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運用在高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲技術

來源：互聯(lián)網 發(fā)布時間：2011/01/05
　　　高清監(jiān)控作為一個系統(tǒng)，只有在包括了前端攝像機、管理平臺、存儲系統(tǒng)、顯示等各個環(huán)節(jié)時才有意義，因此擁有高清整體解決方案不僅僅是單純的高清網絡攝像機?！盁o監(jiān)控，不存儲”是市場對于安防監(jiān)控存儲功能重要性的評價，可以說任何形式的監(jiān)控都是以監(jiān)視和存儲為首要目的。
　　針對時下熱議的高清監(jiān)控系統(tǒng)，除了前端部分外，如何在中間的存儲系統(tǒng)滿足高清需求，使用者如何根據(jù)自己的應用特點來選擇存儲方案，以及目前的高清存儲都面臨哪些難點和挑戰(zhàn)，用戶又該如何去解決這些難點，這些是發(fā)展高清監(jiān)控系統(tǒng)需要解決一系列問題。
　　高清存儲的本質需求
　　前面說了，存儲是監(jiān)控最重要的環(huán)節(jié)之一，那如何來選取合適的高清存儲方案呢?可以從如下幾個方面來考慮。
　　·海量存儲的需求。監(jiān)控數(shù)據(jù)一般起碼是7×24小時連續(xù)工作存儲，而且存放時間從半月，一月，半年甚至增長到1年，數(shù)據(jù)量隨著時間增加呈線性增長。另外，采用高清的數(shù)據(jù)流量，再加上監(jiān)控路數(shù)達到幾千甚至上萬路，那就更是對存儲的數(shù)據(jù)容量提出了更高的要求，這在以前傳統(tǒng)的存儲行業(yè)是難以想象的;
　　·存儲性能的需求。視頻監(jiān)控主要是視頻碼流的持續(xù)寫入，表現(xiàn)性能好壞決定存儲能同時支持多少路碼流(通常每路標清碼流是384Kbps-2Mbps，高清更是達到4M-10Mbps)。在多路并發(fā)寫入數(shù)據(jù)的情況下，對帶寬、數(shù)據(jù)處理能力、緩存等都有很大影響，對存儲需要有專門針對視頻性能的優(yōu)化處理;
　　·海量數(shù)據(jù)的安全性需求。在監(jiān)控視頻的錄像數(shù)據(jù)必須在第一時間就能保證是完好的，必須要做到對錄像數(shù)據(jù)的實時性，不間斷性和冗余性;
　　·集中管理的需求。安防監(jiān)控應用中，由于需要大量存儲設備，存儲設備中的海量數(shù)據(jù)，必須被有效的管理起來，需要對最終使用者的使用提供方便、可靠、透明的支持;
　　·網絡化的需求。TCP/IP網絡是安防監(jiān)控技術向網絡化方向發(fā)展的網絡基礎，基于TCP/IP網絡的存儲技術將在安防監(jiān)控技術網絡化進程中發(fā)揮不可替代的作用。
　　因此從以上種種來看，相對來講高清的存儲方案基本上以集中管理存儲和NVR存儲這兩種方式為主，這也正是我們努力發(fā)展的目標及應用解決方案。
　　適合高清的存儲技術分析
　　大致來講，目前監(jiān)控市場主要存在以下幾種存儲技術。
　　1、DVR存儲。DVR存儲是目前最常見的一種存儲模式，編解碼器設備直接掛接硬盤，目前最多可帶8盤硬盤。但由于編譯碼設備性能的限制，一般采用硬盤順序寫入的模式，沒有應用RAID冗余技術來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的保護。隨著硬盤容量的不斷增大，單片硬盤故障導致關鍵數(shù)據(jù)丟失的幾率在同步增，且DVR性能的局限性也影響了圖像數(shù)據(jù)的共享及分析。
　　2、編碼器外掛存儲設備直連存儲。通過編解碼器的外部存儲接口連接，主要采用SATA、USB、iSCSI和NAS等存儲協(xié)定擴展。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，監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)通過RAID技術在可靠性上得到了一定保證。其中SATA/USB模式采用的直連方式，不能共享并且擴展能力較低。IP網絡(iSCSI和NAS)方式下具有更好的擴展能力和共享能力。由于數(shù)據(jù)的直接寫入，減少了服務器中轉這一環(huán)節(jié)，在性能提升的同時也節(jié)省了用戶的投資，但是這種方式在進行數(shù)據(jù)的轉發(fā)和檢索，容易在轉發(fā)這一環(huán)節(jié)會出現(xiàn)很大瓶頸，且目前直寫通常采用像NAS等存儲方式，由于NAS自身的文件協(xié)議等原因，導致在多節(jié)點并發(fā)寫入數(shù)據(jù)時效率不高。
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　　3、集中管理存儲。服務器連接前端編解碼器，通過流媒體協(xié)議下載數(shù)據(jù)，然后存放到存儲設備上。服務器和存儲設備之間可以通過SAS、iSCSI、NAS、FC協(xié)議連接。集中存儲方式適合于大中型平臺的部署。集中存儲方式中，IP連接模式(iSCSI)和FC連接模式有良好的擴展能力和可管理性，是目前采用較多的方式之一。從實際的部署和效果來講，F(xiàn)C存儲由于強大的性能和數(shù)據(jù)處理能力，在節(jié)點較多的監(jiān)控環(huán)境里較為合適,而IP存儲由于性能和擴展性的限制，在中小型應用中能具備更高的性價比。
　　4、NVR存儲。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，NVR是模擬錄像機和硬盤錄像機的理想升級換代產品，是在原來DVR基礎上實現(xiàn)的免除窗口操作系統(tǒng)和計算機配合的單機獨立操作設備。由于NVR采取高度集成化的芯片技術，擁有先進的數(shù)字化錄像、存儲和重放功能，不需要更換和存儲錄像帶，無需計算機配合和日常維護，因此，能夠實現(xiàn)高分辨率(可達到Full-D1分辨率)、高質量實時監(jiān)控，并且簡單易用。簡單來說，NVR系統(tǒng)將傳統(tǒng)的視頻、音頻及控制信號數(shù)字化，通過NVR設備上的網絡接口，以IP包的形式在網絡上傳輸，在DVR的基礎上，實現(xiàn)了系統(tǒng)的網絡化。
　　這么多種的存儲方案中，哪種更適合于高清監(jiān)控的需要呢，就必須更深層去了解專案的高清存儲具體需求了。以下我們結合NVR存儲和集中管理存儲方案的優(yōu)劣分析為例進行探討。
　　在實際應用當中，盡管NVR系統(tǒng)具有計算機快速處理能力、數(shù)字信息抗干擾能力、便于快速查詢記錄、視頻圖像清晰及單機顯示多路圖像等優(yōu)點。但是，從本質上來講，NVR并沒有解決DVR系統(tǒng)中存在的模擬傳輸?shù)娜毕?，也沒有解決網絡傳輸視頻流后帶來的更多管理問題。實際上，每個NVR形成了一個獨立的監(jiān)控中心，對實現(xiàn)全網絡監(jiān)控帶來了更大的復雜性。在諸如遠程控制、多層級擴展性以及組網能力等方面，都是未來要待解決的技術難點。
　　而在集中管理存儲方面，顯而易見，NVR適用于大規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)，通過強大的管理平臺來應對整個系統(tǒng)進行集中管理，調控及存儲。這也正是技術難點，如何應用一個強大的平臺管理軟件，需要統(tǒng)一相關設備的編碼方式，以及對寬帶傳輸，數(shù)據(jù)處理能力和存儲緩存等各方面的優(yōu)化處理。而在實施過程中，針對大數(shù)據(jù)流量，所需要的大容量存儲硬盤及帶寬成本相當大，如何在成本及效果方面做到平衡，如何滿足具體需求將是直接面對的問題。因此針對這些網絡傳輸，帶寬架設成本，大容量存儲硬盤這些難點或是瓶頸，將是高清監(jiān)控存儲中必然要考慮的因素。
　　高清存儲方案未來發(fā)展方向
　　基于對以上應用的理解，監(jiān)控領域的存儲未來發(fā)展可能還是朝著兩大領域發(fā)展：對于節(jié)點不是太多的中小型應用中，NVR是未來的主要發(fā)展方向;其次是大型的監(jiān)控系統(tǒng)，視頻管理平臺+SAN存儲(以iSCSI存儲為主)是大型監(jiān)控系統(tǒng)的不二選擇。另外高清監(jiān)控系統(tǒng)存在的存儲問題是較多的無用視頻信息也被存儲、傳輸，既浪費了存儲空間又增加了帶寬，因此也需要在存儲設備中加裝智能化的分析模塊，能對一些無用視頻，通過智能分析技術，可采用低碼流等方式進行合適壓縮再存儲，可大大減少存儲空間，同時又緩解了帶寬壓力，因為增加智能化數(shù)據(jù)分析來挖掘存儲有價值信息將是必然趨勢。
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