基于云计算和大数据战略的安防监控存储
——利用 IT 技术优化安防系统 提升系统效率

 　　一、高清IP时代对存储系统的要求

　　通过对一些重大项目总结，首先看看必要的教训与经验。

　　常见工程问题：

　　·丢帧，画面缺失

　　·回放卡滞

　　·存储RAID重构时系统性能严重下降

　　·硬盘故障导致录像丢失

　　·管理的孤岛：摄像机，网络，软件系统，服务器和存储

　　·系统无法扩展和升级

　　
       优化与实施经验：

　　网络设计和带宽考虑.

　　从IP摄像机到VMS 后端.

　　存储设计和I/O考虑.

　　RAID 重构时的性能与带宽.

　　DAS，NAS 还是SAN.

　　VMS虚拟化与迁移对存储的要求

　　高可用性.

　　RAID 级别.

　　冗余设计.

　　告警与热备机制.

　　兼容性和扩展性.

　　新老系统混用还是全面升级改造

　　数据中心的空间利用率和能耗

　　操作维护简化

　　集中管理，统一操作
 

　　以上海一个国际机场为例

　　业务挑战

　　机场管理面临的问题是，机场的建设性扩张以及每日客流量的增加。目前，机场设备每天操控的飞机超过 400 架，预计每年的载客量将增至 6000 万，货运量将增至近 5千万吨。管理人员希望将他们的安全管理集中到现有的存储基础架构和 IP 网络中。实施视频管理软件、视频内容分析和基于策略的警报。

　　解决方案

　　EMC 与不同的安全供应商合作，解决了客户首要的安全问题；总共实施了 2,000 多部摄像机和 12,000TB 的存储容量

　　业务成果

　　通过数字技术实现更优的安全监控覆盖范围和识别能力

　　实时访问视频源、即时搜索和检索

　　标记和聚合数据以用于案例管理

　　IP 网络意味着可远程访问视频

　　EMC PowerPath 的高可用性意味着最大程度地减少停机，并且没有数据丢失，这些对于机场而言至关重要

 
 

　　为什么要采用集中存储

　　由于计算机技术尤其是存储技术的发展日新月异、一日千里，新的技术、产品不断涌现，而一些旧的、过时的技术、产品也逐渐地退出历史舞台，如何保证存储系统在这种情况下能够不断地完善、发展，保持系统的实用性和技术的先进性是在整个系统的规划阶段必需考虑的问题。我们认为，存储应用的建设原则应该是：

　　(1)利用先进的大容量存储设备，集中，智能管理所有重要应用的信息数据。

　　(2)提供完善，便捷的备份恢复解决方案，保证数据的高可用性。

　　(3)提高数据传输能力，方便数据共享。

　　(4)保证系统强大的扩充升级能力，兼容更先进的存储技术。

　　(5)系统具有良好的可扩展性，可满足***大学信息办业务5年的需求。

　　集中存储的优势

　　集中化的存储管理思想是一种非常有效的经济的解决方案。因为对于磁盘阵列来说，只有一套管理系统，这样就可以极为方便地进行磁盘监控，性能调试。增加或者重新配置磁盘也变得非常简单。最大化的合成集中设备，也使得存储系统的宕机风险降至最低。同时，一套完善的备份方案就可以有效地进行数据备份及恢复。数据传输能力将直接影响整个系统的性能。当今计算技术的发展，主机CPU主频，内存容量飞速提高，系统性能瓶颈主要集中在数据读写，传送能力。为了提高性能，存储系统的发展方向应该是大缓存，固化高处理能力CPU，配置功能先进的存储软件。

　　同时，系统的先进性，可扩充性，以及对于未来存储局域网的可兼容性都是用户在整个系统的建设过程中必须考虑的问题。

　　企业数据中心采用SAN作为基本架构将带来巨大的益处。Storage Area Network(SAN)是一个专为存储而设计的高性能网络，通常基于光纤或IP通道。SAN采用光纤或双绞线连接在服务器和存储之间建立一个专用的网络。磁盘阵列、以及光纤交换机，共同组成存储平台系统，使数据统一存放，集中管理。

　　Storage Networking Industry Assocation(SNIA)为SAN给出一个正式的定义：“一个以在计算机系统和存储单元间传输数据为主要目的的网络。简称SAN。SAN包括通信基础架构，用以提供物理连接，和一个管理层，将连接、存储单元和计算机系统组织起来以实现数据传输的安全可靠。”

　　SAN将带来许多好处。这些好处对满足企业网络各项业务需求是重要的、有时甚至是关键的因素。

　　存储整合 Storage Consolidation

　　SAN中所有存储对多台服务器均为可见。此种能力允许将存储整合成较大的虚拟存储池，然后根据需要分配给不同的服务器使用。这就避免了每个服务器都有其自己的存储阵列，从而减少投资和管理的费用。

　　高可用性 Highavailability

　　根据需要可升级为通过双路连接的存储设备、双路连接的服务器和冗余的交换拓朴结构，实现多层次的冗余。

　　多个访问路径允许实现集群的故障切换(failover)配置。

　　存储设备从服务器上脱离开，使其能被单独管理。

　　灾难恢复配置能解决系统宕机时间和服务丢失的问题。

　　可伸缩性Scalability

　　SAN中存储设备不再与主机直接相连，它的改动不需要主机停机配合。并且新的存储设备一旦连入SAN，经过容量和区域的划分，就可以被连入SAN中的主机更有效地使用，进而实现了存储容量的动态扩充。SAN能实现简单、经济、高效的扩展，以提供更多的存储、更多的服务器、更多的数据通路和支持更广泛的用户区域。采用智能的交换机和长距离的光纤，使之成为企业选择可靠扩展方

　　案时一个极具吸引力的特征。这种可扩展能力甚至对现有的生产环境几乎不会带来任何影响。
 

　　高性能 High Performance

　　SAN采用高带宽、低负载的光纤通道协议传输SCSI信号，实现主机和存储之间点对点的高效数据传输。现有的光纤通道技术已经分别实现了1、2Gb/s和4Gb/s的数据传输速率，8Gb/s的技术也已经实现。

　　增强的设备连接能力 Enhanced Device Connectivity

　　基于光纤通道的规范，设备连接能力比较早的技术，例如SCSI(7或15个设备)，要大大地提高。一个光纤通道仲裁环（FC-AL）能支持126个设备，而一个完全的Fabric结构理论上可支持多达一千六百万个设备。

　　二、IT标准化架构对监控系统的应用与贡献

　　1.简单而言，监控平台的开放式架构包括三大组成部分

　　摄像机选择的灵活性

　　具备IP高清，标清，模拟编码器的混合组网。枪机，球机等因地制宜的选择。统一编码，码流控制。

　　平台软件的功能模块化

　　解码，转发，智能分析等模块的标准化接口；

　　定制开发的灵活性和稳定性；

　　与具体业务的全面融合

　　网络，服务器，存储的IT标准化

　　实现上层业务与底层IT标准架构的有机融合

　　2.开放式架构的优势

　　不受单一品牌产品的技术局限性

　　开放架构有利于今后的灵活升级和扩容

　　IT技术标准化部署兼容性高

　　综合维护成本低，人力资源低

　　二次开放和新功能定制更容易---模块化，接口标准

　　架构层次分明，故障点定位清晰

 

　　3.引入IT建设的目标和方法论

　　监控系统与IT系统的对应关系。

　　三、云计算环境中监控系统的发展

　　安防解决方案虚拟化架构，是指利用最新的云计算和虚拟化技术构建视频监控基础架构，包括实现统一存储。VMware优化硬件利用率，降低投资，提高应用可用性和管理灵活性，整合安防系统服务器，实现全冗余，零中断，零数据丢失以保证系统连续可用。四个显著优点是：

　　·服务器自动化管理最大化

　　·降低总体拥有成本，节能

　　·应用可用性提高

　　·提高运营管理效率和灵活性

 

　　以国内某省会城市的“平安云”建设方案为例

　　国内首个基于虚拟化和VCE云计算技术的构建平安城市项目

　　11000路高清和标清的MEPG4视频流

　　130多台虚拟网络视频服务器

　　12台CX4-960，总容量12000TB

　　虚拟化技术，分级存储技术以及硬盘降速技术构建真正的绿色数据中心

　　这其中最关键的一步是视频服务器虚拟化走向前台。

 

　　传统架构中服务器数量激增需要大量的资金和人力去运作，管理和升级。而维护和使用部门的要求是：

　　提升系统维护的效率

　　快速部署新的系统来满足运行的需要

　　找到减少相关资产，人力和运作成本的方法

　　服务器虚拟化整合为这些挑战提供了解决方案，为所有系统运算和I/O设计的微型资源控制，结合现有的管理软件并在共享存储（SAN）上改进投资回报率。

　　目前大多数服务器系统资源的利用率在10％－15％，但是构架，安全和兼容性方面的问题导致必须指定不同的物理平台来运行它们。管理安装补丁和添加安全策略将花去大量的时间。另外，服务器的衍生组件将导致设备，动力和散热方面的成本上升。因为服务器的低利用率，低CPU的合并和中等I/O的要求，虚拟化在监控系统中可以实现：

　　达到甚至超过每个CPU，4个负载的整合比率

　　更便宜的硬件和运作成本

　　在服务器管理方面的重大改进，包含添加，移动，变更，预制和重置

　　基础应用将变得更强壮和灾难抵御能力
 

　　用户的目标：

　　·整合空闲服务器和存储资源，重新部署这些资源

　　·提升运作效率

　　·改进服务器的管理灵活性

　　·通过零当机维护改善服务等级

　　·标准化环境和改进安全

　　·灾难状态下，减少恢复时间

　　·更少冗余的情况下，确保高可用性

　　·更有效的适应动态商业的需求

　　·高级备份策略

　　·在技术支持和培训方面降低成本
 

　　虚拟构架把可用的硬件看成普通的资源池，因此，在资源规划分配阶段能确保灵活性。在某一负载达到峰值的情况下，任务能轻松地重新分配。预制一个新的负载无须部署一个新的服务器。

　　由以上三点可以看出，云计算是IT行业日臻成熟的技术创新，也必将为引领安防监控行业的发展方向。这要求我们设备制造商、工程商和设计方共同努力，实现用户要求的系统构架标准化、模块化和更高的灵活扩展性。

　　同时作为全球安防存储市场的领导者，EMC借助自身在云计算和大数据的优势，利用IT技术为中国安防市场的发展而努力。
 

  【EMC 易安信电脑系统（中国）系统有限公司 董波】
 

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