視頻存儲(chǔ)風(fēng)起“云”涌

文/本刊記者 沈文文

監(jiān)控云存儲(chǔ)的出現(xiàn)，突破了傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式的性能和容量瓶頸，使云存儲(chǔ)提供商能夠聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備形成異常強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力，實(shí)現(xiàn)性能與容量的線性擴(kuò)展，讓海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)成為了可能。借助廠家提供的監(jiān)控云存儲(chǔ)服務(wù)，用戶有望擺脫在硬件存儲(chǔ)設(shè)備上的巨額投入，減少在系統(tǒng)維護(hù)上的人力支出，快速減輕財(cái)政壓力。監(jiān)控云存儲(chǔ)的出現(xiàn)同時(shí)提升了用戶和廠家的競(jìng)爭(zhēng)力。

云存儲(chǔ)是在云計(jì)算（cloud computing）概念上延伸和發(fā)展出來的一個(gè)新的概念，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)。

監(jiān)控云存儲(chǔ)的出現(xiàn)，突破了傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式的性能和容量瓶頸，使云存儲(chǔ)提供商能夠聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備形成異常強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力，實(shí)現(xiàn)性能與容量的線性擴(kuò)展，讓海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)成為了可能。系統(tǒng)的建設(shè)者只需要考慮攝像頭和編碼器等前端設(shè)備，為每一個(gè)編碼器、IP攝像頭分配一個(gè)帶寬足夠的接入網(wǎng)鏈路，通過接入網(wǎng)絡(luò)與云存儲(chǔ)系統(tǒng)連接，實(shí)時(shí)的視頻圖像就可以很方便地保存到云存儲(chǔ)中，并通過視頻監(jiān)控平臺(tái)管理軟件實(shí)現(xiàn)圖像的管理和調(diào)用。從而讓企業(yè)擁有相當(dāng)于整片云的存儲(chǔ)能力，成功解決視頻存儲(chǔ)海量的難題。

云存儲(chǔ)原理及架構(gòu)

據(jù)了解，云存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型由四層組成：存儲(chǔ)層、基礎(chǔ)管理層、應(yīng)用接口層、訪問層。

存儲(chǔ)層是云存儲(chǔ)最基礎(chǔ)的部分。存儲(chǔ)設(shè)備可以是FC光纖通道存儲(chǔ)設(shè)備，可以是NAS和iSCSI等IP存儲(chǔ)設(shè)備，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲(chǔ)設(shè)備。云存儲(chǔ)中的存儲(chǔ)設(shè)備往往數(shù)量龐大且分布在不同地域，彼此之間通過廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者FC光纖通道網(wǎng)絡(luò)連接在一起。存儲(chǔ)設(shè)備之上是一個(gè)統(tǒng)一存儲(chǔ)設(shè)備管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗余管理，以及硬件設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和故障維護(hù)。

基礎(chǔ)管理層是云存儲(chǔ)最核心的部分，也是云存儲(chǔ)中最難以實(shí)現(xiàn)的部分?；A(chǔ)管理層通過集群、分布式文件系統(tǒng)和網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)中多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備之間的協(xié)同工作，使多個(gè)的存儲(chǔ)設(shè)備可以對(duì)外提供同一種服務(wù)，并提供更大、更強(qiáng)、更好的數(shù)據(jù)訪問性能。CDN內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)加密技術(shù)保證云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)不會(huì)被未授權(quán)的用戶所訪問，同時(shí)，通過各種數(shù)據(jù)備份和容災(zāi)技術(shù)和措施可以保證云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，保證云存儲(chǔ)自身的安全和穩(wěn)定。

應(yīng)用接口層是云存儲(chǔ)最靈活多變的部分。不同的云存儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)單位可以根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)類型；開發(fā)不同的應(yīng)用服務(wù)接口；提供不同的應(yīng)用服務(wù)。比如視頻監(jiān)控應(yīng)用平臺(tái)、IPTV和視頻點(diǎn)播應(yīng)用平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)硬盤引用平臺(tái)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份應(yīng)用平臺(tái)等。

訪問層也就是云存儲(chǔ)系統(tǒng)的用戶。任何一個(gè)授權(quán)用戶都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的公用應(yīng)用接口來登錄云存儲(chǔ)系統(tǒng)，享受云存儲(chǔ)服務(wù)。其云存儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)單位不同，云存儲(chǔ)提供的訪問類型和訪問手段也不同。

云存儲(chǔ)架構(gòu)技術(shù)的成熟和發(fā)展，極大地促進(jìn)了云存儲(chǔ)的廣泛應(yīng)用，更為原有存儲(chǔ)系統(tǒng)的升級(jí)改造提供了新的技術(shù)和新的服務(wù)。當(dāng)前云存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)可以提供更為靈活的接入方式，不論是個(gè)人客戶端還是企業(yè)客戶端，都可以通過D2D2C（磁盤——磁盤——云）的云模式連接云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)模塊，并建立IDC數(shù)據(jù)備份中心，其系統(tǒng)可以支持存儲(chǔ)容量的擴(kuò)充及其他功能的擴(kuò)展。另外，云存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)可用與大型分布式文件系統(tǒng)進(jìn)行文件管理，并實(shí)現(xiàn)跨數(shù)據(jù)中心的容災(zāi)管理。

視頻監(jiān)控圖像存儲(chǔ)的特點(diǎn)與要求

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是圖像信息量巨大，要求具有足夠的存儲(chǔ)空間。硬盤錄像機(jī)錄像占用存儲(chǔ)容量與圖像質(zhì)量、攝像機(jī)的路數(shù)、需要保存錄像時(shí)間、錄像機(jī)圖像壓縮比(這又與壓縮采用的格式和圖像變化情況有關(guān))等因素有關(guān)。

目前國(guó)內(nèi)DVR多數(shù)采用的是簡(jiǎn)化的H.264或MPEG-4壓縮技術(shù)，在同等的圖像質(zhì)量，H.264的數(shù)據(jù)壓縮比能比DVD系統(tǒng)中使用的MPEG-2高2～3倍，比老的MPEG-4高1.5～2倍。圖像質(zhì)量是CIF水平時(shí)，采用H.264技術(shù)，硬盤消耗率大約為100M/路/小時(shí)，16路硬盤錄像機(jī)1TB的硬盤大約能連續(xù)錄像26天。以目前高清最基本的720P效果為例，正常錄像需要的硬盤容量大約為4G～8G/路/小時(shí)，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，降低每小時(shí)視頻錄像可壓縮到3GB左右容量。以此為例，按一個(gè)月保存時(shí)間計(jì)算，8路監(jiān)控大約17T(17000G)容量左右。那么可以試想一下，如果需要幾百、上千路這樣的高清監(jiān)控，如此龐大的視頻文件，有如潮水般的沖擊著存儲(chǔ)系統(tǒng)，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的容量，讀寫性能、可靠性提出了更高要求。

數(shù)字化視頻監(jiān)控涉及到巨量數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和使用。因此，一個(gè)高效能的視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須具備高效能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，這關(guān)系著數(shù)據(jù)管理的效率、數(shù)據(jù)安全以及數(shù)據(jù)利用的效率。在電信級(jí)別的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求，一般說來要滿足六個(gè)方面的要求：

1、電信級(jí)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的重要特點(diǎn)之一是大量集中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分散化的前端應(yīng)用。因此，存儲(chǔ)系統(tǒng)必須具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，否則將會(huì)影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和利用的效率。

2、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求和快速的增長(zhǎng)變化的特點(diǎn)，要求存儲(chǔ)系統(tǒng)在必須能夠滿足電信級(jí)別數(shù)據(jù)監(jiān)控的海量存儲(chǔ)要求外，同時(shí)又必須具備良好的擴(kuò)展性能，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)量飛速增長(zhǎng)對(duì)于存儲(chǔ)空間擴(kuò)大的需求。

3、由于監(jiān)控系統(tǒng)一般要求實(shí)時(shí)的錄像輸入，所以這種實(shí)時(shí)錄像輸入對(duì)盤陣的數(shù)據(jù)寫能力提出了較高的要求，否則在寫速度達(dá)不到要求的情況下，數(shù)據(jù)大量集中在緩存中，最終將會(huì)導(dǎo)致緩存數(shù)據(jù)溢出以致主機(jī)死機(jī)。

4、監(jiān)控錄像需要在間隔一段時(shí)間后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，在數(shù)據(jù)刪除后，會(huì)有一定時(shí)間的間隔數(shù)據(jù)不能立即寫入，這時(shí)候數(shù)據(jù)都是保存在緩存里，較大的緩存可以保證更多的數(shù)據(jù)滯留在緩存中，等待向硬盤空間的重新寫入。

5、隨時(shí)可能出現(xiàn)的監(jiān)控錄像調(diào)用和檢索的要求，有時(shí)甚至是多個(gè)用戶的同時(shí)調(diào)用要求。

6、電信級(jí)龐大的存儲(chǔ)需求決定了對(duì)存儲(chǔ)良好管理性的要求。簡(jiǎn)單有序的管理性可以幫助用戶降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)的成本，同時(shí)也是系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要保障。對(duì)于電信級(jí)別系統(tǒng)而言，良好的穩(wěn)定性是必需的，如果缺乏穩(wěn)定性，則會(huì)給眾多用戶帶來巨大困擾，甚至帶來巨大的損失。

作為圖像數(shù)據(jù)和報(bào)警事件記錄的載體，存儲(chǔ)的重要性是不言而喻的，當(dāng)前，存儲(chǔ)已不僅是一個(gè)設(shè)備，而是已經(jīng)升華到了一個(gè)解決方案平臺(tái)的地步。大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)并不是存儲(chǔ)設(shè)備的簡(jiǎn)單堆積，更需要解決存儲(chǔ)機(jī)制的完備性、存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)以及在時(shí)間(存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理速度)和空間(存儲(chǔ)容量)上的可使用性等問題，還有大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)的可管理性要求。

云存儲(chǔ)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控中的重要性

安防行業(yè)的現(xiàn)狀正處于從過去的非聯(lián)網(wǎng)、分散化的形態(tài)向聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心化的形態(tài)演進(jìn)中。因此云存儲(chǔ)技術(shù)在安防領(lǐng)域的應(yīng)用是很有前景的。

平安城市建設(shè)提出了監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)要求，許多廠商都開發(fā)了具有聯(lián)網(wǎng)傳輸功能的DVR或NVR，以及具有網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)的NAS (Network Attached Storage，網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ))和SAN(Storage Area Network，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò))軟硬件設(shè)備。NAS采用磁盤陣列和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有很大的存儲(chǔ)容量，而SAN配合監(jiān)控管理平臺(tái)能夠提供更大的存儲(chǔ)空間，具有存儲(chǔ)空間易于擴(kuò)展、尋址靈活、可遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)設(shè)備利用率高等特點(diǎn)，適合大型的集中式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。IP SANs是目前視頻監(jiān)控存儲(chǔ)市場(chǎng)的一個(gè)熱點(diǎn)，而DVR在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)會(huì)與其他的存儲(chǔ)方式共存。

高清視頻在經(jīng)過不同的編碼處理以后，依據(jù)碼率不同而有不同的要求。一般碼率在6-20Mb之間，壓縮效率、壓縮方式不同，所獲得的最終文件大小約為3-10GB/小時(shí)，因此便產(chǎn)生了對(duì)于存儲(chǔ)大容量的要求。目前720P高清視頻攝像資料每小時(shí)視頻錄像可壓縮到3GB左右容量，按一個(gè)月保存時(shí)間要求計(jì)算，可以得到這樣一個(gè)數(shù)據(jù)：3GB/小時(shí)×24小時(shí)×30天×1路=2.16T，一個(gè)擁有500路高清視頻攝像，需要保存30天的監(jiān)控系統(tǒng)所需的最少存儲(chǔ)容量是1PB。

近兩年來，電信和網(wǎng)通在全國(guó)各地建設(shè)了很多不同規(guī)模的“全球眼”、“寬視界”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)?！叭蜓邸被颉皩捯暯纭毕到y(tǒng)的終極目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)類似話音網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)一樣的、遍布全國(guó)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為所有用戶提供遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和視頻回放功能，并通過服務(wù)來收取費(fèi)用。但由于目前城市內(nèi)部和城市之間網(wǎng)絡(luò)條件限制，視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備規(guī)模的限制，“全球眼”或“寬視界”一般只能在一個(gè)城市內(nèi)部來建設(shè)。

假設(shè)我們有一個(gè)遍布全國(guó)的云存儲(chǔ)系統(tǒng)，并在這個(gè)云存儲(chǔ)系統(tǒng)中內(nèi)嵌視頻監(jiān)控平臺(tái)管理軟件，建設(shè)“全球眼”或“寬視界”系統(tǒng)將會(huì)變成一件簡(jiǎn)單的事情。系統(tǒng)的建設(shè)者只需要考慮攝像頭和編碼器等前端設(shè)備，為每一個(gè)編碼器、IP攝像頭分配一個(gè)帶寬足夠的接入網(wǎng)鏈路，通過接入網(wǎng)與云存儲(chǔ)系統(tǒng)連接，實(shí)時(shí)的視頻圖像就可以很方便地保存到云存儲(chǔ)中，并通過視頻監(jiān)控平臺(tái)管理軟件實(shí)現(xiàn)圖像的管理和調(diào)用。用戶不僅可以通過電視墻或PC來監(jiān)看圖像信號(hào)，還可以通過手機(jī)來遠(yuǎn)程觀看實(shí)時(shí)圖像。同樣，行業(yè)的大型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)也可以采用云存儲(chǔ)系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在這方面有所進(jìn)展。

結(jié)束語

大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的建設(shè)和高清監(jiān)控的逐步普及，需要存儲(chǔ)的海量視頻數(shù)據(jù)有如潮水般的沖擊著存儲(chǔ)系統(tǒng)，不僅對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的容量，而且對(duì)讀寫性能、可靠性能提出了更高要求。監(jiān)控云存儲(chǔ)的出現(xiàn)，突破傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式的性能和容量瓶頸，使云存儲(chǔ)提供商能夠聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備形成異常強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力，實(shí)現(xiàn)性能與容量的線性擴(kuò)展，讓海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)成為了可能，從而讓企業(yè)擁有相當(dāng)于整片云的存儲(chǔ)能力，成功解決存儲(chǔ)難題。借助廠家提供的監(jiān)控云存儲(chǔ)服務(wù)，用戶有望擺脫在硬件存儲(chǔ)設(shè)備上的巨額投入，減少在系統(tǒng)維護(hù)上的人力支出，快速減輕財(cái)政壓力。監(jiān)控云存儲(chǔ)的出現(xiàn)同時(shí)提升了用戶和廠家的競(jìng)爭(zhēng)力。

視頻監(jiān)控作為安防領(lǐng)域主要分支，其數(shù)據(jù)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗非常大，就當(dāng)前而言恐怕還不完全具備數(shù)據(jù)中心化的條件，云存儲(chǔ)技術(shù)在安防監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用還將走過一段較長(zhǎng)的路程，但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，影響其推廣的障礙也會(huì)得到根本解決，云存儲(chǔ)在監(jiān)控領(lǐng)域?qū)⒂忻篮玫那熬啊?/p>