云存儲技術(shù)在平安城市建設(shè)中的應(yīng)用

■ 王鶴 趙亞飛

云存儲不僅僅是數(shù)據(jù)的存儲，云存儲從架構(gòu)上改變了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)模式。隨著云存儲技術(shù)的不斷完善，必將推進平安城市建設(shè)上升到一個新的臺階。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是平安城市建設(shè)的重要數(shù)據(jù)來源，云存儲的應(yīng)用使得視頻監(jiān)控存儲設(shè)備成為存儲服務(wù)，提高了系統(tǒng)的處理能力及容量的擴容。本文介紹基于云存儲的視頻監(jiān)控整體框架，闡述了云存儲視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)內(nèi)部智能整合能力、負載均衡等技術(shù)優(yōu)勢，并分析了云存儲視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全挑戰(zhàn)。

背景

隨著信息通信技術(shù)的推進，各地政府部門高瞻遠矚，大力建設(shè)平安城市。平安城市就是和諧的智慧城市，重點對城市的安防系統(tǒng)、道路交通系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等公共服務(wù)系統(tǒng)進行綜合調(diào)度管理，為城市居民提供安全、便捷的生活環(huán)境。平安城市建設(shè)進程中重要的組成部分就是通過互聯(lián)網(wǎng)收統(tǒng)集眾多分散的信息，視頻監(jiān)控就是主要的信息來源。隨著平安城市建設(shè)的推進，視頻畫面質(zhì)量也隨之提高、畫面尺寸隨之增大、視頻線路隨之增加，存儲要求必須滿足BP級，傳統(tǒng)的SAN或NAS在容量和性能擴展上存在瓶頸。為了解決這一問題，在云計算新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了云存儲這一全新的概念，就是利用集群技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式文件管理等技術(shù)，將云分布的不同類型的存儲設(shè)備協(xié)同工作，是一種存儲兼顧管理的存儲體系，為平安城市所需要的共享信息資源提供服務(wù)接口。使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)變成云服務(wù)應(yīng)用，從而提高系統(tǒng)海量視頻數(shù)據(jù)的處理性能，以及整個系統(tǒng)容量的擴展。

云存儲視頻監(jiān)控的框架體系

基于云存儲的視頻監(jiān)控系有前端視頻采集系統(tǒng)、云存儲平臺、視頻業(yè)務(wù)服務(wù)組成，如圖所示：

圖1

前段視頻采集

前段視視頻管制設(shè)備主要由高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭、視頻編碼器、交換機等組成，系統(tǒng)為每路網(wǎng)絡(luò)攝像頭分配一個足夠的帶寬，云存儲系統(tǒng)節(jié)點通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來，視頻信息可以實時地傳輸?shù)皆拼鎯ζ脚_上。

云存儲平臺

云存儲平臺不僅僅是一個存儲硬件，而是一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、應(yīng)用軟件、接入網(wǎng)、服務(wù)訪問接口、存儲設(shè)備等多個部分組成的管理體系，具有數(shù)據(jù)存儲兼顧數(shù)據(jù)管理的功能。通過數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)存儲設(shè)備向存儲服務(wù)的轉(zhuǎn)變。

云存儲數(shù)據(jù)管理中心

它對上層業(yè)務(wù)層訪問提供了不同服務(wù)類型間公共管理進行統(tǒng)一管理，是存儲設(shè)備升級成存儲服務(wù)的核心部分。 通過存儲集群技術(shù)、系統(tǒng)分布式文件系統(tǒng)、網(wǎng)格計算等技術(shù)結(jié)合應(yīng)用軟件實現(xiàn)存儲設(shè)備內(nèi)容的分發(fā)、數(shù)據(jù)刪冗與壓縮、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)備份與容災(zāi)等功能。同時又通過存儲虛擬化技術(shù)、存儲狀態(tài)監(jiān)控及維護，實現(xiàn)各個云存儲節(jié)點之間的協(xié)同工作，使得多個存儲設(shè)備享受同一種服務(wù)功能，提高了視頻資源信息的訪問性能。云存儲數(shù)據(jù)管理中心既要對云服務(wù)器管理，又要為上層的視頻資源訪問的事務(wù)進行管理，因此在實際中的操作中具有非常大的挑戰(zhàn)。

云存儲設(shè)備

云存儲設(shè)備（NASFC ISCSI DAS等）是對外提供存儲服務(wù)的存儲池，主要由云存儲中眾多云存儲節(jié)點，結(jié)合相關(guān)應(yīng)用管理軟件組成。其中的存儲節(jié)點不是一個特定的設(shè)備，是不同類型的存儲設(shè)備單元體， 設(shè)備采用高密度磁盤陣列設(shè)備，每個云存儲節(jié)點通過互聯(lián)網(wǎng)接入到云存儲平臺中，在云存儲平臺上進行分配。通過內(nèi)嵌的管理軟件可以實現(xiàn)單個存儲節(jié)點的認證、數(shù)據(jù)的多副本或多物理設(shè)備的分級保存。當帶寬或者容量不能滿足視頻流需求時，可以通過增加云存儲節(jié)點，在線進行云存儲平臺的擴容。其實，對于用戶來說，它是一個虛擬化的，用來存儲“海量“視頻數(shù)據(jù)的設(shè)備群。

視頻業(yè)務(wù)服務(wù)

是運行在云存儲平臺之上的應(yīng)用集合，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)用戶，提供各種相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用。每個應(yīng)用對應(yīng)著一個業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)一類特定的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)接入、用戶認證、權(quán)限管理等安全策略與用戶群交互。目前由云存儲服務(wù)提供的視頻業(yè)務(wù)分為三大類：第一類是面向公眾的標準應(yīng)用；第二類是為了私人、企事業(yè)單位專門開發(fā)的客戶應(yīng)用；第三類是第三方在云存儲平臺上部署的商業(yè)應(yīng)用。涉及到的具體應(yīng)用包括:（1）單位視頻數(shù)據(jù)備份、存儲、遠程共享、下載、回放、歸檔；（2）視頻監(jiān)控、IPTV、流媒體視頻等集中存儲、網(wǎng)站大容量在線存儲；（3）個人空間服務(wù)、運行商空間租賃等；（4）電子地圖業(yè)務(wù)等。

云存儲視頻監(jiān)控的優(yōu)勢

作為一種新興技術(shù)，云存儲在視頻監(jiān)控中應(yīng)用就要突破NVR或者CVR堆疊模式的控制粒度過大、存儲資源利用率低的限制以及傳統(tǒng)存儲服務(wù)器的工作負荷瓶頸，使得整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮最大效能。

數(shù)據(jù)內(nèi)部智能整合能力

傳統(tǒng)的視頻采集體系僅僅作為存儲容器，沒有考慮到將視頻資源放到統(tǒng)一平臺上管理。雖然VNR或者CVN堆疊模式考慮到對存儲資源統(tǒng)一整合，但是在視頻資源的整合過程中會導(dǎo)致存儲系統(tǒng)的資源利用率低、控制粒度偏大。云存儲是利用虛擬化技術(shù)，使存儲資源完全透明化，可以實現(xiàn)對每個基礎(chǔ)存儲單元的整合，這樣就能做到存儲資源的合理利用和優(yōu)化整合。對于上層的應(yīng)用層來說，呈現(xiàn)的是一個完整的、按需排放的存儲資源池，不需要使用者再次進行處理操作，只需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求從存儲資源池中取出所需的視頻存儲單元。提高了海量視頻數(shù)據(jù)的訪問能力及利用效率。

負載均衡能力

傳統(tǒng)的存儲服務(wù)器隨著網(wǎng)絡(luò)流量和網(wǎng)絡(luò)負荷增大，很難滿足客戶業(yè)務(wù)的需求，雖然可以使用本地負載均衡手段，但是受到單一設(shè)備的計算、帶寬等資源的限制，當面臨下一次業(yè)務(wù)量的提升時根本無法承擔(dān)。如果通過硬件設(shè)備來解決問題，將會產(chǎn)生額外的成本投入及資源浪費，而且還同樣面臨著服務(wù)資源受限的風(fēng)險。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清和全覆蓋要求，必然會產(chǎn)生上述的問題。云存儲是通過管理中心將眾多的存儲節(jié)點化整為零，共同完成同一個業(yè)務(wù)邏輯。負載均衡策略就是把用戶的請求讓工作負荷較輕的云存儲節(jié)點來處理，讓負荷繁重的云存儲節(jié)點接受較少的服務(wù)請求，使得云中的各個云存儲節(jié)點能夠統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，使得存儲系統(tǒng)能夠發(fā)揮最大效能。同時這種策略可以實現(xiàn)云存儲的并行擴容特性，當整個存儲負載較重時，只需添加新的存儲節(jié)點即可。

此外云存儲平臺還有靈活擴展和管理能力、降低視頻存儲的TCO（總擁有成本）、異構(gòu)環(huán)境下災(zāi)難恢復(fù)、定制性強、海量并行擴容等優(yōu)勢。

安全挑戰(zhàn)

云存儲作為云服務(wù)的重要組成部分，與云服務(wù)一樣，安全問題仍是其應(yīng)用的最大障礙。除了傳統(tǒng)身份認證、底層系統(tǒng)安全、物理安全挑戰(zhàn)外，云存儲還有著獨特的安全挑戰(zhàn)，首先云存儲用戶面臨著數(shù)據(jù)的完整性和機密性、數(shù)據(jù)的可用性和遠程認證、數(shù)據(jù)訪問的隱私性等問題；其次云存儲服務(wù)商面臨著服務(wù)的被攻占，不發(fā)分子就可以獲得超級計算能力，使其投入極少的資源，就可以進行網(wǎng)絡(luò)攻擊、密碼破解等，做出不可估量的破壞。 基于云存儲的視頻監(jiān)控體系，在受到安全挑戰(zhàn)時，還有能被犯罪分子利用所掌握的數(shù)據(jù)進行更加隱蔽的犯罪，同時也會刪除犯罪證據(jù)，將是平安城市建設(shè)的巨大挑戰(zhàn)。

結(jié)束語

云存儲不僅僅是數(shù)據(jù)的存儲，主要是提供數(shù)據(jù)處理的服務(wù)，增強了數(shù)據(jù)應(yīng)用的高效性和靈活性。云存儲應(yīng)用到平安城市建設(shè)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，從架構(gòu)上改變了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)模式，使得系統(tǒng)的容量擴容、海量數(shù)據(jù)處理、負載分配、運營成本等問題迎刃而解。但是在目前應(yīng)用過程中存在著不少挑戰(zhàn)，相信隨著技術(shù)的日趨成熟，云存儲視頻監(jiān)控系統(tǒng)也會不斷完善，必將推進平安城市的建設(shè)。