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云存储将成未来视频监控储存主要模式

存储在视频监控领域的发展与视频监控本身的发展有着密切的联系。视频监控经历了模拟、数字、网络三个阶段,存储在视频监控领域的应用也经历了模拟、数字、网络这三个阶段。而随着高清技术逐渐普及,高清监控的应用对监控存储产品和技术提出了新的要求。

视频监控存储中存储的主要形态包括DVR、NVR、IPSAN三种,而如果按照传输协议来分,则可以划分为文件传输协议、数据块传输协议、流媒体协议三种。随着客户需求的提升和技术发展的趋势,安防行业的存储应用也衍生出多种模式。

安防行业典型的存储应用模式

DVR存储

视频监控进入数字化时代后,最典型的存储应用是数字硬盘录像机(DVR),采用内置硬盘的方式进行图像存储。DVR存储一度占据视频监控存储份额的90%以上,优点是价格便宜、技术成熟、使用方便,通过遥控器和键盘就可以操作,实现即插即用。

随着监控规模的扩大,在DVR模式下出现了扩展存储模式,主要采用eSATA、USB等存储协议扩展,适合于中小规模的部署,监控视频数据通过RAID(独立冗余磁盘阵列)技术在可靠性上得到了一定保证。但该模式一般是直连的,不能共享且扩展能力较低,仍然不适合大规模数据存储。

随着网络化普及,DVR也进化成为小型NVR和混合DVR,可以支持模拟、IP摄像机。但由于DVR其可靠性和共享性较差,受制于容量和性能的限制,连接的摄像机路数有限,所以仅广泛应用于小规模、分布式系统中,用于本地和单机存储。

IPSAN/NAS网络存储

在视频监控进入网络化时代以后,网络存储扮演了越来越重要的角色。在中等规模的视频监控项目中,随着监控前端数量的增多,特别是高清摄像前端的大量使用,存储容量规模急剧增长,存储设备的数量快速增加。通过中心业务平台进行集中管理和控制、以网络视频服务器和IP摄像机为前端、以IPSAN/NAS网络存储为后端的网络化视频监控系统得到广泛部署。

网络摄像机或视频编码器对采集的视频进行编码压缩处理后,上传至中心平台视频服务器(规模较大时存在分中心平台),视频服务器将视频包处理后再送至IPSAN/NAS进行存储。客户端或电视墙要访问回放相关录像资源时,则经由存储–〉视频服务器–〉客户端或电视墙的过程,所有的视频码流都要通过视频服务器进行转发。

与以前的DVR存储相比,IPSAN/NAS存储优点较多:容量大性能高,支持的摄像机数量更多;采用RAID技术和冗余设计,可靠性高;空间统一管理,共享方便;扩展能力强,升级方便,部署灵活。由于架构合理、扩展灵活、层次清晰,基于IPSAN/NAS构建的网络视频监控系统成为当前视频监控系统的主要形式,广泛应用于“平安城市”等有前端设备的大规模接入和大容量集中存储的需求的环境中。

NVR存储

在IPSAN/NAS存储方式中,视频的存储、转发、回放都要经过视频服务器,视频服务器会成为性能和稳定性的瓶颈;而且IPSAN/NAS都是通 用标准的网络存储,难以满足安防用户的定制化需求;基于X86架构的IPSAN/NAS,其本身特有的开放式系统设计促使一种新的应用模式也就是NVR存 储产生,例如UIT的应用存储SV1000系列,可以将视频监控平台管理软件嵌入到SV1000存储内部运行,变成一体化的应用存储平台。

基于IPSAN的NVR存储,采用成熟的的存储硬件平台和安全稳定的存储管理系统,有效的保证了系统运行的安全性和可靠性;采用了RAID技术、部 件冗余保证系统的高可用性,及快速的数据恢复从而保证数据的安全;可以通过多种技术手段兼容各类型的前端视频的接入。这种方式就可以省去监控平台服务器, 将视频服务器和存储设备融为一体,为客户提供了高性价比的解决方案,部署更为灵活和方便,而且可以通过丰富的软件功能与其相配合,满足多样化需求。

NVR流媒体存储

IPSAN/NAS网络存储因具有高性价比的优势在视频监控中广泛使用,但也有一些缺点,例如:视频服务器存在性能瓶颈和单点故障风险;循环覆盖写入方式造成大量文件碎片,导致存储性能降低;突然断电时容易造成文件系统损坏导致数据丢失。

为了改善和解决这些问题,诞生了流媒体直存图2IPSAN/NAS网络存储应用示意图图3NVR存储应用示意图技术。ONVIF标准也推动了不同品牌网络视频设备之间的整合,确保产品的互联互通性。基于NVR的流媒体存储架构逐渐流行。

在这种存储架构中,网络摄像机或视频编码器对采集的视频进行编码压缩处理后,直接将视频流传送至存储设备。客户端或电视墙要访问回放相关录像资源 时,视频信息也是由存储设备直接传送给客户端或电视墙。在视频写入和回放过程中,码流不经过平台转发。平台在中间主要负责信令的交互以及管理和控制业务。

NVR流媒体存储架构的优点是:码流从前端到存储设备或从存储设备到客户端/电视墙不需要经过视频服务器,同时在存储设备中直接进行流媒体处理,相当于本地存储,增强了可靠性。从采集、传输、存储、播放全程采用流媒体传输,在性能、稳定性和效率上相比传统存储模式有优势。

安防行业发展趋势对存储的新需求

随着安防监控的高速发展,人们不满足于“看得见”,而是追求“看得清”,对监控图像质量的更高要求促使高清化进程加快;不满足于“看得见”,而是追 求“看明白”,这种对监控效率提升的要求促使智能化走入使用领域,从而将原来人工、事后的监控系统转变为主动预防的实时监控分析系统。

视频监控的高清化、智能化则需要存储技术从容量、性能、应用、适用性上做更多改进:高清监控需要传输带宽更大、容量要求更高,存储产品必须具备更高的容量和性能;存储技术需要与监控应用更紧密的结合,能够针对特定的应用进行设计。

而从历史上看,安防并不被认为能够带来高投资收益,而是一项成本支出。尤其是在国内,视频数据是事后查证的重要证据,在银行、司法、平安城市,视频 图像的存储时间都在1-3个月甚至是半年。随着高清监控时代来临,更清晰的图像意味着更大的存储容量、更多的设备数量、更大的机房面积、更高的制冷费用、 更贵的运维成本。所以除了探讨如何应用监控实现更多价值以外,我们更应该关注如何降低视频监控系统的总体拥有成本。安防监控对存储的新需求可以简单的总结 为“5个高”。

高容量:

高清化带来存储容量猛增,需要稳定可靠的大容量存储:

a)提高单套系统容量:通过SAS扩展级联多个JBOD,支持3TB、4TB硬盘,增强RAID健壮性;

b)使用集群存储系统:增强存储系统弹性扩展能力,弥补单机可靠性不足;

高性能:

高清监控对存储总带宽要求较高,而且存储性能要根据监控特点进行调优:

a)性能优化:高清大码流高并发数据流,不同模式下(边写边读、边删边写、RAID重建)的IO性能优化、NAS性能优化;

b)应用结合:NVR软件嵌入后的应用处理能力,合理分配系统资源;

高能效:

海量存储部署的背后是大量的能源消耗、高昂的使用成本,监控设备都应是低功耗设计:

a)在DVR时代,监控厂商通过硬盘轮休降低功耗、延长寿命,而网络存储则可使用MAID实现节能,但MAID更多适用于备份归档环境;

b)考虑到监控应用是7*24不间断的,选择高转换效率的电源(80Plus电源或者直流电源)更有价值,可在不影响应用的情况下降低能耗;

高密度:

监控对存储最基本的需求就是降低每TB成本、每槽位成本:

a)高清监控普及后,原有3U16盘位设备,单台存储容量有限,高盘位存储可以支持更多摄像头;

b)4U24盘位以上的高密度存储,可以有效降低每槽位成本、提高单台存储容量、节省机架空间;

高适用:

存储必须针对监控实际需求进行设计,解决客户痛点才能生存:

a)文件碎片过多导致性能下降、断电后文件系统易损、流媒体直写、高效率的索引结构;

b)提高NVR嵌入应用的便利性和兼容性,支持Windows/Linux软件,提供与外部监控子系统接口的API,实现高效率的分析,在海量数据中快速定位;

以UIT的SV1000G2为例,从产品设计上就贯穿了“5个高”,采用端到端的SAS6Gb技术、Intel最新的SandyBridge平台提 高性能,4U24/4U36的高密度设计、支持3TB硬盘,提高单套系统的存储容量,降低每槽位成本;适用转换效率高达90%的80Plus电源,可以节 约更多电能,降低系统运营成本;通过架构优化可以与监控系统更紧密结合。

云存储技术特点及优势

安防行业一直在保持高速增长,尤其是“平安城市”在过去六年来都提供了巨大的机遇,但平安城市的范围很有限(仅为警方提供视频维护治安),随着平安城市建设热潮过后,政府的公共开支会减缓,对安防的拉动作用会减小,那么安防的未来是什么?

展望未来,智能城市的推进将为人们提供网络化的便利和服务,安全会成为人们越来越关注的问题,安全也会成为解决方案的一部分。安防会走入家庭、走入生活,安防不再是一个独立的产业,而是完整服务的一部分。

在未来,物联网产品将会得到更加广泛的应用,拥有更为广阔的市场前景。物联网在公共安全方面应用的核心是智能化,实现预先感知、准确定位。物联网会对安防产生巨大的影响,将促使安防产业更加“互联网”化,安防将成为物联网发展的重要部分。

随着安防技术的提升,安防“服务化”、“互联网化”、“运营化”的发展趋势,将对整个安防行业的产业格局、业务模式产生重大影响,今后新的安防应用 及运营模式也将会因此而层出不穷,出现“安防云”、“视频托管服务”等新模式。而这也将促使“云计算”、“云存储”在安防行业落地。

云存储是在云计算概念上发展而来的,是指通过集群应用、网格技术或者分布式文件系统,将网络中不同类型的的存储设备在应用层面集合起来协同工作、共同对外提供数据存储和业务访问的系统。云存储技术突破了传统存储方式的性能瓶颈和容量瓶颈,具有极高的可扩展性和低启动成本。

随着网络技术的发展和带宽的提高,云存储在视频监控前景广阔,因为:

存储管理可以实现自动化和智能化,所有的存储资源被整合到一起,客户看到的是单一存储空间;提高了存储效率,通过虚拟化技术解决了存储空间的浪费,可以自动重新分配数据,提高了存储空间的利用率,同时具备负载均衡、故障冗余功能。

云存储能够实现规模效应和弹性扩展,降低运营成本,避免资源浪费;

受限于安防视频监控自身业务的特点,监控云存储和现有互联网云计算模型会有区别,如安防用户倾向于视频信息存储在本地、政府视频监控应用比较敏感、 视频信息的隐私问题、视频监控对网络带宽消耗较大等问题。监控云存储应用更多的会利用视频监控托管服务(VSaas)的发展契机,为客户提供私有云服务, 用于较小规模的部署,例如家庭、商店。提供安防云服务:由企业自主定制、云服务商或云端提供需要的基础架构、服务、软硬件资源等。

数据中心模式会被引入并逐渐成为安防产业的主流形态,但安防的“数据中心”和互联网的数据中心是不同的,可能是集中分布相结合,可能是物理分散、逻 辑集中的模式。未来的视频监控存储模式,会有两个趋势:一个是小规模的视频监控系统,以NVR存储为主;另一个大规模的视频监控系统,会以云存储为主。

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