高清監控存儲方案技術的實現

　摘要：眾所周知，高清作為未來視頻監控發展的整體趨勢，需要各個環節的配合與支持。對于監控系統中重要的環節存儲來說，高清監控的應用對其發展也提出了相應的新需求：首先，高清監控為系統帶來了更高的傳輸帶寬負荷、更大的存儲容量;其次，“高清監控”往往意味著更高的監控級別，對數據存儲的可靠性要求也更高??這些新的發展變化，都對監控存儲產品和技術提出了新的要求。

　　實現高清存儲的關鍵因素

　　為了更好地實現高清監控，需要存儲技術從容量、性能、應用響應、結構適應等幾個方面去做匹配。

　　其一，面對高清監控更寬的數據傳輸帶寬和更大的存儲容量要求，存儲產品需要更大的容量和更高的性能。更為重要的是，在滿足這些要求時，存儲技術需要與監控應用特別是高清監控應用做更緊密的結合，對此，只有專為特定應用設計的產品和方案才能更好地滿足要求。

　　其二，高清監控系統多采用高清網絡攝像機作為監控點視頻采集設備，這類設備自身往往不帶長效存儲介質，數據存儲過程更多的是通過網絡傳輸數據，然后在其他專門的存儲設備上實現數據的存儲。

　　其三，高清監控在帶來更高清晰度畫質的同時，隨之而來的是編碼流增大、同樣的存儲時間但存儲數據量增大的壓力。這就要求存儲設備能夠基于高清監控碼流的特性，高效、完整地實現視頻數據的安全寫入。

　　最后，高清存儲將改變以往監控系統數據以及編碼設備本地存儲為主的特性，將數據集中到一處或多處實現存儲。這樣一來，如何在集中的海量數據中對所需的歷史視頻進行快速檢索和獲取，也是新的挑戰。

　　此外，采用高清編碼輸入的系統，一般是采用高清網絡攝像機或球機，系統呈現易于擴展的模塊化架構。對于前端的這種特性，也相應要求后端存儲方案需具備更強的靈活性，以適應整個系統對擴展性的要求。

　　針對高清存儲需求的具體解決辦法

　　對應高清監控數據量變大、存儲可靠性要求更高、系統結構更加靈活的特性，高清存儲需要解決的問題也就越發明確：在高清監控系統中，存儲設備和子系統必須具備有效、完整的記錄功能;對所存儲的數據要能從介質和系統角度考慮其可靠性和安全性;對系統結構靈活的特性，要能實現存儲資源的統一管理和調度，以配置靈活的錄像計劃，并且能根據需求的變化，隨時應對系統錄像時間延長、監控前端擴展的要求。

　　在攻克這些難題時，我們更多關注的不是存儲介質的選擇，而是基于現有的在線存儲介質磁盤，去設計不同的存儲產品，從而多維度去滿足不同的高清監控系統對存儲的需求：

　　為實現大容量存儲，可設計多硬盤插槽、兼容大容量硬盤的產品，并通過外部陣列柜的擴展來提供海量的存儲空間。

　　針對高可靠性存儲需求，可在設備級采用RAID保護技術，如RAID 5可以支持1塊硬盤損壞的冗余特性，RAID 6可以支持2塊硬盤損壞的冗余特性。設備采用雙控制器架構，利用物理硬件的冗余和通訊上的心跳關聯等，保障存儲服務的可靠性。在系統級，可以采用N+1設備在線冗余模式，以及錄像管理服務器雙機熱備模式。

　　在系統架構上，針對監控系統的特點，推薦采用分布式網絡存儲方案，降低系統傳輸壓力。針對不同規模、不同結構的高清監控系統，還應該采用不同的存儲子系統。例如針對舊有系統改造、局部實現高清的系統，可采用混合式DVR來實現高清視頻的接入和存儲，既保護了原有的模擬標清視頻接入，也為系統增加了“高清”亮點(如圖1)。

　　針對系統監控點分布相對集中的結構，可設計采用iSCSI直寫直取的結構。利用嵌入式高清編碼器及高清網絡前端(高清網絡攝像機或高清網絡球機)和IP-SAN，基于iSCSI協議，以數據塊為單位，實現監控視頻編碼端到存儲端的直接寫入。整個監控系統的存儲資源由存儲管理服務器統一管理，實現編碼前端錄像所需存儲空間的統一調度和分配。根據需要靈活分割、更改存儲空間的大小，為每個編碼通道分配不同大小的存儲資源，以適應系統不同監控點、不同存儲時間長度的要求。并且可以實現精確到秒級的定位和即存即放的功能。監控客戶端在需要進行回放或下載操作時，可基于授權直接從IP-SAN存儲設備上獲取所需的數據，利用IP-SAN強大的數據吞吐能力，大大提升錄像的下載性能和效率。系統內的IP-SAN設備所提供的存儲資源歸存儲管理服務器統一管理，既能減少存儲業務相關服務器的配備數量，又能在IP-SAN單體設備發生故障時，在后臺無縫實現監控點數據存儲區域的切換，確保錄像業務的持續運轉(如圖2)。