視頻監(jiān)控系統(tǒng)“公有云存儲”的解決方案探討

摘 ?要：隨著平安城市建設(shè)的升級，以及智慧機場建設(shè)的興起，視頻監(jiān)控高清化開始普及，視頻圖像信息的深度應(yīng)用成為行業(yè)的趨勢，針對浦東機場視頻數(shù)據(jù)量大的特點，如何有效存儲和使用海量監(jiān)控數(shù)據(jù)成為新的課題。本文探討了利用“共有云存儲”視頻資源的解決方案，并依托“公有云存儲”在容量、空間可擴展性、服務(wù)可用性、數(shù)據(jù)安全性、兼容性等多個維度的優(yōu)勢，提升浦東機場監(jiān)控存儲的質(zhì)量、效能。通過“公有云存儲”的應(yīng)用，能夠有效提升視頻資源的可用性，通過兼容浦東機場原有的各類存儲方式與業(yè)務(wù)共享，為今后更大容量的存儲、更多平臺的接入、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：公有云存儲;視頻對接;視頻云存儲

中圖分類號：TP333 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）14-0076-03

Solution of “Public Cloud Storage” in Video Monitoring System

——Take Pudong Airport as an Example

XIAO Jiang

（Mechanical and Electrical Information Support Department of Shanghai International Airport Co.，Ltd.，Shanghai ?200237，China）

Abstract：With the upgrade of safe city construction and the rise of intelligent airport construction，high-definition video surveillance has become popular，and the deep application of video image information has become the trend of the industry. In view of the characteristics of a large number of video data in Pudong Airport，how to effectively store and use massive monitoring data has become a new topic. This paper discusses the solution of utilizing “public cloud storage” video resources，and relies on the advantages of “public cloud storage” in capacity，spatial scalability，service availability，data security，compatibility and other dimensions to improve the quality and efficiency of monitoring storage in Pudong Airport. Through the application of “shared cloud storage”，the availability of video resources can be effectively improved. By compatible with all kinds of storage methods and business sharing of Pudong Airport，it lays the foundation for larger storage capacity，more platform access and structured data storage in the future.

Keywords：public cloud storage;video docking;video cloud storage

0 ?引 ?言

浦東國際機場是視頻監(jiān)控系統(tǒng)，目前由T1、T2航站樓樓及飛行區(qū)三個部分組成，兩個航站樓目前使用的是Qognify的NICE FAST和NICE VISION視頻管理系統(tǒng)，飛行區(qū)使用的是華為的視頻管理系統(tǒng)。由于反恐法的執(zhí)行，需要在公共區(qū)域、重點區(qū)域的視頻圖像存儲至少90天，因此對于錄像的存儲顯得尤為重要。

本文淺談通過“云存儲”的方式，將T1、T2航站樓原有Qognify的NICE FAST和NICE VISION視頻管理系統(tǒng)以及飛行區(qū)的華為視頻管理平臺接入到“云存儲”系統(tǒng)內(nèi)，實現(xiàn)大容量存儲空間的使用，以滿足重點區(qū)域存儲時間至少90天的要求。

1 ?機場原有視頻的存儲方式

1.1 ?T1航站樓視頻監(jiān)控存儲

T1航站樓視頻存儲系統(tǒng)由Qognify公司的NICE VISION網(wǎng)絡(luò)視頻錄像服務(wù)器（NVR）和磁盤陣列兩部分組成。

存儲結(jié)構(gòu)采用集中的存儲陣列方式，即前端高清數(shù)字攝像機的數(shù)字視頻流將通過分布的IP網(wǎng)絡(luò)和SAN光纖網(wǎng)絡(luò)，保存在T1航站樓TOC集中設(shè)置的由Qognify公司的視頻錄像服務(wù)器NVR與其相聯(lián)的磁盤陣列組成的數(shù)字視頻存儲系統(tǒng)中。

1.2 ?T2航站樓視頻監(jiān)控存儲

T2航站樓視頻存儲系統(tǒng)由Qognify公司的NICE FAST網(wǎng)絡(luò)視頻錄像服務(wù)器（NVR）和磁盤陣列兩部分組成。

存儲結(jié)構(gòu)采用集中的存儲陣列方式，即各監(jiān)控前端視頻編碼器產(chǎn)生的數(shù)字視頻流將通過分布的IP網(wǎng)絡(luò)和SAN光纖網(wǎng)絡(luò)，保存在T2航站樓TOC集中設(shè)置的由Qognify公司的視頻錄像服務(wù)器NVR與其相聯(lián)的磁盤陣列組成的數(shù)字視頻存儲系統(tǒng)中。

1.3 ?飛行區(qū)視頻監(jiān)控存儲

飛行區(qū)視頻存儲系統(tǒng)由華為公司的視頻管理服務(wù)器和存儲節(jié)點兩部分組成。

存儲結(jié)構(gòu)采用分布式集中的方式，即各前端高清數(shù)字攝像機的數(shù)字視頻流將通過分布的IP網(wǎng)絡(luò)保存在T1航站樓TOC集中設(shè)置的由若干華為公司的存儲節(jié)點組成的數(shù)字視頻存儲系統(tǒng)中。

2 ?云存儲概念

云存儲是在云計算（Cloud Computing）的基礎(chǔ)上，利用存儲技術(shù)的革新和發(fā)展引申出來的一個新的概念，是一種全新的網(wǎng)絡(luò)分布式存儲技術(shù)?！霸拼鎯Α敝饕侵竿ㄟ^集群技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)以及分布式架構(gòu)等數(shù)字技術(shù)，將應(yīng)用系統(tǒng)中大量且各種不同類型的存儲設(shè)備，通過應(yīng)用軟件統(tǒng)一配置資源并協(xié)同工作，共同對外部數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)存儲以及對外部需求提供業(yè)務(wù)訪問功能的一個系統(tǒng)。若云計算系統(tǒng)進行運算和處理的核心是大量的數(shù)據(jù)，云計算系統(tǒng)就需要為數(shù)據(jù)配置大量的存儲空間，那么云計算系統(tǒng)就等同于或等價于一個云存儲系統(tǒng)，所以一般而言云存儲是以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲和管理為主要內(nèi)容的云計算系統(tǒng)。

在安防領(lǐng)域，面臨著視頻大數(shù)據(jù)存儲業(yè)務(wù)，因為行業(yè)特殊性，云存儲系統(tǒng)也需要結(jié)合行業(yè)特征重新定義：云存儲系統(tǒng)采用主流的對象存儲架構(gòu)、先進的容錯算法、智能化資源調(diào)度等技術(shù)，提供基于分布式文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲能力，具備大容量、高可靠、高性能、使用簡單、自動化管理等特點，保障數(shù)據(jù)的電信級安全可靠，支持集群橫向擴展，滿足海量大數(shù)據(jù)、云計算業(yè)務(wù)的龐大需求。

3 ?云技術(shù)特點

公有云通常指第三方服務(wù)商提供的一些公共服務(wù)，也即企業(yè)通過自己的基礎(chǔ)設(shè)施直接向外部提供服務(wù)。用戶基于公網(wǎng)訪問這些服務(wù)，但并不擁有這些云計算資源。

3.1 ?安全性

“云存儲”提供了可靠、安全的數(shù)據(jù)存儲平臺，用戶、應(yīng)用都不需要再擔心數(shù)據(jù)的丟失、病毒的入侵、存儲介質(zhì)的損壞等問題。

3.2 ?海量性

云存儲采用的分布式文件系統(tǒng)能夠提供海量數(shù)據(jù)的存儲能力。一個設(shè)計完善的云存儲系統(tǒng)，能夠合理規(guī)劃數(shù)據(jù)的存儲和業(yè)務(wù)訪問等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流以及系統(tǒng)配置管理、數(shù)據(jù)配置管理等相關(guān)的控制管理流分離。云存儲系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲節(jié)點和元數(shù)據(jù)節(jié)點。數(shù)據(jù)存儲節(jié)點負責管理存儲空間和數(shù)據(jù)流，使得存儲空間容量的增長和數(shù)據(jù)管理能力增長相適應(yīng)，為實現(xiàn)海量存儲提供存儲空間保障。而元數(shù)據(jù)管理節(jié)點負責控制流的管理和索引服務(wù)。由于控制流的大小和流量相對有限，元數(shù)據(jù)節(jié)點所能提供的存儲空間，僅受限于節(jié)點硬件的內(nèi)存容量。

3.3 ?可靠性

在云存儲的實際應(yīng)用中，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)往往通過副本技術(shù)來提供所存儲數(shù)據(jù)的可靠性，如Hadoop分布式文件系統(tǒng)一般默認配置的副本因子為3。副本因子為3的情況下，表示存儲利用率為1/3，即有2個副本存在。1份數(shù)據(jù)不在本地的2個副本能夠有效保障數(shù)據(jù)的可靠性。針對海量低價值密度的視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)而言，視實際情況配置相應(yīng)的副本因子，保障數(shù)據(jù)的可靠性。

3.4 ?易擴展性

易擴展性，是指云存儲支持業(yè)務(wù)在線的情況下，動態(tài)地增加或減少云存儲系統(tǒng)的容量，即能夠在不影響業(yè)務(wù)運行的情況下增加或刪除存儲節(jié)點。通過云存儲系統(tǒng)的分布式文件系統(tǒng)結(jié)合數(shù)字集群管理技術(shù)、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等機制，實現(xiàn)了在線動態(tài)增加或刪除存儲節(jié)點，對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的顯性僅為可用存儲容量的擴容或減少。

4 ?浦東機場視頻“云存儲”實現(xiàn)方式

4.1 ?網(wǎng)關(guān)存儲-非標系統(tǒng)接入

云存儲網(wǎng)關(guān)是在客戶系統(tǒng)不支持視頻傳輸國標協(xié)議GB/T28181，沒有定義相關(guān)傳輸、控制、取流接口的情況下，為用戶存儲數(shù)據(jù)提供的協(xié)議轉(zhuǎn)換工具，將對象存儲轉(zhuǎn)換為本地NAS（CIFS、NFS、FTP協(xié)議），無須用戶進行云端接口復(fù)雜開發(fā)，即可快速便捷地存儲和調(diào)閱企業(yè)存儲在云端的文檔。適用于浦東機場航站樓目前使用的Qognify的NICE FAST和NICE VISION視頻管理系統(tǒng)。

4.1.1 ?方案拓撲

整個方案主要包括三個部分，一個是用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)接入，一個是云存儲轉(zhuǎn)換，一個是云對象存儲池。

4.1.2 ?存儲流程

虛擬服務(wù)器+存儲網(wǎng)關(guān)軟件實現(xiàn)云對象存儲S3接口與用戶側(cè)存儲的協(xié)議轉(zhuǎn)換，為用戶提供虛擬的網(wǎng)絡(luò)磁盤。

虛擬主機的部署位置為云端接入節(jié)點機房，在云主機上部署存儲網(wǎng)關(guān)軟件。每套存儲網(wǎng)關(guān)軟件可虛擬出若干邏輯磁盤，供監(jiān)控錄像服務(wù)器存儲使用，存儲對應(yīng)關(guān)系由監(jiān)控錄像服務(wù)器設(shè)置指定。

4.1.3 ?優(yōu)缺點分析

（1）優(yōu)點：適用性強，能夠適用于任何的前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）缺點：視頻碼流從轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器→網(wǎng)關(guān)服務(wù)器→存儲單元，二次轉(zhuǎn)發(fā)降低效率;點播流從存儲單元→網(wǎng)關(guān)服務(wù)器→轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器→點播客戶端，二次提取降低效率;使用云對象存儲協(xié)議與用戶側(cè)存儲的協(xié)議轉(zhuǎn)換。

4.2 ?平臺存儲——國標系統(tǒng)接入

當云存儲的平臺用于存儲的視頻管理平臺能夠支持國標系統(tǒng)時，可以通過GB/T28181國標協(xié)議（以下簡稱“國標”）實現(xiàn)對接，將本地視頻管理平臺的視頻流直接推送到遠端的云平臺內(nèi)，直接通過云平臺進行存儲。

根據(jù)國標聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)標準，通過本地視頻管理平臺與云管理平臺的國標網(wǎng)關(guān)對接，實現(xiàn)信令的傳輸、交換、控制，并通過上下級的關(guān)系推送視頻流到云平臺的處理服務(wù)器進行存儲和管理。

4.2.1 ?存儲流程

在公有云平臺上能收到本地視頻管理平臺發(fā)送的注冊信令，并且能成功注冊，能在公有云平臺上獲取用戶端的內(nèi)攝像機通道組織結(jié)構(gòu)數(shù)、通道。

在用戶端的視頻平臺客戶端上，通過視頻管理平臺程序，遠程點播存儲在云端的視頻錄像流，實現(xiàn)錄像的回放功能。

4.2.2 ?優(yōu)缺點分析

（1）優(yōu)點：視頻碼流從轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器→存儲單元，一次轉(zhuǎn)發(fā)提高效率;點播流從存儲單元→轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器→點播客戶端，一次提取提高效率;使用國標協(xié)議對接控制流和視頻流，中間無轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換。

（2）缺點：本地與云端平臺必須要支持GB/T28181聯(lián)網(wǎng)平臺協(xié)議，僅適用飛行區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)。

4.3 ?融合接入方式（實際使用）

為了能夠?qū)崿F(xiàn)T1、T2以及飛行區(qū)所有視頻的云端存儲，可以利用原有的視頻監(jiān)控集成管理平臺，原有的平臺已經(jīng)實現(xiàn)了T1航站樓監(jiān)控、T2航站樓監(jiān)控以及飛行區(qū)監(jiān)控的視頻接入。只需要將視頻監(jiān)控集成管理平臺與云管理平臺通過國標或非標方式對接，就能夠完成所需要攝像機的 “云存儲”功能。

通過項目能夠看到，T1、T2、飛行區(qū)以及新建的輔助視頻系統(tǒng)，全部接入到視頻監(jiān)控集成管理平臺內(nèi)，并通過平臺的國標接口，通過GB/T28181方式與云端進行對接，從而實現(xiàn)視頻碼流的存儲和回放調(diào)用。目前視頻監(jiān)控集成管理平臺與T1、T2的對接采用的是SDK方式，與飛行區(qū)對接采用的是國標方式。

為了實現(xiàn)視頻監(jiān)控集成管理平臺與“云”通過國標對接的問題，必須在視頻監(jiān)控集成管理平臺上新開發(fā)國標對接模塊，通過國標對接模塊轉(zhuǎn)碼流和對接協(xié)議，完成與“云”端的互聯(lián)互通。

但是由于T1、T2使用的視頻管理平臺不支持國標對接協(xié)議，因此在接入上需要采用非標的方式進行接入，而飛行區(qū)的視頻管理平臺由于采用的是國產(chǎn)的平臺，能夠支持國標協(xié)議，因此只需要在云端進行國標對接就能夠?qū)崿F(xiàn)云存儲的要求。

5 ?結(jié) ?論

通過浦東機場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的存儲升級到“共有云存儲”的方式，不但整合了浦東機場T1、T2航站樓樓內(nèi)及飛行區(qū)三個區(qū)域的視頻監(jiān)控點位，并且集成了Qognify和華為的二套視頻存儲系統(tǒng)。通過非標系統(tǒng)（SDK）和國標系統(tǒng)（GB/T28181）的融合方式接入到“共有云存儲”?！肮灿性拼鎯Α钡膽?yīng)用，有效地解決了浦東機場視頻存儲容量的瓶頸，進一步提升了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。融合方式接入的開創(chuàng)和應(yīng)用，除了能夠接入浦東機場目前的T1、T2航站樓樓內(nèi)及飛行區(qū)外，也為今后衛(wèi)星廳的視頻監(jiān)控存儲接入提供了技術(shù)基礎(chǔ)?！肮灿性拼鎯Α狈绞降纳钊霊?yīng)用，為浦東機場的“云計算”“視頻結(jié)構(gòu)化”“大型數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)”等數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)的應(yīng)用進行了有效的探索和嘗試。

參考文獻：

[1] 李文秀，劉文杰.云存儲在視頻監(jiān)控到數(shù)據(jù)治理轉(zhuǎn)型的新使命 [J].中國安防，2018（12）：82-87.

[2] 許萌，鮑安平，呂湛山.改進的ABE在公有云存儲訪問控制中的研究 [J].計算機科學(xué)與探索，2019，13（3）：437-445.

[3] 梁啟成.面向公有云存儲的高并發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)實現(xiàn) [D].廣州：華南理工大學(xué)，2013.

作者簡介：肖將（1977.10-），男，漢族，江蘇建湖人，工程師，碩士研究生，研究方向：弱電系統(tǒng)建設(shè)及規(guī)劃。