淺談對數字監控圖像存儲模式的思考

摘要：城市的現代化建設和經濟的快速發展，對公安系統的安防監控工作提出了許多新的要求和課題，建設一套技術先進、質量可靠、經濟實用、方便管理的數字化網絡監控系統，成為維護社會秩序、打擊違法犯罪、保障公民生命財產、促進經濟建設的重要手段。

關鍵詞：安防監控；數字化監控系統；

圖像存儲模式

中圖分類號：X924．3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315(2011)12-176-001

計算機技術、網絡技術、多媒體技術以及通訊技術的發展為現代城市實施數字化的網絡監控提供了有力的技術保證和條件，而數字圖像數據存儲永遠是繞不開的主題，如何高效、穩定、可靠地存儲圖像數據一直是監控系統的重中之重。

上個世紀70年代開始流行的閉路電視系統CCtv，其存儲方式主要采用磁帶機的存儲方式，隨著“平安城市”項目的展開，圖像監控點位不斷增加、完善，我們對于圖像清晰度、畫面細節的渴求也愈強烈。進入21世紀，一方面網絡技術的興起使數字圖像數據可以便捷有效地實現共享和應用，另一方面編碼前移的全IP化架構顛覆了原有模擬監控系統架構，突破了傳統模擬攝像機在清晰度上的瓶頸，從而邁人數字圖像監控高清時代。

隨著安防技術的發展，模擬系統針對圖像數據存儲已經形成了以嵌入式DVR為核心的存儲架構。嵌入式DVR一般采用分散式存儲架構，將圖像數據就近存儲于各個監控匯聚中心，通過網絡進行管理和調用數據，最大化整合各項資源。通過近十年的市場驗證，嵌入式DVR很好地滿足了傳統模擬監控存儲的核心需求——運行穩定、功能固定、數據安全、高性價比。

隨著高清時代的到來，占用的網絡帶寬越來越大，存儲空間也在大幅度增加，嵌入式DVR由于硬盤數量和容量的限制，已經無法滿足工作需求。在監控系統IP化趨勢下，通常網絡存儲架構有三類：DAS、NAS和SAN。

DAS，即直接數據存儲，通過將磁盤陣列掛載在計算機上，該計算機將獨享這些硬盤空間。這個類似于傳統的存儲方案，DVR將已編碼的數據通過內部總線直接寫入硬盤，區別是視頻數據無需通過網絡、光纖等傳輸介質就可以完成存儲工作。當服務器在地理上比較分散，很難通過遠程連接進行互連時或網絡資源有限時，一般采用DAS的存儲方式。

NAS，即網絡附加存儲。將磁盤陣列掛載在網絡中，前端的編碼器可以將已壓縮的碼流寫入NAS中。

SAN，即存儲區域網絡。分為利用光纖傳輸的Fc SAN和網絡傳輸的IP SAN。在采集、編碼圖像后，數據流通過一臺存儲服務器，將數據寫入磁盤陣列中。

通過以上三者和圖像數據存儲需求的對比，不難發現，NAS和SAN采用集中式存儲架構，主要優勢體現在大容量硬盤空間、易擴展性和數據容錯性(RAID技術)。NAS曾一度受到青睞，但在長期使用的過程中發現，由于采用“前端直寫”的方式，NAS沒有自身的文件系統，一旦前端設備發生故障，在實時數據受到影響的同時，歷史數據也將無法查詢。這個缺陷無法保證數據的安全性和可靠性，顯然無法滿足視頻數據存儲的基本要求。IP SAN與NAS相比。lP SAN擁有自己的文件管理系統，不會存在NAS在斷開連接后查詢不到歷史數據的情況；但磁盤陣列的數據讀寫完全依賴存儲服務器的封裝、轉發，因此，存儲服務器的性能瓶頸將會局限整個系統的工作效率，相比于視頻監控系統高帶寬、持續讀寫、“寫多讀少”的特性，IP SAN的架構更適合數據庫數據存儲系統。

有部分廠商針對服務器瓶頸的問題，也提出了iSCSI直寫的模式——即圖像數據流不通過存儲服務器的轉發，直接由編碼設備送人磁盤陣列。這種模式表面上看解決了服務器的故障節點風險問題，但是依然沒有解決傳輸系統的高占用和故障節點風險問題。眾所周知，在采用IP SAN結構的監控系統中，存儲服務器和磁盤陣列幾乎全部是安置在后端機房中心的。這種情況下，在網絡結構規劃中，所有的存儲數據流幾乎要經歷接入、匯聚、核心三層交換機，如此使得交換機的壓力劇增，且保持常年高流量運行。在全IP時代，帶寬成為了稀缺資源，視頻流連續24小時大碼流、持續寫入數據，IP SAN與NAS大集中存儲的理念大大增加了系統負載和成本投入，且系統的穩定性也無法保證。不可否認，RAID技術大大提高了數據存儲的容錯性，但對于每小時675MB(4CIF分辨率)圖像數據來說，幾十KB甚至幾百KB數據丟包不會給視頻質量造成太大影響，反而會加大硬件負荷，降低工作效率，相比之下磁盤預分配技術、預警機制可以較低的硬件造價實現了更適合于圖像監控行業的數據安全性。

在數字監控時代，是否能夠將嵌入式DVR諸多優點和磁盤陣列大容量存儲空間結合起來呢?在市場上主流的視頻監控解決方案提供商中，已經有廠商提出了NVR DVR和磁盤陣列結合的產物。NVR使用多盤位磁盤陣列和嵌入式DVR的操作系統，其保留了DVR磁盤預分配技術、硬盤休眠、數字水印、簡單實用等特點，并兼備了磁盤陣列硬盤盤位多、數據吞吐量大、高擴容性、支持流媒體轉發等特點，很好地滿足了數字監控系統對于圖像數據存儲的要求。

其實，NVR和IP SAN作為兩種類型的存儲架構，在未來將會更多的結合使用。例如卡口信息識別系統的建設，卡口識別數據、卡口圖片數據、卡口圖像數據都是系統重要組成部分，在設計系統的存儲部分時，可以將大碼流、持續寫入的卡口圖像數據存儲于NVR中，分散存儲于各個匯聚點；而小數據量、需要進行數據處理的卡口識別數據和卡口圖片數據存儲于中心IP SAN中。充分利用不同存儲架構的特性，各顯其能。在許多企業級圖像應用的場合，由于其監控系統地理分布較為集中，傳輸系統成本低，采用ipSAN方案進行存儲也可以和企業的其他信息化系統共享后臺，不失為一種可行的解決方案；然而在對圖像數據安全重視程度極高的行業應用中，利用分散存儲、集中管理的模式進行系統建設，則是高穩定、低風險、高性價比的不二之選。

隨著大量項目的推進建設，必將形成百花齊放的存儲方案。沒有最好，只有最合適，作為建設方，始終不迷信技術先進，始終選擇適合于自己的方案才是真正的核心理念。