高清監(jiān)控存儲(chǔ)方案技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

　摘要：眾所周知，高清作為未來(lái)視頻監(jiān)控發(fā)展的整體趨勢(shì)，需要各個(gè)環(huán)節(jié)的配合與支持。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)中重要的環(huán)節(jié)存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，高清監(jiān)控的應(yīng)用對(duì)其發(fā)展也提出了相應(yīng)的新需求：首先，高清監(jiān)控為系統(tǒng)帶來(lái)了更高的傳輸帶寬負(fù)荷、更大的存儲(chǔ)容量;其次，“高清監(jiān)控”往往意味著更高的監(jiān)控級(jí)別，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性要求也更高??這些新的發(fā)展變化，都對(duì)監(jiān)控存儲(chǔ)產(chǎn)品和技術(shù)提出了新的要求。

　　實(shí)現(xiàn)高清存儲(chǔ)的關(guān)鍵因素

　　為了更好地實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控，需要存儲(chǔ)技術(shù)從容量、性能、應(yīng)用響應(yīng)、結(jié)構(gòu)適應(yīng)等幾個(gè)方面去做匹配。

　　其一，面對(duì)高清監(jiān)控更寬的數(shù)據(jù)傳輸帶寬和更大的存儲(chǔ)容量要求，存儲(chǔ)產(chǎn)品需要更大的容量和更高的性能。更為重要的是，在滿足這些要求時(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，對(duì)此，只有專(zhuān)為特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的產(chǎn)品和方案才能更好地滿足要求。

　　其二，高清監(jiān)控系統(tǒng)多采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)作為監(jiān)控點(diǎn)視頻采集設(shè)備，這類(lèi)設(shè)備自身往往不帶長(zhǎng)效存儲(chǔ)介質(zhì)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程更多的是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，然后在其他專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

　　其三，高清監(jiān)控在帶來(lái)更高清晰度畫(huà)質(zhì)的同時(shí)，隨之而來(lái)的是編碼流增大、同樣的存儲(chǔ)時(shí)間但存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量增大的壓力。這就要求存儲(chǔ)設(shè)備能夠基于高清監(jiān)控碼流的特性，高效、完整地實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的安全寫(xiě)入。

　　最后，高清存儲(chǔ)將改變以往監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及編碼設(shè)備本地存儲(chǔ)為主的特性，將數(shù)據(jù)集中到一處或多處實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)。這樣一來(lái)，如何在集中的海量數(shù)據(jù)中對(duì)所需的歷史視頻進(jìn)行快速檢索和獲取，也是新的挑戰(zhàn)。

　　此外，采用高清編碼輸入的系統(tǒng)，一般是采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或球機(jī)，系統(tǒng)呈現(xiàn)易于擴(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。

　　針對(duì)高清存儲(chǔ)需求的具體解決辦法

　　對(duì)應(yīng)高清監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量變大、存儲(chǔ)可靠性要求更高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加靈活的特性，高清存儲(chǔ)需要解決的問(wèn)題也就越發(fā)明確：在高清監(jiān)控系統(tǒng)中，存儲(chǔ)設(shè)備和子系統(tǒng)必須具備有效、完整的記錄功能;對(duì)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)要能從介質(zhì)和系統(tǒng)角度考慮其可靠性和安全性;對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活的特性，要能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度，以配置靈活的錄像計(jì)劃，并且能根據(jù)需求的變化，隨時(shí)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)錄像時(shí)間延長(zhǎng)、監(jiān)控前端擴(kuò)展的要求。

　　在攻克這些難題時(shí)，我們更多關(guān)注的不是存儲(chǔ)介質(zhì)的選擇，而是基于現(xiàn)有的在線存儲(chǔ)介質(zhì)磁盤(pán)，去設(shè)計(jì)不同的存儲(chǔ)產(chǎn)品，從而多維度去滿足不同的高清監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)的需求：

　　為實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)，可設(shè)計(jì)多硬盤(pán)插槽、兼容大容量硬盤(pán)的產(chǎn)品，并通過(guò)外部陣列柜的擴(kuò)展來(lái)提供海量的存儲(chǔ)空間。

　　針對(duì)高可靠性存儲(chǔ)需求，可在設(shè)備級(jí)采用RAID保護(hù)技術(shù)，如RAID 5可以支持1塊硬盤(pán)損壞的冗余特性，RAID 6可以支持2塊硬盤(pán)損壞的冗余特性。設(shè)備采用雙控制器架構(gòu)，利用物理硬件的冗余和通訊上的心跳關(guān)聯(lián)等，保障存儲(chǔ)服務(wù)的可靠性。在系統(tǒng)級(jí)，可以采用N+1設(shè)備在線冗余模式，以及錄像管理服務(wù)器雙機(jī)熱備模式。

　　在系統(tǒng)架構(gòu)上，針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，推薦采用分布式網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案，降低系統(tǒng)傳輸壓力。針對(duì)不同規(guī)模、不同結(jié)構(gòu)的高清監(jiān)控系統(tǒng)，還應(yīng)該采用不同的存儲(chǔ)子系統(tǒng)。例如針對(duì)舊有系統(tǒng)改造、局部實(shí)現(xiàn)高清的系統(tǒng)，可采用混合式DVR來(lái)實(shí)現(xiàn)高清視頻的接入和存儲(chǔ)，既保護(hù)了原有的模擬標(biāo)清視頻接入，也為系統(tǒng)增加了“高清”亮點(diǎn)(如圖1)。

　　針對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)分布相對(duì)集中的結(jié)構(gòu)，可設(shè)計(jì)采用iSCSI直寫(xiě)直取的結(jié)構(gòu)。利用嵌入式高清編碼器及高清網(wǎng)絡(luò)前端(高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或高清網(wǎng)絡(luò)球機(jī))和IP-SAN，基于iSCSI協(xié)議，以數(shù)據(jù)塊為單位，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻編碼端到存儲(chǔ)端的直接寫(xiě)入。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)資源由存儲(chǔ)管理服務(wù)器統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)編碼前端錄像所需存儲(chǔ)空間的統(tǒng)一調(diào)度和分配。根據(jù)需要靈活分割、更改存儲(chǔ)空間的大小，為每個(gè)編碼通道分配不同大小的存儲(chǔ)資源，以適應(yīng)系統(tǒng)不同監(jiān)控點(diǎn)、不同存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)度的要求。并且可以實(shí)現(xiàn)精確到秒級(jí)的定位和即存即放的功能。監(jiān)控客戶端在需要進(jìn)行回放或下載操作時(shí)，可基于授權(quán)直接從IP-SAN存儲(chǔ)設(shè)備上獲取所需的數(shù)據(jù)，利用IP-SAN強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐能力，大大提升錄像的下載性能和效率。系統(tǒng)內(nèi)的IP-SAN設(shè)備所提供的存儲(chǔ)資源歸存儲(chǔ)管理服務(wù)器統(tǒng)一管理，既能減少存儲(chǔ)業(yè)務(wù)相關(guān)服務(wù)器的配備數(shù)量，又能在IP-SAN單體設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，在后臺(tái)無(wú)縫實(shí)現(xiàn)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的切換，確保錄像業(yè)務(wù)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(如圖2)。

針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、存儲(chǔ)分級(jí)的結(jié)構(gòu)，可在不同的監(jiān)控區(qū)域部署NVR設(shè)備，不僅實(shí)現(xiàn)本監(jiān)控區(qū)域內(nèi)高清監(jiān)控點(diǎn)所采集視頻的存儲(chǔ)，還可靈活為不同的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置不同的錄像類(lèi)型、時(shí)間長(zhǎng)度策略，提供數(shù)據(jù)流式錄像記錄，并基于熱備存儲(chǔ)的配置，在有單體NVR發(fā)生故障時(shí)，由備用NVR接管其錄像業(yè)務(wù)(如圖3)。

　　未來(lái)的高清存儲(chǔ)

　　隨著監(jiān)控系統(tǒng)邁向高清時(shí)代的步伐在加快，存儲(chǔ)作為系統(tǒng)應(yīng)用的重要部分，勢(shì)必會(huì)有更多的發(fā)展和變化。

　　未來(lái)的監(jiān)控存儲(chǔ)，會(huì)跟現(xiàn)在通用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一樣，朝著共同觀察、響應(yīng)節(jié)能、低功耗的趨勢(shì)發(fā)展，除了設(shè)備本身的節(jié)能設(shè)計(jì)外，還有更多存儲(chǔ)過(guò)程、系統(tǒng)配置方面的優(yōu)化可做。如增加存儲(chǔ)的MAID應(yīng)用，以使非讀寫(xiě)盤(pán)處于非工作狀態(tài)，降低功耗;通過(guò)優(yōu)化錄像寫(xiě)入方式，在系統(tǒng)中降低、減少硬件設(shè)備的配置，以節(jié)省電耗。

　　此外，將來(lái)的視頻存儲(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)?strong>高清監(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，并提高其應(yīng)用效率，都具有非常實(shí)際的意義。