‧ 雲端儲存技術在智慧城市建設中的應用

來源:CPS中安網作者:王鶴趙亞飛

雲端儲存不僅僅是資料的儲存，雲端儲存從架構上改變了傳統影像監控系統模式。隨著雲端儲存技術的不斷完善，必將推進智慧城市建設上升到一個新的臺階。

影像監控系統是智慧城市建設的重要資料來源，雲端儲存的應用使得影像監控存放裝置成為儲存服務，提高了系統的處理能力及容量的擴容。本文介紹基於雲端儲存的影像監控整體框架，闡述了雲端儲存影像監控系統的資料內部智慧整合能力、負載均衡等技術優勢，並分析了雲端儲存影像監控系統的安全挑戰。

背景

隨著資訊通信技術的推進，各地政府部門高瞻遠矚，大力建設智慧城市。智慧城市就是和諧的平安城市，重點對城市的安防系統、道路交通系統、環境監測系統等公共服務系統進行綜合調度管理，為城市居民提供安全、便捷的生活環境。

智慧城市建設進程中重要的組成部分，就是通過互聯網收統集眾多分散的資訊，影像監控就是主要的資訊來源。隨著智慧城市建設的推進，影像畫面品質也隨之提高、畫面尺寸隨之增大、影像線路隨之增加，儲存要求必須滿足BP級，傳統的SAN或NAS在容量和性能擴展上存在瓶頸。

為了解決這一問題，在雲端運算新一代資訊技術的基礎上，提出了雲端儲存這一全新的概念，就是利用集群技術、網路技術、分散式檔管理等技術，將雲分佈的不同類型的存放裝置協同工作，是一種儲存兼顧管理的儲存體系，為平安城市所需要的共用資訊資源提供服務介面。使得影像監控系統變成雲端服務應用，從而提高系統海量影像資料的處理性能，以及整個系統容量的擴展。

雲端儲存影像監控的框架體系

基於雲端儲存的影像監控系有前端影像採集系統、雲端儲存平臺、影像業務服務組成，如圖所示：

前段影像採集

前段影像管制設備主要由高清網路攝影機、視訊轉碼器、交換機等組成，系統為每路網路攝影機分配一個足夠的頻寬，雲端儲存系統節點通過互聯網連接起來，視頻資訊可以即時地傳輸到雲端儲存平臺上。

雲端儲存平臺

雲端儲存平臺不僅僅是一個儲存硬體，而是一個網路設備、應用軟體、接入網、服務訪問介面、存放裝置等多個部分組成的管理體系，具有資料儲存兼顧資料管理的功能。通過資料管理實現存放裝置向儲存服務的轉變。

雲端儲存資料管理中心

它對上層業務層訪問提供了不同服務類型間公共管理進行統一管理，是存放裝置升級成儲存服務的核心部分。通過儲存集群技術、系統分散式檔案系統、網格運算等技術結合應用軟體實現存放裝置內容的分發、資料刪冗與壓縮、資料加密、資料備份與容災等功能。同時又通過儲存虛擬化技術、儲存狀態監控及維護，實現各個雲端儲存節點之間的協同工作，使得多個存放裝置享受同一種服務功能，提高了影像資源資訊的訪問性能。

雲端儲存資料管理中心既要對雲伺服器管理，又要為上層的影像資源訪問的事務進行管理，因此在實際中的操作中具有非常大的挑戰。

雲端存放裝置

雲端存放裝置(NASFC ISCSI DAS等)是對外提供儲存服務的儲存池，主要由雲端儲存中眾多雲端儲存節點，結合相關應用管理軟體組成。其中的儲存節點不是一個特定的設備，是不同類型的存放裝置單元體，設備採用高密度磁碟陣列設備，每個雲端儲存節點通過互聯網接入到雲端儲存平臺中，在雲端儲存平臺上進行分配。

通過內嵌的管理軟體可以實現單個儲存節點的認證、資料的多副本或多物理設備的分級保存。當頻寬或者容量不能滿足影像流需求時，可以通過增加雲端儲存節點，線上進行雲端儲存平臺的擴容。其實，對於用戶來說，它是一個虛擬化的，用來儲存“海量“影像資料的設備群。

影像業務服務

是運行在雲端儲存平臺之上的應用集合，根據不同的業務使用者，提供各種相關業務應用。每個應用對應著一個業務需求，實現一類特定的業務子系統，通過網路接入、使用者認證、許可權管理等安全性原則與用戶群交互。

目前由雲端儲存服務提供的影像業務分為三大類：第一類是面向公眾的標準應用;第二類是為了私人、企事業單位專門開發的客戶應用;第三類是協力廠商在雲儲存平臺上部署的商業應用。涉及到的具體應用包括:(1)單位影像資料備份、儲存、遠端共用、下載、重播、歸檔;(2)影像監控、IPTV、流媒體影像等集中儲存、網站大容量線上儲存;(3)個人空間服務、運行商空間租賃等;(4)電子地圖業務等。

雲端儲存影像監控的優勢

作為一種新興技術，雲端儲存在影像監控中應用就要突破NVR或者CVR堆疊模式的控制細微性過大、儲存資源利用率低的限制，以及傳統儲存伺服器的工作負荷瓶頸，使得整個影像監控系統發揮最大效能。

資料內部智慧整合能力

傳統的影像採集體系僅僅作為儲存容器，沒有考慮到將影像資源放到統一平臺上管理。雖然VNR或者CVN堆疊模式考慮到對儲存資源統一整合，但是在影像資源的整合過程中，會導致儲存系統的資源利用率低、控制細微性偏大。

雲端儲存是利用虛擬化技術，使儲存資源完全透明化，可以實現對每個基礎儲存單元的整合，這樣就能做到儲存資源的合理利用和優化整合。對於上層的應用層來說，呈現的是一個完整的、按需排放的儲存資源池，不需要使用者再次進行處理操作，只需要根據業務需求，從儲存資源池中取出所需的影像儲存單元。提高了海量影像資料的訪問能力及利用效率。

負載均衡能力

傳統的儲存伺服器隨著網路流量和網路負荷增大，很難滿足客戶業務的需求，雖然可以使用本地負載均衡手段，但是受到單一設備的運算、頻寬等資源的限制，當面臨下一次業務量的提升時根本無法承擔。如果通過硬體設備來解決問題，將會產生額外的成本投入及資源浪費，而且還同樣面臨著服務資源受限的風險。影像監控系統的高清和全覆蓋要求，必然會產生上述的問題。

雲端儲存是通過管理中心將眾的儲存節點化整為零，共同完成同一個業務邏輯。負載均衡策略就是把使用者的請求，讓工作負荷較輕的雲端儲存節點來處理，讓負荷繁重的雲端儲存節點接受較少的服務請求，使得雲中的各個雲端儲存節點能夠統一協調工作，使得儲存系統能夠發揮最大效能。同時這種策略可以實現雲端儲存的並行擴容特性，當整個儲存負載較重時，只需添加新的儲存節點即可。

此外雲端儲存平臺還有靈活擴展和管理能力、降低影像儲存的TCO(擁有權總成本)、異構環境下災難恢復、定制性強、海量並行擴容等優勢。

安全挑戰

雲端儲存作為雲端服務的重要組成部分，與雲端服務一樣，安全問題仍是其應用的最大障礙。除了傳統身份認證、底層系統安全、物理安全挑戰外，雲端儲存還有著獨特的安全挑戰，首先雲端儲存使用者面臨著資料的完整性和機密性、資料的可用性和遠端認證、資料訪問的隱私性等問題。

其次雲端儲存服務商面臨著服務的被攻佔，不發分子就可以獲得超級運算能力，使其投入極少的資源，就可以進行網路攻擊、密碼破解等，做出不可估量的破壞。基於雲端儲存的影像監控體系，在受到安全挑戰時，還有能被犯罪分子利用所掌握的資料進行更加隱蔽的犯罪，同時也會刪除犯罪證據，將是智慧城市建設的巨大挑戰。