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視頻監(jiān)控硬盤存儲技術解析

來源：互聯(lián)網 發(fā)布時間：2010/09/16
　    目前，硬盤容量適用于數字硬盤錄像機等音頻視頻應用范疇以及監(jiān)控影像系統(tǒng)，包括數字硬盤錄像機，IP網關和主流監(jiān)視系統(tǒng)等，往往需要硬盤能夠24x7連續(xù)運作，并且相比個人電腦有著更嚴格的要求，例如更高的可靠性和兼容性，更低的能耗，能同時錄制多個音頻或高清晰度視頻流等。而在消費類應用中，數字錄像機必須應對嚴苛的環(huán)境和使用概況，這意味著它們所裝置的硬盤要消耗較少的能源，產生較少熱量以及安靜地運轉，更適合市場的應用需求。
　　硬盤存儲技術優(yōu)勢
　　近年來，隨著安防監(jiān)控產品發(fā)展和市場的特殊要求，硬盤在各方面都表現出了以往所不能相比的亮點。如硬盤在減振靜音方面做的尤為出色，采用獨特的(IntelliSeek)智能尋道技術來優(yōu)化尋道速度，在降低能耗、噪聲和振動的同時，更為有效地控制了傳動器的運轉，對磁頭準確地接觸到下個扇區(qū)讀取新信息起到了至關重要的作用。而在運轉的流暢性方面，硬盤所減低能耗比以往降低60%左右，其尋道操作更加安靜，振動大大減少。其次，SilkStream技術為平滑、連續(xù)的數字視頻錄像和回放作優(yōu)化，可支持多達12路HD視頻流，以及液態(tài)軸承馬達減少噪音并提高可靠性，高級電源管理功能可保證電子元器件提供一流的低功耗以滿足減少功耗的要求和增加可靠性。RampLoad技術可確保硬盤啟動、停轉和不工作時停放磁頭。此外，多層熔鑄的不銹鋼外殼及精準設計的底座，將工作噪音最小化。目前，經測試硬盤制造的噪音低于1Sone(15分貝)，人耳幾乎聽不到任何聲音。目前，硬盤產品的特點可歸納為以下幾點：如可靠性，低功耗、低散熱，和高抗震性等。
　　1.長時間的可靠性
　　(1)業(yè)界領先的1百萬小時MTBF;
　　(2)專為持續(xù)24X7高溫工作的監(jiān)控錄像系統(tǒng)設計(0-70度盤體溫度);
　　(3)SilkStream技術支持流媒體命令，支持ATA7，采用為音視頻錄像和回放優(yōu)化的CCT，為音視頻數據長時間讀寫提供優(yōu)化，提高音視頻讀寫的穩(wěn)定性和可靠性。
　　2.低功耗、低散熱
　　(1)IntelliSeek功能優(yōu)化尋道速度，降低噪音/功耗/振動;
　　(2)1.5安培的超低啟動電流，降低硬盤上電對電源的沖擊。
　　3.高抗振性
　　RampLoad斜坡加載技術使磁頭永遠不接觸盤片，在大幅提高硬盤非工作抗震性的同時，提高長期運轉的可靠性。
　　4.流媒體優(yōu)化
　　流媒體具有連續(xù)性(Continuous)、實時性(Realtime)、時序性三大各點，用來保存安防監(jiān)控記錄視頻是最合適的載體。SilkStream是AV系列硬盤專為流媒體開發(fā)的特色技術，轉為流暢的連續(xù)數字視頻回放進行了優(yōu)化，可同時支持多達12個并發(fā)高清數字視頻流，SilkStream兼容ATA流控制指令集，可為用戶提供標準的流管理和錯誤恢復功能。這項技術可以解決與碎片相關的服務質量問題，因此性能不會隨時間的推移而降低，并且提高硬盤的可靠性，減少現場DVR系統(tǒng)故障并且可以降低硬盤任務負載。
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　　硬盤存儲技術匯總
　　1.Intelliseek-智能尋道技術
　　目前，硬盤擁有獨特的智能尋道技術可主動計算出最優(yōu)化的尋道速度以減少傳動器的倉促運轉，從而降低了噪音與能量消耗。有了智能尋道技術，傳動器的運轉得到有效控制，磁頭能準確地接觸到下個扇區(qū)讀取新信息而不是硬盤存儲技術的在視頻監(jiān)控中的應用匆忙上升并等待硬盤的旋轉。運轉的流暢使尋道操作更加安靜，震動大大減少。安防監(jiān)控領域是一個對產品功耗及硬盤壽命要求較高的領域，而磁盤的機械臂移動速度過快則會造成硬盤的功耗過高，且影響機械臂的壽命，增加故障機率。
　　2.RotaryAccelerationFeedForward(RAFF)-旋轉加速前向反饋
　　這項技術被廣泛應用在SCSI產品中，通過在硬盤控制PCB上增設震動傳感器來實偵測硬盤震動，補償性能，這種特性在多硬盤的復雜環(huán)境尤為有用。硬盤在工作時會產生兩種震動，一種是水平方向的，一種是垂直方向的，垂直方向的震動很容易理解，這種震動的危害主要是容易讓磁頭與盤片發(fā)生碰撞。而水平方向的震動是因為硬盤工作時盤片會高速旋轉，在旋轉的同時會產生向心力帶動硬盤在水平方向運動，多塊硬盤同時進行水平運動可能對其他硬盤造成干擾，也就是產生磁頭偏離磁道的現象，雖然傳動系統(tǒng)會讓磁頭自動回到正確的位置，但是這樣就會產生不必要的延時。
　　旋轉震動補償就是針對旋轉震動而設計的技術，硬盤帶有旋轉震動感應器，一旦周圍的硬盤同時旋轉發(fā)生旋轉震動，感應器會產生位移信號，讓磁頭可以更迅速的歸位，減少旋轉震動造成磁頭偏離而產生的影響。
　　3.斜坡加載(RampLoad)技術
　　通常硬盤在工作狀態(tài)時，不僅會產生水平方向的震動，還會產生垂直方向的震動。垂直方向的震動對硬盤來說危害是巨大的，一旦硬盤發(fā)生垂直方向的震動，很容易產生硬盤故障。傳統(tǒng)硬盤在僅靠馬達的盤片內存部分設置了帶有紋理的懸停區(qū)域，當硬盤通電啟動時，承載磁頭的滑橇(slider)在盤片表面滑行，直到盤片旋轉的速度快到兩者之間產生足以將滑橇托起來的氣墊為止，這時候磁頭逐漸轉移到有數據保存的扇區(qū)開始正常工作。硬盤斷電可以看作是通電的逆運行，磁頭在斷電以后依靠馬達的慣性，磁頭將重新移至這片特殊的懸停區(qū)域，直到慣性消失，硬盤完全停止工作。而采用RampLoad斜坡加載技術的硬盤很容易解決這個問題，它針對傳統(tǒng)設計進行了改良，將馬達內側的磁頭休息區(qū)轉移至磁盤外，建立單獨的區(qū)域，這樣可以避免在外力的沖擊下，磁頭(滑橇)從懸停區(qū)跌落與盤片接觸，降低了磁頭(滑橇)與盤片發(fā)生接觸的機率(硬盤關閉時磁頭在盤片外，肯定不會有接觸;硬盤運轉起來后，如果處于空閑(Idle)狀態(tài)，磁頭也可以回到支架上，而不是一直在盤片上空飛行)。RampLoad斜坡加載技術還可以降低硬盤的功耗，當磁頭回到待機區(qū)域的時候，功耗必然比磁頭懸停在盤片表面時要更低一些，對長期處于待機狀態(tài)的安防監(jiān)控類硬盤來說，這項技術是很必要的。這樣利用斜坡的緩沖原理，將硬盤啟動前后旋轉中的磁頭和盤片分離，減少磁頭與盤片表面的摩擦與損耗，使之更加節(jié)能，電子元件更加優(yōu)化，從而保證了硬盤長期運行的可靠性。
　　4.液態(tài)軸承馬達
　　液態(tài)軸承馬達跟傳統(tǒng)鋼珠型軸承主軸馬達不同之處在于它使用油膜取代傳統(tǒng)的鋼珠，也就是說它在轉動的時候并未出現金屬接觸，理論上就不會有磨損的問題。這使得軸承能夠有效吸收外來的震動，保護軸承表面。使其能夠承受更大的撞擊力，延長了壽命、減小了噪音。這是一種硬盤防震技術，能夠使硬盤工作噪聲和發(fā)熱量大大降低，即使裝在一些隔音效果較差的輕薄筆記本中也難聞工作噪音。
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　　視頻監(jiān)控存儲選購注意事項
　　1、使用硬盤驅動器內置的DVR，NVR或服務器。這仍然是目前最常見的存儲形式。
　　2、直連存儲即在硬盤以外使用DVR，NVR或服務器。NAS或SAN系統(tǒng)提供了更大的擴展性，靈活性和空間。
　　3、集中存儲。
　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個相對特殊的系統(tǒng)，主要要求大容量和成本，否則根本沒有那么大的資金去建立遍布全市，甚至于全國的監(jiān)控系統(tǒng)。因此選擇大容量低成本的IP存儲是監(jiān)控系統(tǒng)本身的特點和需求決定的，同時可以保證系統(tǒng)的安全性。
　　按照監(jiān)控系統(tǒng)配置選擇存儲設備的容量考慮存儲設備容量的大小，除了與攝像頭數量有關外，還與視頻的格式，碼率，存儲的天數有關。存儲系統(tǒng)容量的計算方法如下：假設視頻的格式為D1，碼率為2Mb/s.單路視頻每天存儲容量為：1路*(2Mb/s*3600s)/8bit*24小時=21GB.單路視頻每月存儲容量為：1路*(2Mb/s*3600s)/8bit*24小時*30天=648GB.攝像頭數量、碼率、存儲時間可根據實際情況來選擇。
　　由于監(jiān)控領域的系統(tǒng)集成商沒有專業(yè)的存儲工程師，對存儲行業(yè)也不是很了解，所以建議系統(tǒng)集成商在選擇存儲設備的時候注意以下幾點：
　　1.設備的管理和維護要非常簡單
　　選擇具有嵌入式Web管理功能的設備，不需要在管理終端上安裝軟件，就可以隨時隨地進行設備的安裝調試，維護起來非常簡單。ERASTOR所有的設備都不需要專業(yè)的存儲工程師去安裝調試，在ERASTOR工程師的電話支持下，5分鐘就可以教會系統(tǒng)集成商的工程師或者用戶如何安裝調試自己的設備。
　　2.選擇質量穩(wěn)定的設備
　　存儲系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠是壓倒一切的，特別是系統(tǒng)集成商和用戶都沒有專業(yè)存儲硬件工程師的情況下，設備的安全穩(wěn)定更為重要。如果產品不穩(wěn)定，經常發(fā)生一些小問題，那么維護的成本將非常高。所謂的Cable-less架構就是整個設備里面沒有一根線纜，控制器、電源、風扇、背板、硬盤之間的連接全部都是電路板。因為磁盤陣列中的硬盤數量較多，產生的熱量很多，而且傳輸的信號是高頻信號，時間一長，線纜兩頭的合金金屬片會因為氧化產生較大的信號衰減，導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。
　　存儲產品的穩(wěn)定性和生產工藝有著非常大的關系，生產工藝可以從電路板的印刷整齊情況、各個部件之間銜接的空間誤差大小情況等看出工藝的好壞。例如，硬盤托架和插槽之間銜接松緊程度和硬盤的使用壽命有非常大的關系。因為硬盤中的磁碟在高速轉動，如果銜接不緊就容易使硬盤產生振動，從而大大降低硬盤的使用壽命。另外，如果背板工藝差意味著電壓和電流波動會比較大，也會使硬盤的使用壽命大打折扣，系統(tǒng)也會經常出現故障。
　　3.選擇智能化程度較高的設備
　　什么是Roaming功能呢?舉例說，我有2TB的數據存在5塊500GB硬盤作為一組的RAID上，如果設備出現問題時，可以把這5塊硬盤拔出來，插入到同一系列的任何一臺設備上，照樣可以讀寫這些數據。這種功能最大限度地保護了用戶的數據安全，對于那種購買多臺同一品牌設備的用戶尤為實用。
　　虛擬卷技術原本是使用在高端存儲產品上的一種技術。由于虛擬卷技術的實用性、靈活性，更能滿足客戶多種應用需求的存儲，因此被越來越多地應用在中低端存儲產品上。如果客戶有3種以上的數據，需要不同的安全保護級別，而且單位數據的大小、傳輸速度也不一樣，這時普通的磁盤陣列很難滿足用戶的存儲需求，而采用虛擬卷技術的陣列就可以滿足應用需求。
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