‧ 高清視頻監控儲存技術分析

來源：新浪科技

　　數位化視頻監控涉及到巨量資料的採集、儲存和使用。因此，一個高效能的視頻監控系統必須具備高效能的資料儲存系統，這關係著資料管理的效率、資料安全以及資料利用的效率。而日益逼近的高清監控時代更需要強大、可靠的儲存平臺。在監控網路化和集成化的過程中，儲存技術也必須不斷適應安防監控的應用特點，儲存技術和監控技術的整合已是大勢所趨。

高清視頻監控推動技術創新

　　隨著網路視頻監控的成熟，各級視頻監控系統使用者對圖像品質要求的提高，高清視頻監控是未來視頻監控市場發展方向之一。平安城市公安系統、交通卡口、機場、海關、邊防安檢、水利電力、環保監測、森林防火減災等這些行業的使用者對高清視頻圖像有著迫切的需求。高速行駛車輛的牌照、人員嘈雜場所，一個人的面部特徵，在高清視頻監控技術的説明下，都可以清晰顯示。

　　百萬畫素攝影機、高性能轉碼器以及IP網路技術代表了高清產品中採集、編解碼、網路傳輸方面的發展方向。而這三個方面再加上強大的分析能力，將成為推動城市視頻監控系統市場的主要技術因素。可以預見，各個城市視頻監控系統向高清化方向的升級發展將對視頻監控管理平臺提出更高的發展要求，從而推動整個市場的技術革新，科技創新能力領先的企業將會脫穎而出。

NVR逐步取代DVR

　　視頻監控網路化的產物不僅僅是網路攝影機，NVR管理平臺也是未來視頻監控市場發展趨勢。全網路化：DVR系統中，監控點的位置局限，無法實現遠端部署。NVR系統中，監控點位置任意，不受地域限制;

　　圖像不受幹擾：DVR前端採用類比傳輸到中心，因而環境幹擾對即時監控以及錄影重播都有很大的影響。NVR對前端數位化，由網路傳輸，解決了外部幹擾問題，保證圖像品質;

　　系統安全性：DVR類比信號無法實現任何加密機制，NVR產品及系統採用通過AES碼流等多種加密、用戶認證和授權等這些手段來確保安全;

　　高可靠性儲存：DVR無法實現前端儲存，一旦中心設備或線路出現故障，錄影資料就無從獲取。NVR產品及系統可以支援中心儲存、前端儲存以及用戶端儲存三種儲存方式，並能實現中心與前端互為備份。

高清海量儲存技術突圍

　　視頻監控技術作為一種重要的安防手段日益普及，隨著視頻監控技術的發展，全數位化的網路視頻監控系統，已經逐漸取代傳統的類比監控系統，成為視頻監控系統的主流。數位化監控的應用越來越廣、規模越來越大，採用何種儲存方式對數位視訊資訊進行保存，逐漸成為廠商以及用戶關注的焦點。

　　要達到儲存系統獨立的資料管理目標，對儲存系統的特性則有如下幾個方面的要求，按照重要性排列分別是：

1、可靠性。資料集中到儲存系統中，必然對系統設備的可靠性提出更高的要求。同時需要建立資料備份、容災系統進行配合，提高資料安全性。

2、可擴展性。網路時代業務發展的不確定性和資料的高速膨脹，對獨立於計算系統之外的存儲系統，必然提出高可擴展性的要求。這種擴展性並非是簡單的容量擴展，同時還必須包括資料處理能力、資料交換頻寬和資料管理功能的擴展。

3、相容性。雖然存儲系統已分離於計算系統之外，但今天主機系統對資料的使用方式，仍舊以檔案系統，資料庫系統為主要手段。儲存系統要適應各種主機系統的資料I/O要求，就必須要能夠相容各種作業系統、檔案系統、資料庫系統等各種傳統資料管理手段。

4、可管理性。支援各種主流的管理協定和管理架構，能夠與網路、電腦等各種設備統一管理和集中管理，能夠在各種複雜的環境中實現方便統一的設備和資料管理功能。

5、性能。能夠根據不同應用類型要求提供頻寬、IOPS(IO Per Second，每秒I\O運算元)、OPS(Operations Per Second，每秒併發運算元)、ORT(Overall Response Time，總回應時間)等不同指標側重點的性能服務。高端系統還應能夠對系統性能進行動態的擴展和調整。

6、功能。各種資料移轉、資料分發、資料版本管理、資料複製、線上擴容等資料管理功能。

網路儲存技術的三種基本類型

　　隨著安防市場的迅速發展和技術的不斷創新，視頻監控技術也在向著高清化、數位化、網路化、智慧化的方向發展。而畫面品質的提高、視頻線路的增加等諸多因素，都會令視頻監控系統的儲存容量成倍增長，存放裝置正在成為網路視頻監控未來發展的決定性因素。

　　網路儲存技術是基於資料儲存的一種通用網路術語。網路儲存結構大致分為三種：直連式存儲(DAS：Direct Attached Storage)、網路存放裝置(NAS：Network Attached Storage)和儲存網路(SAN：Storage Area Network)。

　　直連式儲存(DAS)

　　是直接將DAS存放裝置連接到伺服器後端，用於擴展應用伺服器的存儲容量。其擴展成本最低、物理連接簡單，但是也存在存儲資源歸屬於某一台或幾台伺服器、資源利用率低、後續擴展性差等問題。DAS較適用於存儲系統結構簡單且相對固定的應用場景，比如某一存儲空間要求穩定的伺服器擴展其儲存空間。

　　網路附件儲存(NAS)

　　是通過網路檔案系統，構建檔級聯網存儲，實現用戶端主機(如監控系統中的編碼設備)與NAS網路設備間的資料直接傳輸。NAS由於其協定相容性高，配置、維護簡單的特點，適用於檔共用、小規模系統存儲等應用場景。

　　儲存區域網路(SAN)

　　是一種通過網路方式連接存放裝置和應用伺服器的儲存構架，這個網路專用於主機(如監控系統中的編碼設備或錄影管理伺服器)，和存放裝置之間的訪問。當有資料存取需求時，資料可以通過儲存區域網路，在主機和後臺存放裝置之間高速傳輸。

　　根據傳輸協定的不同，又可分為FCSAN和IPSAN。SAN存儲方式，具有儲存資源集中管理、擴展便利、資料塊級傳輸效率高、相容性高等特點。一般來講，其技術複雜程度高，系統建設和維護成本也高。由於SAN系統將存放裝置的儲存空間當成物理硬碟交由主機管理，儲存傳輸網路的可靠性程度、主機檔案系統的不同，對儲存系統的可靠性影響極大。SAN存儲方案，由於其技術領先特性，適用於構建大型的儲存系統，為大規模資料儲存、應用服務。

　　對於高清網路攝影機的高清圖像記錄，就需要網路儲存系統(包括儲存伺服器和存放裝置)。其中IP SAN方式一方面採用IP架構的乙太網路傳輸，具備良好的擴展性、共用性和較低的分攤應用成本，是目前大中型集中監控存儲主要採用的技術之一。另一方面，IT上使用的主流資料硬碟容量已達TB級以上，2TB的資料硬碟也逐步走進大家的視線(按每小時資料量1G計算，1TB的資料硬碟大約可存儲720P的視頻圖像1000小時或者1000路攝影機錄影1個小時的資料)。

海量儲存解決方案

　　隨著高清視頻的推廣應用，基於IP的視頻錄影海量儲存解決方案也逐漸浮出水面。針對視頻監控海量存儲的方式主要有以下幾種模式：

　　分散式儲存集中管理

　　對於大規模的城市聯網監控系統，通常採用多個層次型的監控中心體系，每個基層的監控中心管理其轄區內的監控資源並進行儲存，因此會採用分散式儲存集中管理的模式進行構建，這種模式有助於減輕網路的壓力，同時將設備資源分發下沉，有助於戰略部門掌握更多的資源和資訊。一級監控中心統一管理所有的視頻資源和錄影檔，二級、三級監控中心可以分發和流覽視頻。

　　集中儲存分散式管理

　　對於只有一個集中管理中心的中小規模聯網監控系統，如縣/地級市、某大城市公安分局、某大型工礦企業，資料一般集中儲存在一級監控中心，其他的基層監控中心安裝系統平臺的分控用戶端進行流覽和管理部分前端。在這種情況下，儲存伺服器集中放置在一級監控中心，通過虛擬卷和網格儲存技術，形成一個無限容量的虛擬儲存池，使存儲擴展對使用者透明。

　　大型混合型儲存

　　所謂混合型儲存解決方案是將前面兩種方式進行結合，以分散式儲存作為基礎，同時在一級監控中心設置網路儲存伺服器。短期的資料臨時存放在基層監控中心的網路儲存伺服器內，長期的資料儲存於上傳一級監控中心的網路儲存伺服器中。重要監控點位元的視頻資料，不僅儲存在基層監控中心的網路儲存伺服器，也即時地傳輸到一級監控中心的網路儲存伺服器中作為備份。在基層監控中心建立備份計畫，採用定時自動備份的方式，將超過規定時間的視頻檔案備份到網路儲存伺服器相對應的目錄中。