‧ 視頻監控儲存系統技術發展探索

來源:IT168作者:李浩

視頻監控作為一種重要的安防手段已經有很長的發展歷史。隨著技術的發展，特別是隨著電腦技術的迅速發展和推廣，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。隨著數位化監控的應用越來越廣、規模越來越大，採用何種方式對數位視訊資訊進行保存開始成為廠商以及用戶都非常關心的問題。

　　視頻監控儲存的發展 關於錄影存儲的應用主要經歷了以下幾個階段：

錄影帶儲存

在九十年代初以前，主要是以類比設備為主的閉路電視監控系統，稱為第一代類比監控系統。在這種監控系統中，視頻儲存主要是應用錄影帶實現。如下圖所示：

前端攝影機將採集到的類比視訊訊號，通過類比信號傳輸線路傳送至類比視頻矩陣;通過類比視頻矩陣將視訊訊號在大屏系統上顯示，同時將需要進行錄影的線路通過視頻分配器分成兩路，一路在大屏上顯示，另一路通過磁帶錄影機進行錄影;視訊訊號的控制通過類比鍵盤實現。

採用這種方式進行錄影在成本上比較低廉，而且系統連接也比較簡單，同時由於全部都是類比信號，所以錄影帶雖然在成本以及實現方式上具備得天獨厚的優勢，但也有著如下的致命缺點：

1、 難以檢索

2、 錄影時長短

3、 維護複雜

硬碟儲存

直接採用硬碟儲存作為數位化之後的第一代儲存媒介，在監控儲存的歷程中具有承上啟下的重要作用。其實現方式非常簡單，即採用伺服器或者DVR中的硬碟對數位視訊信號進行儲存。

但隨著視頻資料的重要性日益加強，人們也越來越多地考慮到資料的安全性和寫入的高效性，這時硬碟本身損毀資料難以恢復，以及電腦內部匯流排頻寬瓶頸等問題就都暴露出來。所以在大型專案中，往往都採用磁碟陣列設備，將儲存系統作為獨立的系統進行構建。

磁碟陣列儲存 採用磁碟陣列儲存一般有以下幾種方式：

1. DAS(直接附加儲存)

將外置儲存設備通過連接電纜，直接連接到一台伺服器上採用直接附加儲存方案的伺服器結構如同PC機架構，外部資料儲存設備採用SCSI技術或者FC(Fibre Channel)技術，直接掛接在內部匯流排上的方式，資料儲存是整個伺服器結構的一部分，在這種情況下往往是資料和作業系統都未分離。

DAS這種直連方式，能夠解決單台伺服器的儲存空間擴展、高性能傳輸需求。但是直接附加儲存設備依賴伺服器主機作業系統進行資料的I/O讀寫和儲存維護管理。但其DAS的擴展性是所有專業儲存架構中最差的。

DAS示意圖

2. NAS(網路附加儲存)

NAS是一種專業的網路檔案儲存及檔案備份設備，或稱為網路直聯存放裝置、網路磁碟陣列。NAS是基於LAN(局域網)環境，按照TCP/IP協議進行通信，以檔的I/O(輸入/輸出)方式進行資料傳輸。一個NAS單元包括核心處理器，檔案服務管理工具，一個或者多個的硬碟驅動器用於資料的儲存。 NAS 可以應用在任何的網路環境當中。主要伺服器和用戶端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的檔，包括SMB格式(Windows)NFS格式(Unix，Linux)和CIFS格式等等。

但由於其協定的影響，NAS對網路的利用率一般在40%以下，無法提供高性能的資料寫入服務。

NAS示意圖

3. FC-SAN(光纖儲存區域網路)

通過光纖集線器、光纖路由器、光纖交換機等連接設備將磁碟陣列、磁帶等存放裝置與相關伺服器連接起來的高速專用子網。SAN提供一個專用的、高可靠性的基於光通道的儲存網路，SAN允許獨立地增加它們的儲存容量，也使得管理及集中控制(特別是對於全部儲存設備都集群在一起的時候)更加簡化。缺點是其價格現在比較昂貴。

SAN架構示意圖

4. IP-SAN(乙太網儲存區域網路)

繼承了FC-SAN的幾乎全部特性，通過普通IP網路對外提供以往只有FC-SAN才能提供的儲存性能，而且由於採用了IP網路作為傳輸線路，所以價格較FC-SAN便宜很多。也正是因為這樣，在目前的監控存儲中更多使用的是IP-SAN。

各儲存系統特性對比如下表所示：  

監控專用存放裝置

通用的儲存設備都是為了滿足高性能資料儲存而設計，在面對監控系統這種7*24小時持續寫入的系統應用時，就會暴露出磁片碎片過多等問題。而監控系統本身也會因為系統過於龐大，而出現伺服器過多、管理複雜等問題。所以在2008年之後，存儲廠商陸續推出監控專用的儲存設備，通過DVS直寫、檔定長寫入等多種方式，解決傳統架構中產生的問題。

監控專用儲存系統架構圖

雖然目前在數位視訊監控市場對於IP-SAN的應用還是以傳統應用為主，但是應該看到，隨著專案規模越來越大，系統功能要求越來越高，採用新模式將是大勢所趨。而隨著一部分專案開始採用新的模式，存儲廠商對於新模式的研發也日臻成熟。應該說就像監控專用硬碟在DVR中的廣泛採用一樣，視頻監控專用IP-SAN儲存也會成為數位視訊監控未來的主流產品。