【安防知識網(wǎng)】存儲在視頻監(jiān)控領域的發(fā)展與視頻監(jiān)控本身的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。視頻監(jiān)控經(jīng)歷了模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡三個階段，存儲在視頻監(jiān)控領域的應用也經(jīng)歷了模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡這三個階段。

　　視頻采集與監(jiān)控存儲

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般具有監(jiān)控點多、攝像頭數(shù)量多、監(jiān)控時間長等特點，因此它采用的存儲設備在數(shù)據(jù)讀寫方式上具有與其它類型系統(tǒng)不同的特點：1)數(shù)字視頻編碼器或視頻服務器以流媒體方式將數(shù)據(jù)寫入存儲設備，實時將監(jiān)控點回傳的圖像和畫面以流媒體方式保存在存儲設備中，回放工作站以流媒體方式來讀取已存儲的視頻文件。這種讀寫方式與普通數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或文件服務器系統(tǒng)中存儲采用的小數(shù)據(jù)塊或文件級讀寫方式完全不同，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲在技術參數(shù)要求方面與其它應用系統(tǒng)有較大的區(qū)別。2)大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中往往有2000～3000個甚至更多的監(jiān)控攝像頭，所有攝像頭累加起來總共需要500Mb/s～750Mb/s的帶寬。

　　視頻采集過程中，視頻文件格式一般都不會發(fā)生變化，且碼率保持恒定，視頻圖像的幀率一般都在15幀/S～25幀/S，也就是說，在存儲的讀寫操作中，必須保證每1/25秒內(nèi)都能夠達到500Mb/s～750Mb/s的帶寬，否則圖像采集或回放就會出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象，除非存儲設備本身配置一個大容量的緩存。因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲不僅要求帶寬大，還要求帶寬恒定。3)數(shù)據(jù)讀寫操作的持續(xù)時間長。由于攝像頭一般都是7×24小時工作的，即使流媒體文件采用分段保存方式，寫入操作的持續(xù)時間也有可能長達2～6個小時，后期回放時也需要相同的時間。因此要求存儲具有超強的長時間工作能力，保持長時間的穩(wěn)定性。4)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般具有攝像頭數(shù)量多、視頻圖像存儲時間長等特點，因此存儲容量需求巨大，且隨著圖像存儲時間的增加，存儲容量需求呈線性、爆炸性增長。因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲必須支持大容量，且容量具有高擴展性，滿足長時間大容量視頻圖像存儲的需求。5)數(shù)字視頻編碼器一般對外提供標準的IP接口或iSCSI接口，通過在ADSL、城域網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡上傳輸TCP/IP協(xié)議包或iSCSI協(xié)議包來向后方監(jiān)控中心回傳數(shù)據(jù)。如果存儲設備具有與數(shù)字視頻編碼器相同的接口，編碼器就有可能直接將數(shù)據(jù)寫入存儲，從而大大減少監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，提高數(shù)據(jù)存儲的效率。

　　從視頻監(jiān)控逐步走向網(wǎng)絡化的發(fā)展趨勢來看，網(wǎng)絡化存儲將在今后的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色。網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)從兩個方面對存儲提出了網(wǎng)絡化的要求：一是部署和訪問上的網(wǎng)絡化，考慮到流量和存儲空間的合理分配，存儲設備在整個系統(tǒng)中的部署位置將趨于分布化和前端化，而從便于用戶統(tǒng)一訪問的角度，系統(tǒng)中所有存儲空間對用戶都應該是透明的，用戶僅需通過一個接口即可訪問所有存儲資源;二是存儲設備本身的網(wǎng)絡化，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控非常適合大型監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應用，為了滿足大容量集中存儲的需求，存儲設備本身要采用先進的網(wǎng)絡存儲技術以保證空間擴展的靈活性。[nextpage]

　　前端存儲

　　所謂前端存儲，是在網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設備(如網(wǎng)絡視頻編碼器或網(wǎng)絡攝像機)中內(nèi)置存儲部件，由前端設備直接完成監(jiān)控圖像的本地錄制和保存。

　　前端存儲具有幾個方面的優(yōu)勢：一是可以通過分布式的存儲部署，來減輕集中存儲帶來的容量壓力;二是可以有效緩解集中存儲帶來的網(wǎng)絡流量壓力;三是可以避免集中存儲在網(wǎng)絡發(fā)生故障時的圖像丟失。

　　對于前端存儲，由于單個前端編碼設備通常所帶監(jiān)控點路數(shù)不多，存儲時間也不長，所以對存儲容量要求不高，網(wǎng)絡攝像機一般用CF卡或SD卡，視頻服務器一般用內(nèi)置硬盤。這與以往單機存儲相比，基本沒有區(qū)別。

　　而與以往單機存儲本質(zhì)上不同的是，為了保證用戶訪問的靈活性和便捷性，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的所有前端存儲除了要能夠提供點對點的單機訪問外，還要能夠通過一個統(tǒng)一的接口提供所有內(nèi)容的集中共享。為此，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過中心業(yè)務平臺對所有前端存儲進行統(tǒng)一管理和調(diào)度，并實現(xiàn)存儲空間和存儲內(nèi)容的網(wǎng)絡化。這樣，用戶既可以直接登錄單個前端設備進行錄像資料的點播回放，也可以統(tǒng)一登錄中心業(yè)務平臺進行所有前端錄像資料的集中檢索和回放。

　　中心存儲

　　在網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，部署得更多的是中心存儲。前端設備采集監(jiān)控點圖像并編碼壓縮處理成數(shù)字監(jiān)控碼流，然后通過網(wǎng)絡傳送到中心業(yè)務平臺，由中心業(yè)務平臺將碼流分發(fā)給網(wǎng)絡錄像單元進行集中存儲。

　　在很多大型的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應用中，也可采用多級分布的中心存儲方式，即分中心存儲，這樣一方面可以降低一個中心點集中存儲帶來的存儲容量和網(wǎng)絡流量的壓力，一方面可以大幅度提升系統(tǒng)的可靠性。

　　使用中心/分中心存儲，在以下幾個方面具有明顯優(yōu)勢：一是對于用戶而言，檢索和調(diào)用錄像資源更為方便;二是存儲內(nèi)容的完整性更容易保證，不會因為某個前端設備失竊或損壞而導致重要內(nèi)容的丟失;三是可以合理的進行資源調(diào)度，為前端設備按需分配存儲空間，從而節(jié)約資源;四是有利于制定多樣化的存儲策略，以滿足用戶的個性化需求;五是維護方便，便于集中檢測和及時排查問題。

　　對于監(jiān)控點路數(shù)比較少、存儲時間要求不長的應用場合，中心/分中心存儲可以采用服務器插硬盤或外接磁盤柜這種比較簡單的方式進行部署，稱為DAS(直接訪問存儲)，與單機類似。而隨著網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的優(yōu)勢被廣泛認可，現(xiàn)在開始出現(xiàn)越來越多的大型甚至超大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，比如“平安城市”建設中的社會面治安監(jiān)控系統(tǒng)、中國電信和中國網(wǎng)通正在全面推進的“全球眼”和“寬視界”這兩大運營級視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這些監(jiān)控系統(tǒng)都面臨著前端設備的大規(guī)模接入和大容量集中存儲的需求。以往的單機存儲方式無法滿足這些系統(tǒng)在容量靈活擴展方面的應用需求，必須采用更為先進的網(wǎng)絡存儲設備和存儲技術，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。

　　SAN(存儲區(qū)域網(wǎng))起源于上世紀九十年代中后期，與DAS不同，SAN基于光纖通道技術，服務器和存儲陣列之間通過光纖通道交換機連接，形成專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡。SAN采用了面向網(wǎng)絡的存儲結(jié)構，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲分離，具有存儲空間易于擴展、尋址靈活、可遠距離傳輸數(shù)據(jù)、I/O性能高、存儲設備利用率高等特點，是一種全新的存儲體系結(jié)構。[nextpage]

　　與SAN基于專門的光纖通道協(xié)議不同，NAS(網(wǎng)絡訪問存儲)基于IP網(wǎng)絡實現(xiàn)服務器和存儲陣列的互聯(lián)，使用TCP/IP協(xié)議進行通信，以文件級的I/O方式進行數(shù)據(jù)傳輸。相比之下，NAS設備的安裝、調(diào)試、使用和管理更簡單，部署成本也相對較低。

　　iSCSI是IETF一種新的標準協(xié)議，即透過IP網(wǎng)絡，將SCSI區(qū)塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡封包的一種傳輸標準，它和NAS一樣透過IP網(wǎng)絡來傳輸數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)存取方式上，則采用與NAS不同的，而與SAN相同的BlockProtocol協(xié)議。由此，iSCSI給用戶帶來的價值在于：第一，iSCSI使SCSI數(shù)據(jù)包在以太網(wǎng)中傳輸成為可能，使SAN擺脫了昂貴的光纖網(wǎng)絡，通過IP網(wǎng)絡即可實現(xiàn)原先的功能，既降低了管理復雜度又降低了成本;第二，由于用戶應用需求的復雜性，往往會同時部署SAN和NAS兩種存儲網(wǎng)絡，而iSCSI則可以將兩者融合起來。

　　iSCSI的這些特點非常契合現(xiàn)在的視頻監(jiān)控發(fā)展的現(xiàn)狀和方向，特別是在運營級視頻監(jiān)控領域，存儲的規(guī)模大、投入高，基于目前成熟的IP網(wǎng)絡進行中心/分中心存儲系統(tǒng)的構建，iSCSI技術無疑是一個很好的參考。

　　應用存儲

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)常采用的存儲網(wǎng)絡架構有DAS、NAS、SAN和IP-SAN，常采用的存儲設備類型有SCSI盤陣、FC和iSCSI設備。這些設備技術成熟、結(jié)構簡單、安裝實施也非常方便。然而這些設備都具有一個共同的缺點，就是存儲設備在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中只能起到一個簡單的數(shù)據(jù)存儲功能，無法替代服務器來運行特定的應用軟件，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中仍然需要大量專用服務器。

　　實際上，隨著芯片技術的快速發(fā)展，CPU或?qū)Ｓ肁SIC芯片的運算及處理速度成倍提高，而存儲設備的整體價格卻在不斷降低。在設備選型及購買時，出于設備更新?lián)Q代方面的考慮，用戶一般會選擇稍高一級別的存儲設備。再者，當投資充裕時價格差別對用戶影響也比較小。因而在很多的應用系統(tǒng)中，用戶采購的存儲設備性能往往高出實際業(yè)務系統(tǒng)真實需求很多，甚至超出好幾倍。

　　在一些中小視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的性能瓶頸經(jīng)常會出現(xiàn)在視頻服務器而不是存儲設備端，存儲設備所能提供的帶寬往往是視頻監(jiān)控實際總帶寬的兩倍或三倍，IOPS也是實際需求的3～5倍。存儲設備控制器長時間處于半負荷工作狀態(tài)，大量的高性能資源被浪費。為保障高可用性、高效性、穩(wěn)定性和安全性，存儲設備的控制器部分一般都是專門設計的，并采用專用的處理器和緩存，其各項技術參數(shù)和性能均高于普通PC服務器。為了有效地利用存儲的富余資源，可在存儲設備控制器部分內(nèi)嵌特殊功能的應用軟件，存儲設備不僅為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲服務器，還能提供一定的軟件應用服務器，這種存儲設備就稱為應用存儲。