關于NVR成為高清監控主要存儲形態的探討

■張飛飛

在高清監控時代，無論是DVR，還是IP SAN，都有望統一到NVR，由NVR實現各類監控系統的集中式或分布式錄像存儲。

隨著高清監控的逐步普及，視頻監控正在快速邁入全網絡化時代，在這樣的背景下，NVR取代DVR已經成為了整個產業的共識。

相應的，在很多中小型監控系統或行業末端接入監控系統中，基于NVR實現高清監控的存儲也將順理成章的直接取代傳統的DVR存儲模式。這固然是NVR取代DVR的結果，同時也是NVR本身具備的存儲優勢所決定的：

第一，NVR基于IP端口實現前端接入，其接入能力有大有小，從幾路到幾十路甚至上百路，會有各種形態，而受限于模擬端口數，目前大容量DVR的主要形態均為16路接入，因此，NVR在多種容量以及大容量并發存儲方面具備明顯的優勢，可以滿足各種存儲需求；

第二，NVR一誕生就具備RAID以及ANR等先進的存儲可靠性技術，在確保資料完整性方面有著得天獨厚的優勢，而目前絕大部分DVR都不帶RAID功能，同時由于其模擬接入特性，也不會采用ANR技術。ANR技術正在成為IP監控存儲中非常重要的一項可靠性技術，它實現了本地存儲和網絡存儲的完美融合：首先是偵測網絡狀況，在網絡失效時，能記錄下失效前的傳輸數據，等到網絡連接恢復后再把數據上傳到管理中心；其次是雙重錄像，當網絡出現問題或不穩定時，管理中心和前端雙方都會把圖像數據單獨存儲在緩沖區以作備份；最后是自動修復數據，當網絡恢復正常后，管理中心和前端雙方會對比各自的數據，檢查對比在網絡失效時的圖像數據，然后自動修復管理中心錯誤或遺失的數據；

第三，NVR本身的網絡開放性，也使得NVR能夠提供更為靈活、更為便捷的存儲部署，在緩解網絡流量壓力的情況下，實現存儲資源的統一管理以及統一檢索。

上面的情況是針對中小型監控系統或行業末端接入監控系統而言的，其DVR存儲模式將完全被NVR取代。我們都知道，目前很多大型的、分布式的網絡視頻監控系統多采用IP SAN這樣的海量存儲設備，而不是DVR，這類系統從監控存儲技術的發展趨勢來看，也將受到NVR的沖擊。下面我們從技術趨勢層面來詳細分析其中的原因。

傳統的IP SAN存儲系統架構典型如圖1所示：

圖1：傳統IPSAN存儲架構

網絡攝像機或視頻編碼器對采集的視頻進行編碼壓縮處理后，以IP視頻包形式上傳至中心管理平臺（對于多級系統為分中心管理平臺），中心管理平臺或分中心管理平臺再將IP視頻包轉發至錄像服務器，錄像服務器將IP視頻包處理后再送至IP SAN磁盤陣列進行存儲。客戶端或電視墻要訪問回放相關錄像資源時，則經由IP SAN-錄像服務器-平臺-客戶端或電視墻這樣相反的過程。所有的視頻碼流都要通過管理平臺進行轉發。

作為一種網絡化的存儲形式，IP SAN加平臺的存儲方案與以前的DVR存儲相比，一方面部署位置相對靈活，存儲容量也可以做得非常大，另一方面可通過分布式部署實現網絡流量的合理分布，并提升存儲可靠性，而且還可以在實現統一管理的情況下簡化用戶訪問。因此，IP SAN存儲在監控領域獲得應用本身是一個巨大的進步，現在很多大型的行業監控系統都在網絡化建設或升級改造中開始采用IP SAN方式。

但是，IP SAN+錄像服務器+平臺這樣的架構并不是一種完美的解決方案，它仍然存在一定的缺陷，其中主要體現在以下幾點：

第一，可靠性仍然有提升空間。“錄像服務器+管理平臺”在物理的設備形態上，有的是“從平臺+主平臺”的形式，有的是“服務器+主平臺”的形式，對于小型系統，甚至就是一臺設備集成了兩者的功能。無論是哪一種形態，前端視頻都至少要經過兩次的網絡傳輸過程才能送達IP SAN，IP SAN存儲的視頻都至少要經過兩次網絡傳輸過程才能到達客戶端或電視墻解碼器。這個在一定程度上影響了存儲系統的可靠性。此外，IP SAN本身沒有文件系統，文件系統的功能是由錄像服務器來提供的，兩者之間發生網絡故障時也會因文件系統修復產生可靠性隱患；

第二，對平臺性能要求較高。無論是前端視頻存儲過程，還是客戶端或電視墻進行錄像資料的訪問回放，其視頻資源都要經過錄像服務器/從平臺，這個對平臺的媒體轉發性能要求較高，甚至是對平臺性能的一種浪費；

第三，沒有很好的實現IP SAN本身的分布式部署。這樣的架構實際上是錄像服務器與平臺捆綁得更死，這就導致了IP SAN還是不能很好的實現分布式部署；

圖2：基于NVR的流媒體存儲架構

第四，負載均衡不夠完善。無論是一臺錄像服務器/從平臺對應多臺IP SAN，還是多臺錄像服務器/從平臺對應多臺IP SAN，都難以實現完善的流量負載均衡，或者說難以保證負載均衡策略的合理性。

而隨著CDN等流媒體領域相關技術的滲透，以及ONVIF標準逐漸被采納，上述“IP SAN+錄像服務器+平臺”的存儲架構正受到一種新的存儲模式的沖擊，其典型架構如圖2所示：

這樣的存儲架構是將錄像服務器/從平臺與磁盤陣列整合在一起，形成一種“新”的存儲形態，網絡攝像機或視頻編碼器對采集的視頻進行編碼壓縮處理后，直接將IP視頻包傳送至存儲設備，碼流不經過平臺轉發。客戶端或電視墻要訪問回放相關錄像資源時，視頻信息也是由存儲設備直接傳送給客戶端或電視墻這，碼流也不經過平臺轉發。平臺在中間主要負責信令的交互以及管理和控制業務。

這樣的架構很好的解決了傳統IP SAN架構的缺點：

第一，可靠性提升了。碼流從前端到存儲設備或從存儲設備到客戶端/電視墻只有一次網絡傳輸的過程，減少了影響可靠性的環節，同時在存儲設備中直接進行流媒體處理，相當于本地存儲，減少了存儲協議的封裝過程；

第二，減少了平臺資源的損耗。所有碼流不需要通過平臺轉發，平臺僅負責信令交互、控制管理，一個平臺即可實現大型系統的管理；

第三，真正實現存儲設備的分布式管理。存儲設備與平臺之間可以真正實現基于網絡的連接，可以部署在任意位置，可以根據前端點的分布進行合理部署，從而實現網絡流量的更合理的分布；

第四，實現高效的負載均衡。錄像處理和磁盤陣列直接對應，不存在資源浪費以及復雜的負載均衡策略，資源利用更高效。

事實上，這種“磁盤陣列+錄像服務器”的“新”存儲設備形態，本質上就是NVR。NVR就是集成了磁盤陣列、錄像服務器以及流媒體業務的新一代網絡存儲設備——網絡錄像機。

因此，在高清監控時代，無論是DVR，還是IP SAN，都有望統一到NVR，由NVR實現各類監控系統的集中式或分布式錄像存儲。

作者為蘇州科達科技股份有限公司產品推廣經理