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    揭开监控存储技术的秘密

    作者:施工队长    来源:成都系统集成公司    更新时间:2010-6-30 18:30:35    设计指数:          ★★★ 

      在视频监控领域,监控数据对存储的要求是可想而知的,数字视频录像的数据,有数据量大、安全性要求高、大文件存储等特点。这就要求存储设备有很好的扩展性能。

      

     

      安防存储需求

      首先,安防存储对于海量存储的需求。监控数据是7×24小时写入,存放时间从7天、15天......甚至到1年,数据量随时间增加线性增长。对于一个平安城市项目而言,总的监控路数通常几千到上万路,上千TB的项目比较常见,这对于传统的存储行业是难以想象的。

      其次,性能的要求。视频监控主要是视频码流的写入,表征性能的是存储能支持多少路码流(通常是384Kbps-2Mbps)。在多路并发写的情况下,对带宽、数据能力、缓存等都有较大影响,对存储的压力很大,这时候存储需要有专门针对视频性能的优化处理。

      第三,安防存储价格的敏感。安防监控行业的海量存储,由于总容量大,造成总的价格成本上升。反而言之,对单位容量成本(每TB价格)的要求很高;

      第五,集中管理的要求。安防监控应用中,由于需要大量存储设备,存储设备中的海量数据,必须被有效的管理起来,对最终用户的使用提供方便、可靠、透明的支持。

      最后,网络化要求。TCP/IP网络是安防监控技术向网络化方向发展的网络基础,基于TCP/IP网络的存储技术将在安防监控技术网络化进程中发挥不可替代的作用。

      监控领域的安防存储可能朝着两大领域发展,一对于节点不是太多的中小型应用中,NVR是未来的主要发展方向;其次是大型的监控系统,视频管理平台+SAN存储(以ISCSI存储为主)仍旧是大型监控系统的不二选择。

      安防存储技术

      1、DVR存储。DVR存储是目前最常见的一种存储模式,编解码器设备直接挂接硬盘,目前最多可带8盘硬盘。但由于编解码设备性能的限制,一般采用硬盘顺序写入的模式,没有应用RAID冗余技术来实现对数据的保护。随着硬盘容量的不断增大,单片硬盘故障导致关键数据丢失的几率在同步增长,且DVR性能上的局限性也影响了图像数据的共享及分析。这种方式的特点是:价格便宜,使用起来方便,通过遥控器和键盘就可以操作;DVR方式适合于小规模、分布式的部署。国产DVR产品例如海康、大华的产品,都已经十分成熟。

      2、编码器直连存储。编解码器外挂存储设备,通过编解码器的外部存储接口连接,主要采用SATA、USB、iSCSI和NAS等存储协议扩展。这种方式可以实现编解码器容量的再扩展,适合于中小规模安防存储的部署,监控视频数据通过RAID技术在可靠性上得到了一定保证。其中SATA/USB模式采用的直连方式,不能共享并且扩展能力较低,目前应用逐渐被淘汰;IP网络(iSCSI和NAS)方式下具有更好的扩展能力和共享能力。比如的系列网络存储产品就可和多个主流厂商的编码设备实现视频数据的直接写入,减少了服务器中转这一环节,在性能提升的同时也节省了用户的投资,但是这种方式由于需要依靠流媒体服务器进行数据的转发和检索,容易在流媒体转发这一环节出现瓶颈,且目前直写通常采用NAS存储方式,由于NAS自身的文件协议等原因,导致在多节点并发写入数据时效率不高。

      3、集中存储。服务器连接前端编解码器,通过流媒体协议下载数据,然后存放到存储设备上。服务器和存储设备之间可以通过SAS、iSCSI、NAS、FC协议连接。集中存储方式适合于大中型平台的部署。集中存储方式中,IP连接模式(iSCSI)和FC连接模式有良好的扩展能力和可管理性,是目前采用较多的方式之一。从实际的部署和效果来讲,FC存储由于强大的性能和数据处理能力,在节点较多的监控环境里较为合适;而IP存储由于性能和扩展性的限制,在中小型应用中能具备更高的性价比。

      4、NVR存储。在视频监控系统中,NVR是模拟录像机和硬盘录像机的理想升级换代产品,是在原来DVR基础上实现的免除视窗操作系统和电脑配合的单机独立操作设备。由于NVR采取高度集成化的芯片技术,拥有先进的数字化录像、存储和重放功能,不需要更换和存储录像带,无需电脑配合和日常维护,因此,能够实现高分辨率(可达到Full-D1分辨率)、高质量实时监控,并且简单易用。简单来说,NVR系统的安防存储将传统的视频、音频及控制信号数字化,通过NVR设备上的网络接口,以IP包的形式在网络上传输,在DVR的基础上,实现了系统的网络化。

      应用当中,尽管NVR系统具有计算机快速处理能力、数字信息抗干扰能力、便于快速查询记录、视频图像清晰及单机显示多路图像等优点。但是,从本质上来讲,NVR不仅没有解决DVR系统中存在的模拟传输的缺陷,也没有很好地解决网络传输视频流后带来的更多管理问题。实际上,每个NVR形成了一个独立的监控中心,给全网监控的实现造成了更大的复杂性。在诸如远程控制、多层级扩展性以及组网能力等方面,还有待提高。

      安防存储设备的应用特点

      视频监控系统一般具有监控点多,摄像头数量多,监控时间长,采集数据的时间往往长达几天或几十天。视频监控系统中采用的存储设备在数据读写方式上具有与其它类型系统不同的特点.

      1)数字视频编码器或视频服务器以流媒体方式将数据写入存储设备,实时监控点回传的图像和画面以流媒体方式保存在存储中,回放工作站以流媒体方式来读取已存储的视频文件。这种读写方式与普通数据库系统或文件服务器系统中存储采用的小数据块或文件级读写方式完全不同,因此视频监控系统存储在技术参数要求方面与其它应用系统有较大的区别。

      2)大型的视频监控系统中往往有2000-3000个,甚至更多个监控摄像头,每个摄像头一般采用D1格式回传图像。每路D1图像的码率为2Mb/s,所有摄像头累加超来总共需要500-750MB/S的带宽。

      视频采集过程中,视频文件格式一般都不会发生变化,且码率保持恒定,视频图像的帧率一般都在15-25帧/S之间,也就是说在存储的读写操作中,必须保证每1/25秒内都能够达到500-750MB/S的带宽,否则图像采集或回放就会出现丢帧现象,除非存储设备本身配置一个大容量的缓存。因此视频监控系统存储不仅要求带宽大,还要求带宽恒定。

      3)数据读写操作的持续时间长。由于摄像头一般都是7*24小时工作的,即使流媒体文件采用分段保存方式,写入操作的持续时间也有可能长达2-6个小时,后期回放时也需要相同的时间。因此要求存储具有超强的长时间工作能力,保持长时间的稳定性。

      4)视频监控系统一般具有摄像头数量多,视频图像存储时间长,因此存储容量需求巨大,且随着图像存储时间的增加,存储容量需求呈线性的、爆炸性的增长。因此视频监控系统存储必须支持大容量,且容量具有高扩展性,满足长时间大容量视频图像存储的需求。

      5)数字视频编码器一般对外提供标准的IP接口或iSCSI接口,通过在ADS、城域网或专用网络上传输TCP/IP协议包文或iSCSI协议包文来向后方监控中心回传数据。如果存储设备具有与数字视频编码器相同的接口,编码器就有可能直接将数据写存储,从而就会大大减少监控系统的数据传输环节,提供数据存储的效率。

      安防存储设备选型注意事项

      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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