IP存储：视频监控存储技术发展趋势

　　众所周知，视频监控目前是安防系统中非常重要的组成部分，已逐步被各行各业所重视并得到广泛应用。经过几年国家“平安城市”工程的持续推进，截止目前，各地公安机关指导和组织社会各方建设报警、监控系统26.8万余个，其中安装摄像机275.3万余台，超过了前20年的总和。与此同时转型中的运营商已推出为行业客户提供各自可运营的视频监控系统如“全球眼”和“宽视界”，截至08年Q2电信共建设约10万个监控点，并计划2010年发展到50万个。另外在银行、港口和电力等行业都在大量使用视频监控系统。总而言之，视频监控已经在各行业得到广泛的应用，而且随着当前对安全保障力度不断增加，将在未来的市场上进一步得到规模且深入的发展。

　　一方面是IT网络和信息化技术的迅速发展，一方面是国家对基础设施建设的大量投入，安防行业也随之迎来了一场变革。作为安防系统的重要组成部分的视频监控系统，从早期的模拟系统发展到今天的网络视频监控系统；而安防企业也呈现出以由“弱电集成商”唱主角向以“IT系统集成商”为主力的趋势，网络设备生产商、网络存储设备生产商、数字化编解码器生产商的介入，促成构成视频监控系统的各组成部分（采集、编码、传输、存储）正在向“智能化、网格化、IP化”的方向发展，随着一些新技术、新架构、新产品的大规模使用，视频监控技术发生了“质”的转变，冲突与挑战，风险与机遇，视频监控迎来了新的发展“春天”。

　　各种存储解决方案分析

　　传统的视频监控图像存储方式从早期的硬盘录像机机内硬盘存储到外接磁盘柜存储，直接连接存储（DAS）、网络附加存储（NAS）、存储区域网络（SAN）等名词让人眼花缭乱，各种存储解决方案到底孰优孰劣呢？

　　1、传统的DVR硬盘存储解决方案

　　目前DVR有两种主流产品：PC式DVR或嵌入式DVR。由于成本原因，DVR视频数据的存储结构大多使用IDE硬盘和E－IDE硬盘总线（BUS）完成硬盘控制和扩展功能。DVR根据硬盘地址顺序规划逻辑盘符。图像数据根据盘符顺序，依次写入硬盘。因此在任何时候，某块硬盘都会处在巨大压力中，（完成图像数据的写入和相应客户的图像检索要求）。如果图像质量和实时性要求高，就会造成数据量急剧加大。

　　DVR并非专业的存储产品，在振动、散热、硬盘保护等方面均未考虑，会产生稳定性差、安全性差、管理困难、维护困难、扩展性差、不满足实战需求、难以实现视频图像的集中检索和查阅和后期应用需求等问题。因其成本低廉的原因，只适合用于对数据存放安全要求不高，数据量少的小规模监控系统。

　　2、DAS的存储解决方案

　　DAS（Direct Attached Storage 直接附加存储）存储架构是比较早的存储形式。在视频监控应用中，它是通过硬盘录像机或服务器，直接连接磁盘阵列柜实现存储的模式。主要包括 PC式DVR＋DAS的存储解决方案和嵌入式DVR＋服务器＋DAS的存储解决方案两种。

　　DAS也存在着扩展性差、可管理性差、异构化严重、资源利用率低且无法实现存储资源的共享等诸多问题。

　　3、NAS的存储解决方案

　　NAS（Network Attached Storage-网络附加存储），是一种文件共享服务。拥有自己的文件系统，通过NFS或CIFS对外提供文件访问服务。NAS设备提供统一的存储空间，是基于“文件级”的存储方式。
 

　　今天，NAS和SAN不仅各有应用场合，也相互结合，IP存储的发展让SAN和NAS进一步融合到设备级。

　　4、采用流媒体服务器后搭建SAN的存储解决方案

　　SAN（Storage Area Network ）存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，是基于“数据块级”的存储方式。分为 FC SAN和 IP SAN。

　　（1）SAN的方案的优点

　　·设备整合，多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统，不必为每台服务器单独购买存储设备，降低存储设备异构化程度，减轻维护工作量，降低维护费用。

　　·数据集中，不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中，空间调整和数据复制等工作可以在一台设备上完成，大大提高了存储资源利用率。

　　·建设SAN可以降低总体拥有成本，整合存储设备和集中管理数据，大大降低了用户重复投资和长期管理维护的开销。

　　（2）FC SAN存储解决方案的问题

　　·FC作为一个强调效率但缺乏管理功能的协议，其兼容性、可管理性远低于IP。

　　·成本高昂，FC交换机、FC HBA卡相比以太网交换机、普通网卡价格高昂，连接复杂。

　　·由于FC协议的封闭性，了解和掌握的人员较少，需专业技术人员进行支持，后期维护成本高。

　　（3）IP SAN存储解决方案的优势

　　·具有良好的性价比。

　　·无需复杂的连接设备，安装调试简单，插上网线就能用。

　　·IP-SAN的管理人员完全可以由网络管理员兼任，维护管理成本低。

　　但是无论是采用服务器后搭建FC SAN＋流媒体转发服务器或者IP SAN＋流媒体转发服务器的方式，流媒体转发服务器由于既要完成视频流的“打包”存储又要实现视频流的实时转发，其性能受限于流媒体服务器的硬件资源，无论是视频数据的存储还是视频图像的调阅都会形成整个系统的“瓶颈”，出现时延。

 　　对于视频监控的数据来说，由于网络视频监控是基于网络的音视频流传输，在大量音视频流传输的情况下会对视频监控管理服务器的性能产生很大影响，数据越多，视频监控管理服务器对I/O操作的调度和缓存的管理就变得越复杂，往往会出现多台摄像头对单台服务器，多台服务器对一台后端存储设备的情况，对存储设备的频繁访问以及多个摄像头多个服务器的存储需求，需要占用大量的资源，影响了其处理能力。

　　从监控设备上来说，随着摄像头的增加，高清摄像头的应用，以及越来越高的文件存储期限，存储设备是否能够在未来很长一段时间满足需求存储的增长也是必须要解决的问题。因此视频监控的存储设备至少需要满足高性能、高容量、高可靠性、扩展性好的特点。于是我们看到，网络视频存储已经成为大规模的视频监控存储的最佳选择。

　　H3C iVSIP视频监控存储部署方案

　　目前视频监控系统已由矩阵为核心的模拟监控逐步完成数字化转变，并将模拟和数字技术相结合。随着视频监控应用不断深入，监控规模和图像共享需求日益突出，规模应用则意味着全方位的图像资源记录和多角度取证，图像共享则意味着让更多的专家能够看到和分析图像。视频监控的规模管理和资源共享必须利用成熟且共享的传输平台来实现，这个传输平台就是标准的IP网络，IP网络监控成功地应用在多个平安城市建设，并逐步成为建设主流方案。

　　H3C较早看到了这一趋势，融合既有的主网络技术，面向专业监控领域推出了H3C iVS IP智能监控解决方案，包括视频管理服务器VM Server（VM，Video Management）、数据管理服务器DM Server（DM，Data Management）、EC/DC（Encoder/Decoder）系列监控媒体终端、客户端软件VC（VC，Video Management Client）、媒体服务器MS Server、IP SAN网络存储设备、IP网络和EPON无源光网络设备等。由于iVS基于IP构建，系统中各个部件，都可以根据需求分布式部署并加以集中管理。

　　1、IP存储的部署方式

　　针对传统监控存储系统存储模式单一、存储扩容困难、存储数据安全性不佳、存储数据使用不方便等问题，H3C视频监控解决方案在IP存储的部署上提出了新的方式。它采用基于iSCSI标准的IP SAN技术和强大的数据管理服务器构建完善的视频监控网络存储系统，支持多种存储模式，充分利用网络优势，客户可灵活部署存储设备和确定安装位置。通过引入用户权限管理，存储资源可以根据需求分布部署并加以统一资源管理和调度，数据安全性高，并支持动态存储资源管理、在线部署，可以基于统一的平台来满足不同存储质量、容量和服务质量的客户需求。可以提供完善的备份和存储生命周期管理功能。提供不同性能的IP SAN存储，存储容量大、单位存储成本低，扩展方便（支持网格存储），可以满足用户长时间视频数据存储的需要。

　　2、H3C IP存储部署的两大亮点

　　（1）业界领先的多种部署模式：H3C视频监控解决方案（存储部署）整合了自主知识产权的IP存储和视频监控二者的优势，根据用户的应用场景提供了多种视频数据存储模式，通过对于前端存储、中心存储以及分布式存储的支持，满足用户的多种存储需求以及不同的应用场景，不论是模拟改造、还是新建IP监控专网，组合利用SAN、NAS存储各自的优点。

　　（2）高性价比的存储部署方案：H3C视频监控解决方案（存储部署）集合了H3C自主知识产权的IP存储产品，可提供IP SAN/NAS一体化存储方式，支持RAID 0、1、5、10、50等RAID级别，并提供按需使用磁盘空间建立RAID的功能，支持RAID容量的在线动态扩展、在线RAID级别转换和热备盘（Hot spare Disk）等多种数据安全保护机制。热备盘可采用全局热备、专用热备、空白磁盘热备三种模式，可为阵列提供多重保护。采用基于64位硬件体系和64位专用存储操作系统的体系架构，保证了系统在海量数据存取时的性能和可靠性。支持横向扩展及纵向扩展，整个存储系统的性能和容量可线性增加。

　　3、H3C IP网络存储解决方案的特点

　　（1）端到端的存储

　　消除数据存取流程中的瓶颈；数据从视频编码设备直接写入存储池，无需服务器转换－端到端的网络存储，避免流媒体服务器的哑铃效应；视频流的转发通过交换机强大的背板交换功能实现－端到端的实时浏览，提高效率；实时监视和存储数据流分离；服务器只处理信令交换和控制，没有数据流经过，检索、查询、点播、回放时延极短。

　　（2）动态扩容

　　删除摄像机数据记录时，为该摄像机分配的存储资源将被回收；当摄像机需要存储的资源溢满时，系统动态地分配一个新增的资源；添加摄像机时，系统将动态地分配一个空间供其存放数据；整个系统更具弹性架构，系统扩容升级、存储资源调整更加方便快捷，无需消耗大量人力、物力。

　　（3）易管理

　　设备统一管理，资源统一调度，集中的管理平台监视全网设备（编解码器、交换机、存储）的运行状态；多台存储设备构建的存储池可统一管理，不但可以管理存储设备，还可以管理存储的逻辑空间，包括了解某台设备分配了哪些存储资源，资源的容量、状态等。

　　结束语

　　目前国内视频监控的方案设计、实施和维护，很多还是通过安防领域的系统集成商来完成，后面的存储设备往往都是安防厂商去为用户随便指定，甚至有的是安防厂商代其购买，受其技术能力、对存储的了解和对成本控制的考虑，这种存储方案很多难以满足客户的应用需求。伴随着IP视频监控的发展，其伴随的海量视频存储需求势必获得更多关注，因而我们也希望能够看到更多存储与安防厂商的合作，通过高容量高性能的视频存储，来解决集中管理的“存储难题”。

　　尽管经历了波及全球的经济危机，对各国家的各行各业都带来了或多或少的负面影响，但是中国有效的经济提振措施已经在今年看到成效。中国安防行业在经历了一段时期的低谷之后开始回暖，行业景气指数不断提高。信息化与数字化是全球的发展潮流，安防监控行业也必定将跟随这样的大潮而动。数字化网络化的安防监控系统必将茁壮发展，并在不远的将来代替传统安防系统，成为主流。这不仅是IT网络技术飞跃所带着的技术可能，也是巨大市场应用需求所带动的。而网络视频存储技术也将逐步获得更多用户的青睐，并在各家安防厂商的不断创新研发和积极实践下，向更加全面和深化的方向发展演进。  （H3C公司）