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安全防范系统中的视频监控存储技术

来源：互联网 发布时间：2010/12/31
　　　作为安全防范系统的重要组成部分--视频监控系统，一直以来，备受广大用户和各大厂家的关注。从早期的模拟系统发展到今天的网络视频监控系统，视频监控行业正面临着一次前所未有的变革，呈现出以由“弱电集成商”唱主角向以“IT系统集成商”为主力的趋势。网络设备生产商、网络存储设备生产商、数字化编解码器生产商的介入，促成构成视频监控系统的各组成部分(采集、编码、传输、存储)正在向“智能化、网格化”的方向发展。随着一些新技术、新架构、新产品的大规模使用，视频监控技术发生了“质”的转变，冲突与挑战，风险与机遇，视频监控迎来了新的发展“春天”。
　　传统的视频监控图像存储方式从早期的硬盘录像机的机内硬盘存储到外接磁盘柜存储，直接连接存储(DAS)、网络附加存储(NAS)、存储区域网络(SAN)等名词让人眼花缭乱，各种存储解决之道到底孰优孰劣呢?本文进行逐一分析。
　　一、传统的数字硬盘录像机(DVR)的硬盘存储解决技术
　　目前，DVR有两种主流产品：PC式DVR或嵌入式DVR。由于成本原因，DVR视频数据的存储结构大多使用IDE硬盘和E-IDE硬盘总线(BUS)完成硬盘控制和扩展功能。DVR根据硬盘地址顺序规划逻辑盘符。图像数据根据盘符顺序，依次写入硬盘。因此在任何时候，某块硬盘都会处在巨大压力中，(完成图像数据的写入和相应客户的图像检索要求)。如果图像质量和实时性要求高，就会造成数据量急剧加大。
　　DVR硬盘存储需要解决的问题，DVR并非专业的存储产品，在振动、散热、硬盘保护等方面均未考虑，主要表现在：(1)稳定性差：采取硬盘顺序储存的方式，在任何时候，某块硬盘都会处在巨大压力中，故障率高。(2)安全性差：硬盘保护方面未做考虑，硬盘损坏后数据丢失不可恢复，风险大;(3)管理困难：数据分散，无法统一管理，内防内控管理不易;(4)维护困难：硬盘不支持在线热拔插。(5)扩展性差：靠系统本身自带硬盘存储容量小，存储容量无法在线扩容。(6)不满足实战需求：靠系统本身自带硬盘存储容量小，高质量图像质量下存储时间太少，不满足用户日益提高的存储时间的要求。(7)难以实现视频图像的集中检索和查阅，无法满足后期对“视频信息综合利用”。的应用需求。
　　DVR模式由于其成本低廉的原因，比较适合用于对数据存放安全要求不高，数据量少的小规模监控系统。
　　二、DAS的存储解决技术
　　DAS(DirectAttachedStorage直接附加存储)存储架构是比较早的存储形式。在视频监控应用中，它是通过硬盘录像机或服务器，直接连接磁盘阵列柜实现存储的模式。主要包括PC式DVR+DAS的存储解决方案和嵌入式DVR+服务器+DAS的存储解决方案两种。
　　DAS的存储解决方案的问题：(1)扩展性差：在保证存储系统性能的前提下，一般一台服务器只能连接两台阵列，其扩展性无法满足大规模监控系统产生的海量数据存储需要;(2)资源利用率低，无法实现存储资源的共享：DAS方式的存储使得存储空间无法充分利用，存在浪费。不同的应用服务器面对的存储数据量是不一致的，同时业务发展的状况也决定着存储数据量的不断变化。因此，出现了部分应用的存储空间不够用，另一些却有大量的存储空间闲置的不均衡情况;(3)可管理性：管理分散繁琐，无法集中;(4)异构化严重：DAS方式使得企业在不同阶段采购了不同型号不同厂商的存储设备，设备之间异构化现象严重，维护成本居高不下。
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　　三、NAS存储技术
　　NAS(NetworkAttachedStorage一网络附加存储)，是一种文件共享服务。拥有自己的文件系统，通过NFS或CIFS对外提供文件访问服务：NAS设备提供统一的存储空间，是基于“文件级”的存储方式。今天，NAS和SAN不仅各有应用场合，也相互结合，IP存储的发展让SAN和NAS进一步融合到设备级。
　　四、采用流媒体服务器后搭建SAN的存储解决技术
　　SAN(StorageAeraNetwork)存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，是基于“数据块级”的存储方式，分为FCSAN和IPSAN。
　　1、SAN的方案具备前几种方案所没有的优点
　　(1)设备整合，多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统，不必为每台服务器单独购买存储设备，降低存储设备异构化程度，减轻维护工作量，降低维护费用;(2)数据集中，不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中，空间调整和数据复制等工作可以在一台设备上完成，大大提高了存储资源利用率;(3)建设SAN可以降低总体拥有成本，整合存储设备和集中管理数据，大大降低了用户重复投资和长期管理维护的开销。
　　2、采用服务器后搭建SAN(FC或IPSAN)存储方式的问题
　　解决FCSAN存储的问题有以下几点：(1)FC作为一个强调效率但缺乏管理功能的协议，其兼容性、可管理性远低于IP;(2)成本高昂，FC交换机、FCHBA卡相比以太网交换机、普通网卡价格高昂，连接复杂;(3)由于FC协议的封闭性，了解和掌握的人员较少，需专业技术人员进行支持，后期维护成本高。
　　IPSAN存储的优势有：(1)具有良好的性价比;(2)无需复杂的连接设备，安装调试简单，插上网线就能用;(3)IP-SAN的管理人员完全可以由网络管理员兼任，维护管理成本低。但是无论是采用服务器后搭建FCSAN+流媒体转发服务器或者PSAN+流媒体转发服务器的方式，流媒体转发服务器由于既要完成视频流的“打包”存储又要实现视频流的实时转发，其性能受限于流媒体服务器的硬件资源，无论是视频数据的存储还是视频图像的调阅都会形成整个系统的“瓶颈”，出现时延。
　　对于视频监控的数据来说，由于网络视频监控是基于网络的音视频流传输，在大量音视频流传输的情况下会对视频监控管理服务器的性能产生很大影9向，数据越多，视频监控管理服务器对IfO操作的调度和缓存的管理就变得越复杂，往往会出现多台摄像头对单台服务器，多台服务器对一台后端存储设备的情况，对存储设备的频繁访问以及多个摄像头多个服务器的存储需求，需要占用大量的资源，影响了其处理能力。
　　从监控设备上来说，随着摄像头的增加，高清摄像头的应用，以及越来越高的文件存储期限，存储设备是否能够在未来很长一段时间满足需求存储的增长也是必须要解决的问题。因此视频监控的存储设备至少需要满足高性能、高容量、高可靠性、扩展性好的特点。于是我们看到，网络视频存储已经成为大规模的视频监控存储的最佳选择。
　　目前，我国企业较早看到了这一趋势，融合了既有的主网络技术，又推出新视频监控存储技术，并具有三大特点：
　　(1)端到端的存储
　　消除数据存取流程中的瓶颈;数据从视频编码设备直接写入存储池，无需服务器转换—端到端的网络存储，避免流媒体服务器的哑铃效应;视频流的转发通过交换机强大的背板交换功能实现—端到端的实时浏览，提高效率;实时监视和存储数据流分离;服务器只处理信令交换和控制，没有数据流经过，检索、查询、点播、回放时延极短。
　　(2)特动态扩容
　　删除摄像机数据记录时，为该摄像机分配的存储资源将被回收;当摄像机需要存储的资源溢满时，系统动态地分配一个新增的资源;添加摄像机时，系统将动态地分配一个空间供其存放数据;整个系统更具弹性架构，系统扩容升级、存储资源调整更加方便快捷，无需消耗大量人力、物力。
　　(3)易管理
　　设备统一管理，资源统一调度，集中的管理平台监视全网设备(编解码器、交换机、存储)的运行状态;多台存储设备构建的存储池可统一管理，不但可以管理存储设备，还可以管理存储的逻辑空间，包括了解某台设备分配了哪些存储资源，资源的容量、状态等。
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