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安全防范系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控存儲技術

來源：互聯(lián)網 發(fā)布時間：2010/12/31
　　　作為安全防范系統(tǒng)的重要組成部分--視頻監(jiān)控系統(tǒng)，一直以來，備受廣大用戶和各大廠家的關注。從早期的模擬系統(tǒng)發(fā)展到今天的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控行業(yè)正面臨著一次前所未有的變革，呈現(xiàn)出以由“弱電集成商”唱主角向以“IT系統(tǒng)集成商”為主力的趨勢。網絡設備生產商、網絡存儲設備生產商、數字化編解碼器生產商的介入，促成構成視頻監(jiān)控系統(tǒng)的各組成部分(采集、編碼、傳輸、存儲)正在向“智能化、網格化”的方向發(fā)展。隨著一些新技術、新架構、新產品的大規(guī)模使用，視頻監(jiān)控技術發(fā)生了“質”的轉變，沖突與挑戰(zhàn)，風險與機遇，視頻監(jiān)控迎來了新的發(fā)展“春天”。
　　傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控圖像存儲方式從早期的硬盤錄像機的機內硬盤存儲到外接磁盤柜存儲，直接連接存儲(DAS)、網絡附加存儲(NAS)、存儲區(qū)域網絡(SAN)等名詞讓人眼花繚亂，各種存儲解決之道到底孰優(yōu)孰劣呢?本文進行逐一分析。
　　一、傳統(tǒng)的數字硬盤錄像機(DVR)的硬盤存儲解決技術
　　目前，DVR有兩種主流產品：PC式DVR或嵌入式DVR。由于成本原因，DVR視頻數據的存儲結構大多使用IDE硬盤和E-IDE硬盤總線(BUS)完成硬盤控制和擴展功能。DVR根據硬盤地址順序規(guī)劃邏輯盤符。圖像數據根據盤符順序，依次寫入硬盤。因此在任何時候，某塊硬盤都會處在巨大壓力中，(完成圖像數據的寫入和相應客戶的圖像檢索要求)。如果圖像質量和實時性要求高，就會造成數據量急劇加大。
　　DVR硬盤存儲需要解決的問題，DVR并非專業(yè)的存儲產品，在振動、散熱、硬盤保護等方面均未考慮，主要表現(xiàn)在：(1)穩(wěn)定性差：采取硬盤順序儲存的方式，在任何時候，某塊硬盤都會處在巨大壓力中，故障率高。(2)安全性差：硬盤保護方面未做考慮，硬盤損壞后數據丟失不可恢復，風險大;(3)管理困難：數據分散，無法統(tǒng)一管理，內防內控管理不易;(4)維護困難：硬盤不支持在線熱拔插。(5)擴展性差：靠系統(tǒng)本身自帶硬盤存儲容量小，存儲容量無法在線擴容。(6)不滿足實戰(zhàn)需求：靠系統(tǒng)本身自帶硬盤存儲容量小，高質量圖像質量下存儲時間太少，不滿足用戶日益提高的存儲時間的要求。(7)難以實現(xiàn)視頻圖像的集中檢索和查閱，無法滿足后期對“視頻信息綜合利用”。的應用需求。
　　DVR模式由于其成本低廉的原因，比較適合用于對數據存放安全要求不高，數據量少的小規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)。
　　二、DAS的存儲解決技術
　　DAS(DirectAttachedStorage直接附加存儲)存儲架構是比較早的存儲形式。在視頻監(jiān)控應用中，它是通過硬盤錄像機或服務器，直接連接磁盤陣列柜實現(xiàn)存儲的模式。主要包括PC式DVR+DAS的存儲解決方案和嵌入式DVR+服務器+DAS的存儲解決方案兩種。
　　DAS的存儲解決方案的問題：(1)擴展性差：在保證存儲系統(tǒng)性能的前提下，一般一臺服務器只能連接兩臺陣列，其擴展性無法滿足大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)產生的海量數據存儲需要;(2)資源利用率低，無法實現(xiàn)存儲資源的共享：DAS方式的存儲使得存儲空間無法充分利用，存在浪費。不同的應用服務器面對的存儲數據量是不一致的，同時業(yè)務發(fā)展的狀況也決定著存儲數據量的不斷變化。因此，出現(xiàn)了部分應用的存儲空間不夠用，另一些卻有大量的存儲空間閑置的不均衡情況;(3)可管理性：管理分散繁瑣，無法集中;(4)異構化嚴重：DAS方式使得企業(yè)在不同階段采購了不同型號不同廠商的存儲設備，設備之間異構化現(xiàn)象嚴重，維護成本居高不下。
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　　三、NAS存儲技術
　　NAS(NetworkAttachedStorage一網絡附加存儲)，是一種文件共享服務。擁有自己的文件系統(tǒng)，通過NFS或CIFS對外提供文件訪問服務：NAS設備提供統(tǒng)一的存儲空間，是基于“文件級”的存儲方式。今天，NAS和SAN不僅各有應用場合，也相互結合，IP存儲的發(fā)展讓SAN和NAS進一步融合到設備級。
　　四、采用流媒體服務器后搭建SAN的存儲解決技術
　　SAN(StorageAeraNetwork)存儲區(qū)域網絡，是一種通過網絡方式連接存儲設備和應用服務器的存儲構架，是基于“數據塊級”的存儲方式，分為FCSAN和IPSAN。
　　1、SAN的方案具備前幾種方案所沒有的優(yōu)點
　　(1)設備整合，多臺服務器可以通過存儲網絡同時訪問后端存儲系統(tǒng)，不必為每臺服務器單獨購買存儲設備，降低存儲設備異構化程度，減輕維護工作量，降低維護費用;(2)數據集中，不同應用和服務器的數據實現(xiàn)了物理上的集中，空間調整和數據復制等工作可以在一臺設備上完成，大大提高了存儲資源利用率;(3)建設SAN可以降低總體擁有成本，整合存儲設備和集中管理數據，大大降低了用戶重復投資和長期管理維護的開銷。
　　2、采用服務器后搭建SAN(FC或IPSAN)存儲方式的問題
　　解決FCSAN存儲的問題有以下幾點：(1)FC作為一個強調效率但缺乏管理功能的協(xié)議，其兼容性、可管理性遠低于IP;(2)成本高昂，F(xiàn)C交換機、FCHBA卡相比以太網交換機、普通網卡價格高昂，連接復雜;(3)由于FC協(xié)議的封閉性，了解和掌握的人員較少，需專業(yè)技術人員進行支持，后期維護成本高。
　　IPSAN存儲的優(yōu)勢有：(1)具有良好的性價比;(2)無需復雜的連接設備，安裝調試簡單，插上網線就能用;(3)IP-SAN的管理人員完全可以由網絡管理員兼任，維護管理成本低。但是無論是采用服務器后搭建FCSAN+流媒體轉發(fā)服務器或者PSAN+流媒體轉發(fā)服務器的方式，流媒體轉發(fā)服務器由于既要完成視頻流的“打包”存儲又要實現(xiàn)視頻流的實時轉發(fā)，其性能受限于流媒體服務器的硬件資源，無論是視頻數據的存儲還是視頻圖像的調閱都會形成整個系統(tǒng)的“瓶頸”，出現(xiàn)時延。
　　對于視頻監(jiān)控的數據來說，由于網絡視頻監(jiān)控是基于網絡的音視頻流傳輸，在大量音視頻流傳輸的情況下會對視頻監(jiān)控管理服務器的性能產生很大影9向，數據越多，視頻監(jiān)控管理服務器對IfO操作的調度和緩存的管理就變得越復雜，往往會出現(xiàn)多臺攝像頭對單臺服務器，多臺服務器對一臺后端存儲設備的情況，對存儲設備的頻繁訪問以及多個攝像頭多個服務器的存儲需求，需要占用大量的資源，影響了其處理能力。
　　從監(jiān)控設備上來說，隨著攝像頭的增加，高清攝像頭的應用，以及越來越高的文件存儲期限，存儲設備是否能夠在未來很長一段時間滿足需求存儲的增長也是必須要解決的問題。因此視頻監(jiān)控的存儲設備至少需要滿足高性能、高容量、高可靠性、擴展性好的特點。于是我們看到，網絡視頻存儲已經成為大規(guī)模的視頻監(jiān)控存儲的最佳選擇。
　　目前，我國企業(yè)較早看到了這一趨勢，融合了既有的主網絡技術，又推出新視頻監(jiān)控存儲技術，并具有三大特點：
　　(1)端到端的存儲
　　消除數據存取流程中的瓶頸;數據從視頻編碼設備直接寫入存儲池，無需服務器轉換—端到端的網絡存儲，避免流媒體服務器的啞鈴效應;視頻流的轉發(fā)通過交換機強大的背板交換功能實現(xiàn)—端到端的實時瀏覽，提高效率;實時監(jiān)視和存儲數據流分離;服務器只處理信令交換和控制，沒有數據流經過，檢索、查詢、點播、回放時延極短。
　　(2)特動態(tài)擴容
　　刪除攝像機數據記錄時，為該攝像機分配的存儲資源將被回收;當攝像機需要存儲的資源溢滿時，系統(tǒng)動態(tài)地分配一個新增的資源;添加攝像機時，系統(tǒng)將動態(tài)地分配一個空間供其存放數據;整個系統(tǒng)更具彈性架構，系統(tǒng)擴容升級、存儲資源調整更加方便快捷，無需消耗大量人力、物力。
　　(3)易管理
　　設備統(tǒng)一管理，資源統(tǒng)一調度，集中的管理平臺監(jiān)視全網設備(編解碼器、交換機、存儲)的運行狀態(tài);多臺存儲設備構建的存儲池可統(tǒng)一管理，不但可以管理存儲設備，還可以管理存儲的邏輯空間，包括了解某臺設備分配了哪些存儲資源，資源的容量、狀態(tài)等。
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