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安全防范系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)

來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時(shí)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(lái)，備受廣大用戶(hù)和各大廠(chǎng)家的關(guān)注。從早期的模擬系統(tǒng)發(fā)展到今天的網(wǎng)絡(luò)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(shì)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備生產(chǎn)商、數(shù)字化編解碼器生產(chǎn)商的介入，促成構(gòu)成視頻監(jiān)控系統(tǒng)的各組成部分(采集、編碼、傳輸、存儲(chǔ))正在向“智能化、網(wǎng)格化”的方向發(fā)展。隨著一些新技術(shù)、新架構(gòu)、新產(chǎn)品的大規(guī)模使用，視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)生了“質(zhì)”的轉(zhuǎn)變，沖突與挑戰(zhàn)，風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇，視頻監(jiān)控迎來(lái)了新的發(fā)展“春天”。
　　傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控圖像存儲(chǔ)方式從早期的硬盤(pán)錄像機(jī)的機(jī)內(nèi)硬盤(pán)存儲(chǔ)到外接磁盤(pán)柜存儲(chǔ)，直接連接存儲(chǔ)(DAS)、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)(NAS)、存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)等名詞讓人眼花繚亂，各種存儲(chǔ)解決之道到底孰優(yōu)孰劣呢?本文進(jìn)行逐一分析。
　　一、傳統(tǒng)的數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)(DVR)的硬盤(pán)存儲(chǔ)解決技術(shù)
　　目前，DVR有兩種主流產(chǎn)品：PC式DVR或嵌入式DVR。由于成本原因，DVR視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)大多使用IDE硬盤(pán)和E-IDE硬盤(pán)總線(xiàn)(BUS)完成硬盤(pán)控制和擴(kuò)展功能。DVR根據(jù)硬盤(pán)地址順序規(guī)劃邏輯盤(pán)符。圖像數(shù)據(jù)根據(jù)盤(pán)符順序，依次寫(xiě)入硬盤(pán)。因此在任何時(shí)候，某塊硬盤(pán)都會(huì)處在巨大壓力中，(完成圖像數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和相應(yīng)客戶(hù)的圖像檢索要求)。如果圖像質(zhì)量和實(shí)時(shí)性要求高，就會(huì)造成數(shù)據(jù)量急劇加大。
　　DVR硬盤(pán)存儲(chǔ)需要解決的問(wèn)題，DVR并非專(zhuān)業(yè)的存儲(chǔ)產(chǎn)品，在振動(dòng)、散熱、硬盤(pán)保護(hù)等方面均未考慮，主要表現(xiàn)在：(1)穩(wěn)定性差：采取硬盤(pán)順序儲(chǔ)存的方式，在任何時(shí)候，某塊硬盤(pán)都會(huì)處在巨大壓力中，故障率高。(2)安全性差：硬盤(pán)保護(hù)方面未做考慮，硬盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)丟失不可恢復(fù)，風(fēng)險(xiǎn)大;(3)管理困難：數(shù)據(jù)分散，無(wú)法統(tǒng)一管理，內(nèi)防內(nèi)控管理不易;(4)維護(hù)困難：硬盤(pán)不支持在線(xiàn)熱拔插。(5)擴(kuò)展性差：靠系統(tǒng)本身自帶硬盤(pán)存儲(chǔ)容量小，存儲(chǔ)容量無(wú)法在線(xiàn)擴(kuò)容。(6)不滿(mǎn)足實(shí)戰(zhàn)需求：靠系統(tǒng)本身自帶硬盤(pán)存儲(chǔ)容量小，高質(zhì)量圖像質(zhì)量下存儲(chǔ)時(shí)間太少，不滿(mǎn)足用戶(hù)日益提高的存儲(chǔ)時(shí)間的要求。(7)難以實(shí)現(xiàn)視頻圖像的集中檢索和查閱，無(wú)法滿(mǎn)足后期對(duì)“視頻信息綜合利用”。的應(yīng)用需求。
　　DVR模式由于其成本低廉的原因，比較適合用于對(duì)數(shù)據(jù)存放安全要求不高，數(shù)據(jù)量少的小規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)。
　　二、DAS的存儲(chǔ)解決技術(shù)
　　DAS(DirectAttachedStorage直接附加存儲(chǔ))存儲(chǔ)架構(gòu)是比較早的存儲(chǔ)形式。在視頻監(jiān)控應(yīng)用中，它是通過(guò)硬盤(pán)錄像機(jī)或服務(wù)器，直接連接磁盤(pán)陣列柜實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的模式。主要包括PC式DVR+DAS的存儲(chǔ)解決方案和嵌入式DVR+服務(wù)器+DAS的存儲(chǔ)解決方案兩種。
　　DAS的存儲(chǔ)解決方案的問(wèn)題：(1)擴(kuò)展性差：在保證存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的前提下，一般一臺(tái)服務(wù)器只能連接兩臺(tái)陣列，其擴(kuò)展性無(wú)法滿(mǎn)足大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要;(2)資源利用率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的共享：DAS方式的存儲(chǔ)使得存儲(chǔ)空間無(wú)法充分利用，存在浪費(fèi)。不同的應(yīng)用服務(wù)器面對(duì)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量是不一致的，同時(shí)業(yè)務(wù)發(fā)展的狀況也決定著存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的不斷變化。因此，出現(xiàn)了部分應(yīng)用的存儲(chǔ)空間不夠用，另一些卻有大量的存儲(chǔ)空間閑置的不均衡情況;(3)可管理性：管理分散繁瑣，無(wú)法集中;(4)異構(gòu)化嚴(yán)重：DAS方式使得企業(yè)在不同階段采購(gòu)了不同型號(hào)不同廠(chǎng)商的存儲(chǔ)設(shè)備，設(shè)備之間異構(gòu)化現(xiàn)象嚴(yán)重，維護(hù)成本居高不下。
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　　三、NAS存儲(chǔ)技術(shù)
　　NAS(NetworkAttachedStorage一網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ))，是一種文件共享服務(wù)。擁有自己的文件系統(tǒng)，通過(guò)NFS或CIFS對(duì)外提供文件訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)：NAS設(shè)備提供統(tǒng)一的存儲(chǔ)空間，是基于“文件級(jí)”的存儲(chǔ)方式。今天，NAS和SAN不僅各有應(yīng)用場(chǎng)合，也相互結(jié)合，IP存儲(chǔ)的發(fā)展讓SAN和NAS進(jìn)一步融合到設(shè)備級(jí)。
　　四、采用流媒體服務(wù)器后搭建SAN的存儲(chǔ)解決技術(shù)
　　SAN(StorageAeraNetwork)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，是一種通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲(chǔ)設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器的存儲(chǔ)構(gòu)架，是基于“數(shù)據(jù)塊級(jí)”的存儲(chǔ)方式，分為FCSAN和IPSAN。
　　1、SAN的方案具備前幾種方案所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)
　　(1)設(shè)備整合，多臺(tái)服務(wù)器可以通過(guò)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)后端存儲(chǔ)系統(tǒng)，不必為每臺(tái)服務(wù)器單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)存儲(chǔ)設(shè)備，降低存儲(chǔ)設(shè)備異構(gòu)化程度，減輕維護(hù)工作量，降低維護(hù)費(fèi)用;(2)數(shù)據(jù)集中，不同應(yīng)用和服務(wù)器的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了物理上的集中，空間調(diào)整和數(shù)據(jù)復(fù)制等工作可以在一臺(tái)設(shè)備上完成，大大提高了存儲(chǔ)資源利用率;(3)建設(shè)SAN可以降低總體擁有成本，整合存儲(chǔ)設(shè)備和集中管理數(shù)據(jù)，大大降低了用戶(hù)重復(fù)投資和長(zhǎng)期管理維護(hù)的開(kāi)銷(xiāo)。
　　2、采用服務(wù)器后搭建SAN(FC或IPSAN)存儲(chǔ)方式的問(wèn)題
　　解決FCSAN存儲(chǔ)的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：(1)FC作為一個(gè)強(qiáng)調(diào)效率但缺乏管理功能的協(xié)議，其兼容性、可管理性遠(yuǎn)低于IP;(2)成本高昂，F(xiàn)C交換機(jī)、FCHBA卡相比以太網(wǎng)交換機(jī)、普通網(wǎng)卡價(jià)格高昂，連接復(fù)雜;(3)由于FC協(xié)議的封閉性，了解和掌握的人員較少，需專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行支持，后期維護(hù)成本高。
　　IPSAN存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)有：(1)具有良好的性?xún)r(jià)比;(2)無(wú)需復(fù)雜的連接設(shè)備，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，插上網(wǎng)線(xiàn)就能用;(3)IP-SAN的管理人員完全可以由網(wǎng)絡(luò)管理員兼任，維護(hù)管理成本低。但是無(wú)論是采用服務(wù)器后搭建FCSAN+流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器或者PSAN+流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的方式，流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器由于既要完成視頻流的“打包”存儲(chǔ)又要實(shí)現(xiàn)視頻流的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)，其性能受限于流媒體服務(wù)器的硬件資源，無(wú)論是視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)還是視頻圖像的調(diào)閱都會(huì)形成整個(gè)系統(tǒng)的“瓶頸”，出現(xiàn)時(shí)延。
　　對(duì)于視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，由于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控是基于網(wǎng)絡(luò)的音視頻流傳輸，在大量音視頻流傳輸?shù)那闆r下會(huì)對(duì)視頻監(jiān)控管理服務(wù)器的性能產(chǎn)生很大影9向，數(shù)據(jù)越多，視頻監(jiān)控管理服務(wù)器對(duì)IfO操作的調(diào)度和緩存的管理就變得越復(fù)雜，往往會(huì)出現(xiàn)多臺(tái)攝像頭對(duì)單臺(tái)服務(wù)器，多臺(tái)服務(wù)器對(duì)一臺(tái)后端存儲(chǔ)設(shè)備的情況，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的頻繁訪(fǎng)問(wèn)以及多個(gè)攝像頭多個(gè)服務(wù)器的存儲(chǔ)需求，需要占用大量的資源，影響了其處理能力。
　　從監(jiān)控設(shè)備上來(lái)說(shuō)，隨著攝像頭的增加，高清攝像頭的應(yīng)用，以及越來(lái)越高的文件存儲(chǔ)期限，存儲(chǔ)設(shè)備是否能夠在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間滿(mǎn)足需求存儲(chǔ)的增長(zhǎng)也是必須要解決的問(wèn)題。因此視頻監(jiān)控的存儲(chǔ)設(shè)備至少需要滿(mǎn)足高性能、高容量、高可靠性、擴(kuò)展性好的特點(diǎn)。于是我們看到，網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)已經(jīng)成為大規(guī)模的視頻監(jiān)控存儲(chǔ)的最佳選擇。
　　目前，我國(guó)企業(yè)較早看到了這一趨勢(shì)，融合了既有的主網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，又推出新視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)，并具有三大特點(diǎn)：
　　(1)端到端的存儲(chǔ)
　　消除數(shù)據(jù)存取流程中的瓶頸;數(shù)據(jù)從視頻編碼設(shè)備直接寫(xiě)入存儲(chǔ)池，無(wú)需服務(wù)器轉(zhuǎn)換—端到端的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，避免流媒體服務(wù)器的啞鈴效應(yīng);視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)通過(guò)交換機(jī)強(qiáng)大的背板交換功能實(shí)現(xiàn)—端到端的實(shí)時(shí)瀏覽，提高效率;實(shí)時(shí)監(jiān)視和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流分離;服務(wù)器只處理信令交換和控制，沒(méi)有數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)，檢索、查詢(xún)、點(diǎn)播、回放時(shí)延極短。
　　(2)特動(dòng)態(tài)擴(kuò)容
　　刪除攝像機(jī)數(shù)據(jù)記錄時(shí)，為該攝像機(jī)分配的存儲(chǔ)資源將被回收;當(dāng)攝像機(jī)需要存儲(chǔ)的資源溢滿(mǎn)時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地分配一個(gè)新增的資源;添加攝像機(jī)時(shí)，系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)地分配一個(gè)空間供其存放數(shù)據(jù);整個(gè)系統(tǒng)更具彈性架構(gòu)，系統(tǒng)擴(kuò)容升級(jí)、存儲(chǔ)資源調(diào)整更加方便快捷，無(wú)需消耗大量人力、物力。
　　(3)易管理
　　設(shè)備統(tǒng)一管理，資源統(tǒng)一調(diào)度，集中的管理平臺(tái)監(jiān)視全網(wǎng)設(shè)備(編解碼器、交換機(jī)、存儲(chǔ))的運(yùn)行狀態(tài);多臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備構(gòu)建的存儲(chǔ)池可統(tǒng)一管理，不但可以管理存儲(chǔ)設(shè)備，還可以管理存儲(chǔ)的邏輯空間，包括了解某臺(tái)設(shè)備分配了哪些存儲(chǔ)資源，資源的容量、狀態(tài)等。
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