隨著IT網絡技術的蓬勃發(fā)展和視頻監(jiān)控數字化、網絡化、智能化的逐漸成熟，視頻監(jiān)控前端攝像機視頻采集技術也在飛速發(fā)展，從早期的10萬像素到今天的200萬、500萬像素，視頻清晰度越來越高，用戶從看得見、看得清，到看得明白，視頻畫面中的信息越來越豐富。

　　高清視頻數據存儲技術現(xiàn)狀

　　高清監(jiān)控系統(tǒng)中，數據存儲是視頻監(jiān)控中重要的一個環(huán)節(jié)，網絡化、智能化的存儲技術在監(jiān)控系統(tǒng)中已發(fā)揮著越來越重要的作用。

　　海量存儲空間

　　高清監(jiān)控應用的前端高清攝像機分辨率多為高清720P(HD)和全高清1080P或1080i(Full- HD)，傳輸幀率為每秒25幀，高清視頻在經過H.264或Mpeg4不同壓縮編碼方式處理后，一般碼率在4-20Mb/s之間，則一路高清視頻每小時將產生2-10GB的數據量。監(jiān)控數據一般要求7×24小時業(yè)務連續(xù)存儲，存儲時間從十天半月到一月，甚至一年，數據存儲量與時間呈線性增長。安防監(jiān)控遍及城市各個角落，監(jiān)控路數幾千至萬，存儲容量將達到數PB級。

　　網絡環(huán)境與系統(tǒng)穩(wěn)定性

　　在網絡環(huán)境復雜的情況下，存儲系統(tǒng)的穩(wěn)定性就顯得尤為重要。存儲系統(tǒng)與監(jiān)控平臺、前端編碼設備的結合，從多方面提高了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證監(jiān)控業(yè)務的持續(xù)性。網絡環(huán)境是監(jiān)控系統(tǒng)向數字化、網絡化方向發(fā)展的基礎，基于IP網絡的存儲技術將在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展過程中發(fā)揮不可替代的作用。

　　高性能

　　存儲系統(tǒng)的性能，從監(jiān)控應用上來說，主要表現(xiàn)為支持前端并發(fā)寫入的路數、支持平臺管理的能力，即文件檢索的時間延遲、視頻回放的并發(fā)路數等。高清監(jiān)控應用對帶寬、數據處理能力、緩存等都有很大影響，要求存儲系統(tǒng)針對多路并發(fā)寫入的監(jiān)控應用性能進行優(yōu)化。管理平臺對存儲系統(tǒng)數據的管理，同樣對設備響應IO、處理能力等提出高要求。

　　智能化存儲

　　現(xiàn)今的監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控平臺的應用將越來越深入和普及，存儲系統(tǒng)中保存監(jiān)控視頻數據的利用率也會越來越高。從最初只用于歷史視頻的查看，發(fā)展到對監(jiān)控視頻的智能化分析，及與報警系統(tǒng)聯(lián)動等，這些智能化應用都對存儲系統(tǒng)的設備響應IO、處理能力等提出了更高的要求。

　　國際化標準

　　用戶在面對眾多監(jiān)控設備廠商的產品時，如何構建一套完整的監(jiān)控體系，對眾多設備進行統(tǒng)一維護，成為用戶的難題。ONVIF和PSIA作為目前影響最大的國際標準，可以通過標準協(xié)議對繁雜的監(jiān)控設備進行統(tǒng)一的規(guī)劃和管理。存儲系統(tǒng)作為監(jiān)控系統(tǒng)中重要的一環(huán)，也就要求存儲系統(tǒng)能夠支持國際化標準。

　　監(jiān)控通用存儲技術

　　DVR存儲

　　編解碼器內部存儲——DVR存儲是目前最常見的一種存儲模式，用設備內置硬盤存放視頻數據，編解碼器直接掛接硬盤最多可達8片。同時DVR集成了很多視頻監(jiān)控應用功能，如報警控制、云臺鏡頭控制、編解碼等。該模式有以下特點。

　　技術成熟，價格便宜，簡單易用，通過遙控器和鍵盤就可以操作;磁盤空間順序寫入，無RAID冗余。適合于小規(guī)模分布式部署。

　　編解碼器擴展存儲

　　編解碼器擴展存儲，通過編解碼器的外部存儲接口連接，主要采用SATA、USB或者iSCSI、NAS等存儲協(xié)議進行擴展。其中采用SATA和USB等直連方式時，存儲空間不能共享，只能被所連接的編碼器使用，并且擴展能力有限;采用iSCSI、NAS存儲協(xié)議擴展時，屬于網絡存儲范疇，存儲系統(tǒng)可以被網絡中所有編碼器共享使用，同時可以實現(xiàn)在線無縫擴展。

　　這種方式可以實現(xiàn)編解碼器容量的再擴展，適合于中小規(guī)模的部署，且監(jiān)控視頻數據通過RAID技術在可靠性上得到了一定保證。編碼器直連擴展存儲系統(tǒng)的存儲空間利用率較低，容易造成空間浪費，此外對網絡要求也頗高。

　　中心存儲

　　視頻服務器連接前端編解碼器，將視頻數據存放到存儲設備上。視頻服務器和存儲設備之間可以通過iSCSI、NAS、FC等協(xié)議連接，中心存儲方式適合于大中型平臺的部署。

　　中心存儲方式中，視頻服務器使用標準存儲協(xié)議(iSCSI、NAS)掛載后端的網絡存儲產品，這樣的存儲方式具有良好的擴展能力和可管理性，具備高性能價格比。在平安城市等大型監(jiān)控系統(tǒng)應用中采用該模式較多。

　　高清視頻數據存儲專用技術和發(fā)展趨勢

　　流存儲技術

　　近幾年安防監(jiān)控行業(yè)對存儲產品的需求急劇上升，IP SAN存儲以其高性價比、兼容性等方面優(yōu)勢在監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛應用。但隨著項目規(guī)模的擴大、高清前端的使用，視頻服務器易成為整個系統(tǒng)的性能瓶頸，視頻服務器的處理能力有限，外部有幾百路甚至上千路視頻需要并發(fā)寫入時易形成處理瓶頸。視頻服務器在監(jiān)控系統(tǒng)中易形成單點故障，負責寫入/讀取的服務器一旦失效，將中斷整個存儲系統(tǒng)業(yè)務。

　　在監(jiān)控產品、監(jiān)控平臺系統(tǒng)與存儲產品相集成化的過程中，新的技術發(fā)展方向也逐漸顯現(xiàn)出來。如將存儲技術和監(jiān)控應用緊密結合的流存儲系統(tǒng)即是該技術模式的典型代表。

　　流存儲解決方案典型特點

　　· 流存儲通過流媒體協(xié)議從編解碼器直接獲取錄像文件，省去存儲服務器成本，避免服務器形成單點故障和性能瓶頸;

　　· 流存儲具備獨特的快速索引方式，最大限度精簡檢索深度，精確定位，提高檢索效率;

　　· 在流存儲應用模式下，該存儲系統(tǒng)通過視頻流協(xié)議和策略負責從前端編碼設備直接取流，支持客戶端、平臺直接接入，實現(xiàn)對監(jiān)控數據的直接下載、檢索、瀏覽和回放等。

　　此外，還具備存儲系統(tǒng)功能，包括RAID管理、配置、報警等功能。其工作原理見圖1。

圖1 流媒體系統(tǒng)拓撲圖

　　流存儲方案優(yōu)勢

　　· 專用存儲系統(tǒng)，從底層徹底解決監(jiān)控存儲特有的存儲問題，例如因突然斷電斷網而引起的文件系統(tǒng)損壞，造成視頻圖像無法調用或者錄像的問題;

　　· 針對視頻監(jiān)控性能優(yōu)化，提高視頻并發(fā)寫入性能，也為智能化存儲應用提供性能基礎;

　　· 不需要存儲服務器，減少了服務器單故障點和性能瓶頸，例如檢索視頻圖像慢，回看相應時間慢的問題，以及反復覆蓋寫后，存儲性能下降的問題;同時也降低了集成商成本開銷;

　　· 與平臺、前端編碼設備相結合，提供斷網錄像、多碼流錄像、監(jiān)控視頻雙備份、N+1整機熱備等多種存儲模式，保證網絡不穩(wěn)定的情況下監(jiān)控業(yè)務不中斷。

　　· 支持國際標準ONVIF和PSIA，可通過國際標準協(xié)議接入前端和平臺。

　　流存儲解決了傳統(tǒng)存儲的不足，是視頻監(jiān)控技術和存儲技術的完美結合。目前，已有廠商不僅將流存儲產品與自有品牌前端及平臺軟件進行整合，同時還與國內其它主流前端設備及監(jiān)控平臺進行整合，以期實現(xiàn)了存儲產品更大范圍的兼容應用。

　　云存儲技術

　　云計算是信息技術發(fā)展新趨勢，云存儲是在云計算概念上延伸和發(fā)展出來的一個新概念，是一個以數據存儲和管理為核心的云計算系統(tǒng)。云存儲系統(tǒng)中，所有設備對使用者來講都是完全透明的，任何地方、任何一個經過授權的使用者都可以通過一根接入線纜與云存儲連接，對云存儲進行數據訪問。作為存儲應用的主要陣地，視頻監(jiān)控對于云存儲的需求也十分強烈。系統(tǒng)構成見圖2。

圖2 云存儲系統(tǒng)拓撲圖

　　云存儲在視頻監(jiān)控領域的應用，主旨是提高整體監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證監(jiān)控業(yè)務的延續(xù)性，提供更高的存儲性能。在各大存儲廠商紛紛推出自己云存儲解決方案的時候，用戶所面臨的問題是如何將云存儲模式應用到監(jiān)控系統(tǒng)中。

　　譬如，業(yè)內有研發(fā)實力的廠商經參考云計算架構，并結合自身在監(jiān)控行業(yè)的技術優(yōu)勢，提出了自主的視頻監(jiān)控云存儲系統(tǒng)架構。

　　· 物理存儲層：由標準的物理設備組成;

　　· 存儲協(xié)議層：支持標準塊傳輸協(xié)議/文件傳輸協(xié)議/流媒體傳輸協(xié)議;

　　· 云存儲文件系統(tǒng)層：虛擬化分布式文件系統(tǒng)，映射物理存儲層的存儲空間，實現(xiàn)數據存儲和調用等。組建海量云存儲資源池，并實現(xiàn)線性在線擴容和全局動態(tài)管理;

　　· 云存儲管理層：上層服務響應，完成數據讀寫;系統(tǒng)虛擬化統(tǒng)一管理;實現(xiàn)智能負載均衡;

　　· 云存儲接口層：統(tǒng)一對外服務接口，提供錄像、檢索、報警等接口給上層應用;

　　· 應用層：監(jiān)控系統(tǒng)中錄像、檢索、智能分析等各種監(jiān)控應用。

　　云存儲方案優(yōu)勢

　　1、擴展性

　　傳統(tǒng)的存儲技術多用于存儲PB級以下的數據。若采用傳統(tǒng)的存儲架構，當容量需求增加時，就要添加新的存儲陣列。隨著需要管理的陣列數量不斷增加，存儲環(huán)境變得日益復雜，管理難度更大，需要更高的運營成本。

　　2、可靠性

　　管理服務器采用雙機熱備機制，數據實時同步，在其中一臺管理服務器出現(xiàn)宕機的情況下，另外一臺管理服務器接管所有工作。避免由于單點故障帶來整個集群癱瘓，保障了業(yè)務的連續(xù)性。

　　3、高性能

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)為多路碼流并發(fā)寫入，對存儲系統(tǒng)不僅僅形成帶寬壓力，同時對內部磁盤造成大量并發(fā)IO的壓力，所配置的存儲設備必須滿足實際應用的性能要求。

　　存儲系統(tǒng)采用智能負載均衡技術，自動調配視頻數據存儲位置，實現(xiàn)存儲設備性能高效利用，整體系統(tǒng)提供更高的并發(fā)能力。

　　4、可管理性

　　海量存儲系統(tǒng)中要求設備和數據都具有高效合理的管理性。

　　設備的可管理性屬于網管需求，設備數量眾多時完全獨立的管理方式無法滿足應用要求。要求所有設備必須提供集中管理、狀態(tài)查看和參數配置和集中監(jiān)控等功能，并具有二次開發(fā)能力。

　　數據的可管理性屬于應用需求，包括對數據虛擬化空間的分配，數據的搜索定位，重要數據的備份等等。