數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備的選擇

1、數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備的選擇 文 張震隨著上海市數(shù)字視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)要求的普及，在實(shí)際工程應(yīng)用中對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的選擇問(wèn)題做個(gè)探討。選擇ii類(lèi)機(jī)（專(zhuān)業(yè)型）還是iii類(lèi)機(jī)（綜合型）？ii類(lèi)機(jī)專(zhuān)業(yè)型數(shù)字錄像設(shè)備nvr（即網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)）是一種基于ip技術(shù)的視頻監(jiān)控管理的設(shè)備。它集成了網(wǎng)絡(luò)傳輸、前端管理和后端顯示，將整套監(jiān)控系統(tǒng)集合在一個(gè)單元中，屬于監(jiān)控主機(jī)或小型監(jiān)控設(shè)備。專(zhuān)業(yè)型數(shù)字錄像設(shè)備nvr的典型應(yīng)用圖：我們先對(duì)ii類(lèi)機(jī)（專(zhuān)業(yè)型）的兩種產(chǎn)品形態(tài)即：嵌入式nvr和工控式nvr做個(gè)比較。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題都會(huì)與dvr做比較，其實(shí)這兩種產(chǎn)品在產(chǎn)品形態(tài)方面確實(shí)比較接近。相比嵌入式nvr，工控式設(shè)備在cp

2、u的處理速度上顯然要更快，而且在新技術(shù)的開(kāi)發(fā)上也非常的便利，比較容易實(shí)現(xiàn)raid功能，并支持更多的視頻壓縮格式。而對(duì)于嵌入式來(lái)說(shuō)，它的長(zhǎng)處除了體現(xiàn)在穩(wěn)定性以外，可靠性高，消耗小，省電，也都是它的優(yōu)勢(shì)，而且在不同環(huán)境的適應(yīng)，配置與應(yīng)用的成本控制上，也都有著很好的表現(xiàn)。當(dāng)然，在我們的選擇過(guò)程中，需求依然是我們參考的第一方向。當(dāng)我們的管理的視頻路數(shù)不多，對(duì)視頻數(shù)據(jù)安全性要求不高時(shí)，我們可以選擇嵌入式設(shè)備。而如果項(xiàng)目比較大且對(duì)視頻數(shù)據(jù)安全性要求高的話(huà)，工控式設(shè)備還是我們最佳的選擇。所以，只是產(chǎn)品形態(tài)不一樣，根據(jù)需要選擇產(chǎn)品才是正確的。其次，在支持硬盤(pán)類(lèi)型的選擇上，也要最好以企業(yè)級(jí)品質(zhì)的硬盤(pán)為主。畢竟對(duì)

3、于這樣的設(shè)備來(lái)說(shuō)，在穩(wěn)定性，可靠性等方面都是一個(gè)非常不錯(cuò)的保障。另外，為了我們?cè)诮窈蟮膽?yīng)用中可以更加方便的進(jìn)行磁盤(pán)的更換。我們也最好選擇有熱插拔功能的設(shè)備，以便在日后的維護(hù)中更便利。綜合型數(shù)字錄像設(shè)備iii類(lèi)機(jī)（即綜合型數(shù)字錄像監(jiān)控系統(tǒng)）是基于網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字化的信息傳輸和管理系統(tǒng)，屬于第三代開(kāi)放式技術(shù)的綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控產(chǎn)品。它結(jié)合了現(xiàn)代音、視頻壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、流媒體傳輸技術(shù)，采用模塊化的軟件設(shè)計(jì)理念，將不同客戶(hù)的需求以組件模塊的方式實(shí)現(xiàn)；以網(wǎng)絡(luò)集中管理和網(wǎng)絡(luò)傳輸為核心，完成信息采集、傳輸、控制、管理和儲(chǔ)存的全過(guò)程，真正實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)、集中管理，授權(quán)用戶(hù)可在網(wǎng)絡(luò)的任何計(jì)算機(jī)上對(duì)

4、監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供了強(qiáng)大的、靈活的網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控的系統(tǒng)。iii類(lèi)機(jī)的重點(diǎn)是存儲(chǔ)軟件的應(yīng)用，核心設(shè)備是磁盤(pán)陣列，通常應(yīng)用最多的也就是我們說(shuō)的ip-san設(shè)備。綜合型數(shù)字錄像設(shè)備iii類(lèi)機(jī)的典型應(yīng)用圖：磁盤(pán)陣列(diskarray)是由一個(gè)或多個(gè)硬盤(pán)控制器來(lái)控制多個(gè)硬盤(pán)的相互連接，使多個(gè)硬盤(pán)的讀寫(xiě)同步，減少錯(cuò)誤，增加效率和可靠度的技術(shù)。磁盤(pán)陣列是一種專(zhuān)業(yè)性很高、可靠性要求極嚴(yán)的的產(chǎn)品。上圖為存儲(chǔ)設(shè)備的分類(lèi)，磁盤(pán)陣列有多種，san（storage area network）即存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，是一種高速的、專(zhuān)門(mén)用于存儲(chǔ)操作的網(wǎng)絡(luò)，san將主機(jī)和存儲(chǔ)設(shè)備連接在一起，能夠?yàn)槠渖系娜我庖慌_(tái)主機(jī)和任意一臺(tái)存儲(chǔ)

5、設(shè)備提供專(zhuān)用的通信通道。san將通道技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入存儲(chǔ)環(huán)境中，提供了一種新型的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)解決方案，能夠同時(shí)滿(mǎn)足吞吐率、可用性、可靠性、可擴(kuò)展性和可管理性等方面的要求。其中ip san設(shè)備是一種技術(shù)成熟、應(yīng)用較廣的磁盤(pán)陣列。ip san存儲(chǔ)技術(shù)，是在傳統(tǒng)ip以太網(wǎng)上架構(gòu)一個(gè)san存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，把專(zhuān)用服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備連接起來(lái)的存儲(chǔ)技術(shù)。在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，我們具體分析ip san設(shè)備。ip san設(shè)備也有兩種產(chǎn)品形態(tài)即：即控制器架構(gòu)ip san和服務(wù)器架構(gòu)ip san做個(gè)比較。控制器架構(gòu)ip san可以定義為采用專(zhuān)用嵌入式cpu和raid校驗(yàn)芯片實(shí)現(xiàn)的具有模塊化、無(wú)線(xiàn)纜設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)設(shè)備。

6、對(duì)比常見(jiàn)的服務(wù)器架構(gòu)而言，控制器架構(gòu)在raid校驗(yàn)性能、設(shè)備穩(wěn)定性和維護(hù)性等方面具有更高的優(yōu)勢(shì)?？刂破骷軜?gòu)的存儲(chǔ)設(shè)備充分保證了穩(wěn)定性，其內(nèi)部設(shè)備減少了很多單點(diǎn)故障，同時(shí)其模塊化無(wú)線(xiàn)纜設(shè)計(jì)也降低了故障的出現(xiàn)，增加了風(fēng)扇對(duì)設(shè)備內(nèi)部降溫的效果，同時(shí)還提升了設(shè)備的可維護(hù)性?；诳刂破骷軜?gòu)的raid技術(shù)一般也采用硬件raid技術(shù)，其在檢測(cè)和修復(fù)多位錯(cuò)誤的能力、錯(cuò)誤磁盤(pán)自動(dòng)檢測(cè)和陣列重建等方面都優(yōu)于軟件的raid技術(shù)。 對(duì)應(yīng)控制器架構(gòu)的ip san操作系統(tǒng)為嵌入式操作系統(tǒng)，應(yīng)用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：1、嵌入式操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)高效性的特點(diǎn)，這一特點(diǎn)對(duì)存儲(chǔ)的應(yīng)用有很大的幫助。存儲(chǔ)設(shè)備是一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)

7、讀寫(xiě)要求很高的硬件設(shè)備，操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)高效是數(shù)據(jù)讀寫(xiě)實(shí)時(shí)高效的軟件層保障。2、對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)安全至關(guān)重要。嵌入式操作系統(tǒng)的可裁剪性和靈活性恰恰能夠保證操作系統(tǒng)的軟件安全性。3、嵌入式操作系統(tǒng)是可定向開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)，在存儲(chǔ)應(yīng)用中，可以針對(duì)不同的存儲(chǔ)應(yīng)用進(jìn)行專(zhuān)業(yè)性?xún)?yōu)化，以達(dá)到提升系統(tǒng)整體性能的目的?？梢钥闯?，控制器架構(gòu)的產(chǎn)品，完全符合數(shù)據(jù)保存對(duì)安全性、穩(wěn)定性、可靠性的需求。相對(duì)于專(zhuān)業(yè)型數(shù)字錄像設(shè)備nvr（即網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)）來(lái)說(shuō)，以磁盤(pán)陣列ip san為核心的綜合型數(shù)字錄像設(shè)備iii類(lèi)機(jī)具有以下特點(diǎn)：一、容量大性能高，支持的攝像機(jī)數(shù)量更多；高清視頻監(jiān)控基于分辨率為720p或1080p的高清視

8、頻源所建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)前端高清視頻采集、后端高清視頻存儲(chǔ)，中心實(shí)現(xiàn)高清視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)、檢索、回放、顯示和管理。高清視頻源雖然在壓縮算法上采用了先進(jìn)的h.264，但單路視頻碼流依然需要3mbps-8mbps，這就要求存儲(chǔ)設(shè)備能夠宜于高清監(jiān)控大碼流的特性，高效、完整地實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的安全寫(xiě)入，同時(shí)應(yīng)具備強(qiáng)大的運(yùn)算處理性能和較高的容量，更為重要的是，在滿(mǎn)足這些要求時(shí)，存儲(chǔ)技術(shù)需要與監(jiān)控應(yīng)用特別是高清監(jiān)控應(yīng)用做更緊密的結(jié)合，而以ip-san為主的磁盤(pán)陣列正好滿(mǎn)足這種要求。二、采用raid技術(shù)和冗余設(shè)計(jì)，可靠性高；還可以通過(guò)流量控制、鏈路冗余和負(fù)載均衡方面技術(shù)增強(qiáng)高可靠性。磁盤(pán)陣列解決的不僅是存儲(chǔ)空間

9、的問(wèn)題，還需要為存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)安全性負(fù)責(zé)。raid是“redundant array of independent disks”的縮寫(xiě)，中文意思獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列；簡(jiǎn)單說(shuō)raid是一種把多塊獨(dú)立的硬盤(pán)（物理硬盤(pán)）按不同方式組合起來(lái)形成一個(gè)硬盤(pán)組（邏輯硬盤(pán)），從而提供比單個(gè)硬盤(pán)更高的存儲(chǔ)性能和提供數(shù)據(jù)冗余的技術(shù)。性能上，使用磁盤(pán)組可以提高數(shù)據(jù)的并行存取速度；可靠性上，冗余數(shù)據(jù)可以存放在多個(gè)磁盤(pán)上，因此一個(gè)磁盤(pán)的故障不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。使用控制器架構(gòu)的ip san設(shè)備，是沒(méi)有單點(diǎn)故障的設(shè)備，內(nèi)部無(wú)線(xiàn)纜連接的設(shè)備，模塊化設(shè)計(jì)的設(shè)備，這樣從硬件上保證了設(shè)備的穩(wěn)定可靠。其次，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)通道多路徑切換、負(fù)載均衡

10、；支持外部數(shù)據(jù)通道多路徑切換、鏈路聚合功能；支持快照、卷鏡像、數(shù)據(jù)遷移、遠(yuǎn)程復(fù)制等高級(jí)備份功能，這樣可以利用軟件功能保護(hù)用戶(hù)數(shù)據(jù)高可用。除了硬件方面的的可靠性保證，相對(duì)于綜合型數(shù)字錄像設(shè)備iii類(lèi)機(jī)系統(tǒng)來(lái)講，還有以下幾個(gè)方面技術(shù)的要求：1、鏈路冗余、雙網(wǎng)聚合技術(shù)。2、負(fù)載均衡技術(shù)。3、磁盤(pán)陣列冗余：比如使用雙控制器磁盤(pán)陣列，或者使用磁盤(pán)陣列n+1冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)磁盤(pán)陣列冗余。4、中心管理服務(wù)器通過(guò)集群技術(shù)實(shí)現(xiàn)熱備等技術(shù)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和數(shù)據(jù)的安全。3、 空間統(tǒng)一管理，增強(qiáng)可管理性，共享方便。ipsan通過(guò)更高的可靠性和集中控制使管理變得更簡(jiǎn)單。專(zhuān)業(yè)型數(shù)字錄像設(shè)備nvr沒(méi)有很好地解決網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻流后帶

11、來(lái)的更多管理問(wèn)題。每個(gè)nvr形成了一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)控中心，給全網(wǎng)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)造成了更大的復(fù)雜性。在諸如遠(yuǎn)程控制、多層級(jí)擴(kuò)展性以及組網(wǎng)能力等方面，還有待提高。ipsan可以實(shí)現(xiàn)在海量數(shù)據(jù)中對(duì)所需的歷史視頻進(jìn)行快速檢索和獲取，可以對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行有效且快速的管理和維護(hù)，以保障數(shù)據(jù)的安全，成為我們?cè)谶x擇存儲(chǔ)系統(tǒng)和方案建設(shè)中需要重點(diǎn)思考的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)海量視頻的集中管理，使視頻存儲(chǔ)將不再僅僅是錄像數(shù)據(jù)及與其相關(guān)的錄像索引信息的存儲(chǔ)，還有與智能監(jiān)控相關(guān)的附加信息的存儲(chǔ)，因?yàn)楦咔灞O(jiān)控，除了帶來(lái)更高的清晰度之外，還會(huì)有更多智能監(jiān)控的應(yīng)用在其中體現(xiàn)。如何在存儲(chǔ)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)智能的應(yīng)用，并提高

12、其應(yīng)用效率，都具有非常實(shí)際的意義。大型的高清視頻監(jiān)控視頻而導(dǎo)致的電信級(jí)龐大的存儲(chǔ)需求決定了對(duì)存儲(chǔ)良好管理性的要求。簡(jiǎn)單有序的管理性可以幫助用戶(hù)降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本，同時(shí)也是系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要保障。4、 擴(kuò)展能力強(qiáng)，升級(jí)方便，部署靈活。ipsan為核心的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備不再一對(duì)一固定地連接在一起，新的服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備可以動(dòng)態(tài)的加入到san的設(shè)備池中。ipsan為核心的存儲(chǔ)系統(tǒng)可以直接在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中進(jìn)行組建，并不需要改變網(wǎng)絡(luò)體系。對(duì)于需要增加存儲(chǔ)空間的企業(yè)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，只需要增加存儲(chǔ)設(shè)備就可完全滿(mǎn)足，因此ipsan為核心的存儲(chǔ)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性高。特別是對(duì)于采用高清編碼輸入的系統(tǒng)，系統(tǒng)呈現(xiàn)易于

13、擴(kuò)展的模塊化架構(gòu)。對(duì)于前端的這種特性，也相應(yīng)要求后端存儲(chǔ)方案需具備更強(qiáng)的靈活性，以適應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)展性的要求，而ipsan符合這種需求。5、 架構(gòu)合理、層次清晰。隨著高清數(shù)字視頻技術(shù)的發(fā)展，高清數(shù)字視頻的存儲(chǔ)技術(shù)也在不斷的尋求突破和變化，其中應(yīng)用存儲(chǔ)、云存儲(chǔ)等技術(shù)也在不斷發(fā)展。應(yīng)用存儲(chǔ)：隨著芯片技術(shù)的快速發(fā)展，存儲(chǔ)設(shè)備所采用的cpu或?qū)Ｓ眯酒倪\(yùn)算能力及處理速度成倍提高。在許多類(lèi)型系統(tǒng)中，存儲(chǔ)設(shè)備不僅能滿(mǎn)足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪(fǎng)問(wèn)功能，還的往往有較大的性能冗余。為了有效地利用存儲(chǔ)的富余資源，可在存儲(chǔ)設(shè)備控制器部分內(nèi)嵌特殊功能的應(yīng)用軟件，存儲(chǔ)設(shè)備不僅為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，還能提供一定的軟件應(yīng)用服

14、務(wù)器，它不僅具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，還具有服務(wù)器的部分應(yīng)用功能，可以看作是服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的集合體，這種存儲(chǔ)設(shè)備就稱(chēng)為應(yīng)用存儲(chǔ)。應(yīng)用存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖比較典型的是cvr,cvr 全稱(chēng)central video recorder即中心級(jí)視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，是由企業(yè)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)ipsan/nas網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備結(jié)合視頻監(jiān)控應(yīng)用發(fā)展而來(lái)的一類(lèi)安防視頻監(jiān)控專(zhuān)用設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng)。云存儲(chǔ)：云存儲(chǔ)技術(shù)是基于虛擬化存儲(chǔ)技術(shù)、集群存儲(chǔ)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)發(fā)展而實(shí)現(xiàn)的。存儲(chǔ)虛擬化可以簡(jiǎn)單地描述為：新存儲(chǔ)實(shí)體對(duì)原存儲(chǔ)實(shí)體的存儲(chǔ)資源（如存儲(chǔ)的讀寫(xiě)方式、連接方式、存儲(chǔ)的規(guī)格或結(jié)構(gòu)等）和存儲(chǔ)管理（如統(tǒng)一/分散管理）進(jìn)行變化和轉(zhuǎn)換的過(guò)程稱(chēng)為存儲(chǔ)虛擬化。集群

15、存儲(chǔ)是將多臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備中的存儲(chǔ)空間聚合成一個(gè)能夠給應(yīng)用服務(wù)器提供統(tǒng)一訪(fǎng)問(wèn)接口和管理界面的存儲(chǔ)池，應(yīng)用可以通過(guò)該訪(fǎng)問(wèn)接口透明地訪(fǎng)問(wèn)和利用所有存儲(chǔ)設(shè)備上的磁盤(pán)，可以充分發(fā)揮存儲(chǔ)設(shè)備的性能和磁盤(pán)利用率。數(shù)據(jù)將會(huì)按照一定的規(guī)則從多臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)和讀取，以獲得更高的并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)性能。云計(jì)算是基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的運(yùn)算新方式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享遠(yuǎn)程資源，提供給個(gè)人和單位使用者各取所需的實(shí)時(shí)運(yùn)算與服務(wù)。云存儲(chǔ)技術(shù)就是建立在以上技術(shù)基礎(chǔ)上的，它是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)。云存儲(chǔ)不是存儲(chǔ)，而是一種服務(wù)。云存儲(chǔ)的核心是應(yīng)用軟件與存儲(chǔ)設(shè)備相結(jié)合，通過(guò)應(yīng)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備向存儲(chǔ)服務(wù)的轉(zhuǎn)變。典型的應(yīng)用如電信和網(wǎng)通在全國(guó)各地建設(shè)了很多不同規(guī)模的“全球眼”、“寬視界”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)?！叭蜓邸被颉皩捯暯纭毕到y(tǒng)的終極目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)類(lèi)似話(huà)音網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)一樣的，遍布全國(guó)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為所有用戶(hù)提供遠(yuǎn)程（城區(qū)內(nèi)的或異地的）的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和視頻回放功能，并通過(guò)服務(wù)來(lái)收取費(fèi)用。通過(guò)對(duì)專(zhuān)業(yè)型數(shù)字錄像設(shè)備nvr和綜合型數(shù)字錄像設(shè)備iii類(lèi)機(jī)的比較和對(duì)其他高清數(shù)字視頻監(jiān)控存儲(chǔ)設(shè)備的