雲存儲及其在安防監控領域的應用前景

隨著高清時代的來臨，古老的存儲方式已經無法滿足高清需求了，越來越多的企業客戶視頻通信需求的爆炸性增長，再加上設備廠商的大力推動，視頻監控領域將會採用雲存儲這個話題一時變得炙手可熱。 以雲計算、物聯網、移動互聯為代表的新一代資訊技術已經成為戰略性新興產業，在十二五期間將得到國家戰略性支援和發展。

前言

在2010年中國國際社會公共安全產品博覽會上，面對不斷增長的安防存儲需求，作為國內領先的存儲廠商，UIT（創新科存儲技術有限公司）全面參會，以"網路視頻監控存儲專家"為主題，全方位展示了集中存儲、分佈存儲、 雲存儲及高清智慧分析四大領域的多款視頻監控存儲產品和解決方案，説明更多的安防使用者輕鬆步入安全世界。

視頻監控技術也在向著高清化、數位化、網路化、智慧化的方向發展。 而畫面品質的提高、視頻線路的增加等諸多因素，都會令視頻監控系統的存儲容量成倍增長，存放裝置正在成為網路視頻監控未來發展的決定性因素。 在本次展會上，針對客戶的應用特點，UIT展示了建立在其統一存儲系統和應用存儲系統之上的大容量視頻監控存儲解決方案，以及創新的彈性雲存儲解決方案和高清智慧分析技術，全面引領了安防行業存儲應用新潮流。

廣泛應用資訊化技術，推動傳統產業升級和優化也是經濟轉型的重點，而包括醫療改革，全民社保，教育改革等健全公共服務的過程中，資訊技術和資訊化應用也將扮演重要的角色。 所以，在優化經濟結構和健全公共服務的過程中，資訊產業和資訊化應用都將起到關鍵性的主導作用。 而在此過程中，我們的安防產業和資訊化應用也將面臨前所未有的機遇和挑戰。

視頻監控圖像存儲的特點與要求

視頻圖像存儲具有佔用空間巨大的特點

視頻監控系統的特點之一是圖像資訊量巨大，需要的存儲容量相當可觀，要求具有足夠的存儲空間。 系統存放裝置作為視頻監控系統的主要後端設備之一，應能將前端採集並壓縮後的資料通過各處的網路進行集中或分散的存儲和管理，並滿足視頻監控海量存儲的需求。

由於存儲的圖像同時是整個城市視頻聯網監控系統的核心資源，因此選擇何種存儲機制和裝置相當關鍵，需要視具體要求及應用條件來確定。

網路存放裝置因結合了磁片、RAID、SCSI、檔案系統、千兆乙太網、存儲管理、存儲虛擬化、iSCSI、網路通信等眾多關鍵技術，同時具備資料保護、磁片熱插拔、風扇及電源冗余等可靠性要求，因此將會成為選擇的重點。

作為圖像資料和報警事件記錄的載體，存儲的重要性是不言而喻的，當前，存儲已不僅是一個設備而已，而是已經昇華到了一個解決方案平臺的地步。 大容量的存儲系統並不是存放裝置的簡單堆積，更需要解決存儲機制的完備性、存儲標準以及在時間（存儲資料處理速度）和空間（存儲容量）上的可使用性等問題，還有大型存放區系統的可管理性要求。

硬碟錄影機錄影佔用存儲容量與圖像品質、存儲攝像機圖像路數、錄影機圖像壓縮比（這又與壓縮採用的格式和圖像變化情況有關）。 目前國內DVR多數採用的是簡化的H.264或MPEG4，圖像品質是CIF水準時，硬碟消耗率大約為100M/路？ 小時，１６路硬碟錄影機１ＴＢ的硬碟大約能連續錄26天。 以最基礎的百萬圖元攝像機採集720P為標準，正常每小時錄影需要的大約硬碟容量為4G~8G/小時，出於經濟性考慮，降低每小時視頻錄影可壓縮到3GB左右容量。 以此為例，按一個月保存時間計算，8路監控大約17T(17000G)容量左右。 在同等的圖像品質，H.264的資料壓縮比能比當前DVD系統中使用的MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍。

安防監控技術發展到今天經歷了三個階段：類比化、數位化、網路化。 與之相適應，監控資料存儲也經歷了多個階段：VCR類比資料存儲、DVR數位資料存儲，到現在的集中網路存儲，以及近期出現的雲存儲技術。

隨著視頻監控的網路化的發展，需要存儲和管理的視頻資料量日益成為海量，網路化存儲（NSA、SAN）、雲存儲和虛擬資訊中心等技術在安防監控行業的發展上有著巨大的應用前景。

視頻監控存儲的三大格局與六個方面的要求

監控存儲三格局

一、 前端存儲格局

所謂前端存儲，是在網路視頻監控系統的前端設備(如網路視頻編碼器或網路攝像機)中內置存儲部件，由前端設備直接完成監控圖像的本地錄製和保存。

前端存儲具有幾個方面的優勢：一是可以通過分散式的存儲部署，來減輕集中存儲帶來的容量壓力；二是可以有效緩解集中存儲帶來的網路流量壓力；三是可以避免集中存儲在網路發生故障時的圖像丟失。 對於前端存儲，由於單個前端編碼設備通常所帶監控點路數不多，存儲時間也不長，所以對存儲容量要求不高，網路攝像機一般用CF卡或SD卡，視訊伺服器一般用內置硬碟。 這與以往單機存儲相比，基本沒有區別。

而與以往單機存儲本質上不同的是，為了保證使用者訪問的靈活性和便捷性，網路視頻監控系統中的所有前端存儲除了要能夠提供點對點的單機訪問外，還要能夠通過一個統一的介面提供所有內容的集中共用。 為此，網路視頻監控系統通過中心業務平臺對所有前端存儲進行統一管理和調度，並實現存儲空間和存儲內容的網路化。 這樣，使用者既可以直接登錄單個前端設備進行錄影資料的點播重播，也可以統一登錄中心業務平臺進行所有前端錄影資料的集中檢索和重播。

二、 中心存儲格局

在網路視頻監控系統中，部署得更多的是中心存儲。 前端設備採集監控點圖像並編碼壓縮處理成數位監控碼流，然後通過網路傳送到中心業務平臺，由中心業務平臺將碼流分發給網路錄影單元進行集中存儲。 在很多大型的視頻監控聯網應用中，也可採用多級分佈的中心存儲方式，即分中心存儲，這樣一方面可以降低一個中心點集中存儲帶來的存儲容量和網路流量的壓力，一方面可以大幅度提升系統的可靠性。 使用中心/分中心存儲，在以下幾個方面具有明顯優勢：一是對於使用者而言，檢索和調用錄影資源更為方便；二是存儲內容的完整性更容易保證，不會因為某個前端設備失竊或損壞而導致重要內容的丟失；三是可以合理的進行資源調度， 為前端設備按需分配存儲空間，從而節約資源；四是有利於制定多樣化的存儲策略，以滿足使用者的個人化需求；五是維護方便，便於集中檢測和及時排查問題。

對於監控點路數比較少、存儲時間要求不長的應用場合，中心/分中心存儲可以採用伺服器插硬碟或外接磁片櫃這種比較簡單的方式進行部署，稱為DAS(直接存取存儲)，與單機類似。 而隨著網路視頻監控的優勢被廣泛認可，現在開始出現越來越多的大型甚至超大型視頻監控系統，比如「平安城市」建設中的社會面治安監控系統、中國電信和中國網通正在全面推進的「全球眼」和「寬視界」這兩大運營級視頻監控系統， 這些監控系統都面臨著前端設備的大規模接入和大容量集中存儲的需求。 以往的單機存儲方式無法滿足這些系統在容量靈活擴展方面的應用需求，必須採用更為先進的網路存放裝置和存儲技術，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。

SAN(存儲區域網)起源于上世紀九十年代中後期，與DAS不同，SAN基於光纖通道技術，伺服器和存儲陣列之間通過光纖通道交換器連接，形成專用於資料存儲的區域網路。 SAN採用了面向網路的存儲結構，資料處理和資料存儲分離，具有存儲空間易於擴展、定址靈活、可遠距離傳輸資料、I/O性能高、存放裝置利用率高等特點，是一種全新的存儲體系結構。

與SAN基於專門的光纖通道協定不同，NAS(網路訪問存儲)基於IP網路實現伺服器和存儲陣列的互聯，使用TCP/IP協定進行通信，以檔級的I/O方式進行資料傳輸。 相比之下，NAS設備的安裝、調試、使用和管理更簡單，部署成本也相對較低。

iSCSI是IETF一種新的標準協定，即透過IP網路，將SCSI區塊資料轉換成網路封包的一種傳輸標準，它和NAS一樣透過IP網路來傳輸資料，但在資料存取方式上，則採用與NAS不同的， 而與SAN相同的BlockProtocol協定。 由此，iSCSI給使用者帶來的價值在於：第一，iSCSI使SCSI資料包在乙太網中傳輸成為可能，使SAN擺脫了昂貴的光纖網路，通過IP網路即可實現原先的功能，既降低了管理複雜度又降低了成本；第二，由於使用者應用需求的複雜性， 往往會同時部署SAN和NAS兩種存儲網路，而iSCSI則可以將兩者融合起來。 iSCSI的這些特點非常契合現在的視頻監控發展的現狀和方向，特別是在運營級視頻監控領域，存儲的規模大、投入高，基於目前成熟的IP網路進行中心/分中心存儲系統的構建，iSCSI技術無疑是一個很好的參考。

三、 應用存儲格局

視頻監控系統常採用的存儲網路架構有DAS、NAS、SAN和IP-SAN，常採用的存放裝置類型有SCSI盤陣、FC和iSCSI設備。 這些設備技術成熟、結構簡單、安裝實施也非常方便。 然而這些設備都具有一個共同的缺點，就是存放裝置在視頻監控系統中只能起到一個簡單的資料存儲功能，無法替代伺服器來運行特定的應用軟體，視頻監控系統中仍然需要大量專用伺服器。 實際上，隨著晶片技術的快速發展，CPU或專用ASIC晶片的運算及處理速度成倍提高，而存放裝置的整體價格卻在不斷降低。 在設備選型及購買時，出於設備更新換代方面的考慮，使用者一般會選擇稍高一級別的存放裝置。 再者，當投資充裕時價格差別對使用者影響也比較小。 因而在很多的應用系統中，使用者採購的存放裝置性能往往高出實際業務系統真實需求很多，甚至超出好幾倍。

在一些中小視頻監控系統中，系統中的性能瓶頸經常會出現在視訊伺服器而不是存放裝置端，存放裝置所能提供的頻寬往往是視頻監控實際總頻寬的兩倍或三倍，IOPS也是實際需求的3～5倍。 存放裝置控制器長時間處於半負荷工作狀態，大量的高性能資源被浪費。 為保障高可用性、高效性、穩定性和安全性，存放裝置的控制器部分一般都是專門設計的，並採用專用的處理器和緩存，其各項技術參數和性能均高於普通PC伺服器。 為了有效地利用存儲的富餘資源，可在存放裝置控制器部分內嵌特殊功能的應用軟體，存放裝置不僅為系統提供資料存儲伺服器，還能提供一定的軟體應用伺服器，這種存放裝置就稱為應用存儲。