视频监控硬盘存储技术解析

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视频监控硬盘存储技术解析

来源：互联网发布时间：2010/09/16

　目前，硬盘容量适用于数字硬盘录像机等音频视频应用范畴以及监控影像系统，包括数字硬盘录像机，IP网关和主流监视系统等，往往需要硬盘能够24x7连续运作，并且相比个人电脑有着更严格的要求，例如更高的可靠性和兼容性，更低的能耗，能同时录制多个音频或高清晰度视频流等。而在消费类应用中，数字录像机必须应对严苛的环境和使用概况，这意味着它们所装置的硬盘要消耗较少的能源，产生较少热量以及安静地运转，更适合市场的应用需求。
　　硬盘存储技术优势
　　近年来，随着安防监控产品发展和市场的特殊要求，硬盘在各方面都表现出了以往所不能相比的亮点。如硬盘在减振静音方面做的尤为出色，采用独特的(IntelliSeek)智能寻道技术来优化寻道速度，在降低能耗、噪声和振动的同时，更为有效地控制了传动器的运转，对磁头准确地接触到下个扇区读取新信息起到了至关重要的作用。而在运转的流畅性方面，硬盘所减低能耗比以往降低60%左右，其寻道操作更加安静，振动大大减少。其次，SilkStream技术为平滑、连续的数字视频录像和回放作优化，可支持多达12路HD视频流，以及液态轴承马达减少噪音并提高可靠性，高级电源管理功能可保证电子元器件提供一流的低功耗以满足减少功耗的要求和增加可靠性。RampLoad技术可确保硬盘启动、停转和不工作时停放磁头。此外，多层熔铸的不锈钢外壳及精准设计的底座，将工作噪音最小化。目前，经测试硬盘制造的噪音低于1Sone(15分贝)，人耳几乎听不到任何声音。目前，硬盘产品的特点可归纳为以下几点：如可靠性，低功耗、低散热，和高抗震性等。
　　1.长时间的可靠性
　　(1)业界领先的1百万小时MTBF;
　　(2)专为持续24X7高温工作的监控录像系统设计(0-70度盘体温度);
　　(3)SilkStream技术支持流媒体命令，支持ATA7，采用为音视频录像和回放优化的CCT，为音视频数据长时间读写提供优化，提高音视频读写的稳定性和可靠性。
　　2.低功耗、低散热
　　(1)IntelliSeek功能优化寻道速度，降低噪音/功耗/振动;
　　(2)1.5安培的超低启动电流，降低硬盘上电对电源的冲击。
　　3.高抗振性
　　RampLoad斜坡加载技术使磁头永远不接触盘片，在大幅提高硬盘非工作抗震性的同时，提高长期运转的可靠性。
　　4.流媒体优化
　　流媒体具有连续性(Continuous)、实时性(Realtime)、时序性三大各点，用来保存安防监控记录视频是最合适的载体。SilkStream是AV系列硬盘专为流媒体开发的特色技术，转为流畅的连续数字视频回放进行了优化，可同时支持多达12个并发高清数字视频流，SilkStream兼容ATA流控制指令集，可为用户提供标准的流管理和错误恢复功能。这项技术可以解决与碎片相关的服务质量问题，因此性能不会随时间的推移而降低，并且提高硬盘的可靠性，减少现场DVR系统故障并且可以降低硬盘任务负载。

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　　硬盘存储技术汇总
　　1.Intelliseek-智能寻道技术
　　目前，硬盘拥有独特的智能寻道技术可主动计算出最优化的寻道速度以减少传动器的仓促运转，从而降低了噪音与能量消耗。有了智能寻道技术，传动器的运转得到有效控制，磁头能准确地接触到下个扇区读取新信息而不是硬盘存储技术的在视频监控中的应用匆忙上升并等待硬盘的旋转。运转的流畅使寻道操作更加安静，震动大大减少。安防监控领域是一个对产品功耗及硬盘寿命要求较高的领域，而磁盘的机械臂移动速度过快则会造成硬盘的功耗过高，且影响机械臂的寿命，增加故障机率。
　　2.RotaryAccelerationFeedForward(RAFF)-旋转加速前向反馈
　　这项技术被广泛应用在SCSI产品中，通过在硬盘控制PCB上增设震动传感器来实侦测硬盘震动，补偿性能，这种特性在多硬盘的复杂环境尤为有用。硬盘在工作时会产生两种震动，一种是水平方向的，一种是垂直方向的，垂直方向的震动很容易理解，这种震动的危害主要是容易让磁头与盘片发生碰撞。而水平方向的震动是因为硬盘工作时盘片会高速旋转，在旋转的同时会产生向心力带动硬盘在水平方向运动，多块硬盘同时进行水平运动可能对其他硬盘造成干扰，也就是产生磁头偏离磁道的现象，虽然传动系统会让磁头自动回到正确的位置，但是这样就会产生不必要的延时。
　　旋转震动补偿就是针对旋转震动而设计的技术，硬盘带有旋转震动感应器，一旦周围的硬盘同时旋转发生旋转震动，感应器会产生位移信号，让磁头可以更迅速的归位，减少旋转震动造成磁头偏离而产生的影响。
　　3.斜坡加载(RampLoad)技术
　　通常硬盘在工作状态时，不仅会产生水平方向的震动，还会产生垂直方向的震动。垂直方向的震动对硬盘来说危害是巨大的，一旦硬盘发生垂直方向的震动，很容易产生硬盘故障。传统硬盘在仅靠马达的盘片内存部分设置了带有纹理的悬停区域，当硬盘通电启动时，承载磁头的滑橇(slider)在盘片表面滑行，直到盘片旋转的速度快到两者之间产生足以将滑橇托起来的气垫为止，这时候磁头逐渐转移到有数据保存的扇区开始正常工作。硬盘断电可以看作是通电的逆运行，磁头在断电以后依靠马达的惯性，磁头将重新移至这片特殊的悬停区域，直到惯性消失，硬盘完全停止工作。而采用RampLoad斜坡加载技术的硬盘很容易解决这个问题，它针对传统设计进行了改良，将马达内侧的磁头休息区转移至磁盘外，建立单独的区域，这样可以避免在外力的冲击下，磁头(滑橇)从悬停区跌落与盘片接触，降低了磁头(滑橇)与盘片发生接触的机率(硬盘关闭时磁头在盘片外，肯定不会有接触;硬盘运转起来后，如果处于空闲(Idle)状态，磁头也可以回到支架上，而不是一直在盘片上空飞行)。RampLoad斜坡加载技术还可以降低硬盘的功耗，当磁头回到待机区域的时候，功耗必然比磁头悬停在盘片表面时要更低一些，对长期处于待机状态的安防监控类硬盘来说，这项技术是很必要的。这样利用斜坡的缓冲原理，将硬盘启动前后旋转中的磁头和盘片分离，减少磁头与盘片表面的摩擦与损耗，使之更加节能，电子元件更加优化，从而保证了硬盘长期运行的可靠性。
　　4.液态轴承马达
　　液态轴承马达跟传统钢珠型轴承主轴马达不同之处在于它使用油膜取代传统的钢珠，也就是说它在转动的时候并未出现金属接触，理论上就不会有磨损的问题。这使得轴承能够有效吸收外来的震动，保护轴承表面。使其能够承受更大的撞击力，延长了寿命、减小了噪音。这是一种硬盘防震技术，能够使硬盘工作噪声和发热量大大降低，即使装在一些隔音效果较差的轻薄笔记本中也难闻工作噪音。

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　　视频监控存储选购注意事项
　　1、使用硬盘驱动器内置的DVR，NVR或服务器。这仍然是目前最常见的存储形式。
　　2、直连存储即在硬盘以外使用DVR，NVR或服务器。NAS或SAN系统提供了更大的扩展性，灵活性和空间。
　　3、集中存储。
　　视频监控系统是一个相对特殊的系统，主要要求大容量和成本，否则根本没有那么大的资金去建立遍布全市，甚至于全国的监控系统。因此选择大容量低成本的IP存储是监控系统本身的特点和需求决定的，同时可以保证系统的安全性。
　　按照监控系统配置选择存储设备的容量考虑存储设备容量的大小，除了与摄像头数量有关外，还与视频的格式，码率，存储的天数有关。存储系统容量的计算方法如下：假设视频的格式为D1，码率为2Mb/s.单路视频每天存储容量为：1路*(2Mb/s*3600s)/8bit*24小时=21GB.单路视频每月存储容量为：1路*(2Mb/s*3600s)/8bit*24小时*30天=648GB.摄像头数量、码率、存储时间可根据实际情况来选择。
　　由于监控领域的系统集成商没有专业的存储工程师，对存储行业也不是很了解，所以建议系统集成商在选择存储设备的时候注意以下几点：
　　1.设备的管理和维护要非常简单
　　选择具有嵌入式Web管理功能的设备，不需要在管理终端上安装软件，就可以随时随地进行设备的安装调试，维护起来非常简单。ERASTOR所有的设备都不需要专业的存储工程师去安装调试，在ERASTOR工程师的电话支持下，5分钟就可以教会系统集成商的工程师或者用户如何安装调试自己的设备。
　　2.选择质量稳定的设备
　　存储系统的稳定可靠是压倒一切的，特别是系统集成商和用户都没有专业存储硬件工程师的情况下，设备的安全稳定更为重要。如果产品不稳定，经常发生一些小问题，那么维护的成本将非常高。所谓的Cable-less架构就是整个设备里面没有一根线缆，控制器、电源、风扇、背板、硬盘之间的连接全部都是电路板。因为磁盘阵列中的硬盘数量较多，产生的热量很多，而且传输的信号是高频信号，时间一长，线缆两头的合金金属片会因为氧化产生较大的信号衰减，导致系统不稳定。
　　存储产品的稳定性和生产工艺有着非常大的关系，生产工艺可以从电路板的印刷整齐情况、各个部件之间衔接的空间误差大小情况等看出工艺的好坏。例如，硬盘托架和插槽之间衔接松紧程度和硬盘的使用寿命有非常大的关系。因为硬盘中的磁碟在高速转动，如果衔接不紧就容易使硬盘产生振动，从而大大降低硬盘的使用寿命。另外，如果背板工艺差意味着电压和电流波动会比较大，也会使硬盘的使用寿命大打折扣，系统也会经常出现故障。
　　3.选择智能化程度较高的设备
　　什么是Roaming功能呢?举例说，我有2TB的数据存在5块500GB硬盘作为一组的RAID上，如果设备出现问题时，可以把这5块硬盘拔出来，插入到同一系列的任何一台设备上，照样可以读写这些数据。这种功能最大限度地保护了用户的数据安全，对于那种购买多台同一品牌设备的用户尤为实用。
　　虚拟卷技术原本是使用在高端存储产品上的一种技术。由于虚拟卷技术的实用性、灵活性，更能满足客户多种应用需求的存储，因此被越来越多地应用在中低端存储产品上。如果客户有3种以上的数据，需要不同的安全保护级别，而且单位数据的大小、传输速度也不一样，这时普通的磁盘阵列很难满足用户的存储需求，而采用虚拟卷技术的阵列就可以满足应用需求。

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