(shè)備支持的前端設(shè)備更多；
·直寫存儲(chǔ)技術(shù)：高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)到存儲(chǔ)系統(tǒng)之間，采用無(wú)障礙連接，由此可使故障率降低；
·可擴(kuò)展技術(shù)：積木化設(shè)計(jì)的思路，在擴(kuò)展的方式上靈活多變，使得整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)?？煽?，并且升級(jí)更簡(jiǎn)單；
·開(kāi)放的兼容性：對(duì)于主流廠商生產(chǎn)的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，均能支持。

大規(guī)模高清存儲(chǔ)集群解決方案
1、系統(tǒng)說(shuō)明 
        作為大規(guī)模高清存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以應(yīng)用在大型視頻網(wǎng)站，對(duì)性能的要求非常高。在多服務(wù)器做集群模式的條件下，要求支持最大帶寬運(yùn)行，如果采用普通的存儲(chǔ)系統(tǒng)，那么存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)交換性能就成了瓶頸。

        采用高清集群存儲(chǔ)系統(tǒng)，主要能解決在多集群服務(wù)器模式下，同時(shí)訪問(wèn)的大瞬間數(shù)據(jù)量的問(wèn)題，并且在整個(gè)交互式高清網(wǎng)站的擴(kuò)展需求會(huì)比較強(qiáng)烈，在一定周期內(nèi)會(huì)有爆炸性增長(zhǎng)。該高清集群存儲(chǔ)系統(tǒng)，可以逐步擴(kuò)展容量而不用改變結(jié)構(gòu)，擴(kuò)容的同時(shí)可以不用停機(jī)，維護(hù)特性極強(qiáng)，對(duì)于網(wǎng)站逐步投資和逐步擴(kuò)容的需求可以完美解決。

        該系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖3所示。

[nextpage]2、系統(tǒng)特點(diǎn)
·高性能，可以突破5GB/秒的數(shù)據(jù)量；
·高可擴(kuò)展性，而且規(guī)模增加的同時(shí)性能也得到提升；
·良好的兼容性，兼容所有主流操作系統(tǒng)；
·高可靠性設(shè)計(jì)，具有多重的安全冗余機(jī)制，使得整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)允許任何單點(diǎn)故障產(chǎn)生而不影響其它應(yīng)用；
·海量存儲(chǔ)，系統(tǒng)可在無(wú)需停機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)隨需擴(kuò)展，最大存儲(chǔ)容量高達(dá)64PB；
·應(yīng)用范圍廣，不僅可用于大型高清在線網(wǎng)站，還可在功能上打破互聯(lián)網(wǎng)用戶上傳容量限制，充分滿足高清視頻資源爆炸性增長(zhǎng)的存儲(chǔ)需要。

高清網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)的發(fā)展趨勢(shì) 
        從高清誕生以來(lái)的發(fā)展歷程可以看到，作為高清的網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)，初期主要是隨著高清電影，網(wǎng)上電影資源下載的發(fā)展而應(yīng)用。未來(lái)大量高清影片資源將在網(wǎng)絡(luò)上不斷涌現(xiàn)，高清存儲(chǔ)的容量也將飛速膨脹，從個(gè)人電腦的幾個(gè)、幾十個(gè)TB，到電影網(wǎng)站的幾百TB，這些都需要專業(yè)的存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)支撐。進(jìn)而，隨著互聯(lián)網(wǎng)性能的穩(wěn)步提升，高清交互式多媒體業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，現(xiàn)在火爆的視頻互動(dòng)網(wǎng)站，將隨著民用高清視頻拍攝設(shè)備的逐步普及，從標(biāo)清，逐步“進(jìn)化”到高清時(shí)代，作為此類媒體的存儲(chǔ)介質(zhì)，高性能、大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)將大行其道，得以更廣泛的應(yīng)用。

        對(duì)于一些涉及公共安全的視頻監(jiān)控應(yīng)用部門，如公檢法、交通、城管等，原有標(biāo)清技術(shù)清晰度將漸漸不能滿足需要，它們對(duì)于目標(biāo)的監(jiān)控要求更加清晰有效、對(duì)于錄像的回放更加重視細(xì)節(jié)的再現(xiàn)，尤其重要的是智能視頻分析的需要。因此，需要更高的視頻分辨率，“高清化”改造勢(shì)在必行。同時(shí)，隨著高清技術(shù)的普及，高清監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，制造成本相應(yīng)大幅降低。所以不久的將來(lái)，在高清應(yīng)用和高清前端設(shè)備廠商的共同推動(dòng)下，監(jiān)控系統(tǒng)的高清標(biāo)準(zhǔn)將作為新的標(biāo)準(zhǔn)，得以全面推廣和普及。由此產(chǎn)生的連鎖反應(yīng)就是，相應(yīng)的存儲(chǔ)空間需求更大，存儲(chǔ)性能更高，支持高清視頻監(jiān)控點(diǎn)的路數(shù)更多，大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級(jí)的存儲(chǔ)解決方案將得到普遍應(yīng)用，從而帶動(dòng)高清視頻存儲(chǔ)向規(guī)模化、高速化、集成化方向發(fā)展。（本文作者周子眾現(xiàn)任職于北京威視數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司）