視頻存儲風起“云”涌

文/本刊記者 沈文文

監控云存儲的出現，突破了傳統存儲方式的性能和容量瓶頸，使云存儲提供商能夠聯結網絡中大量各種不同類型的存儲設備形成異常強大的存儲能力，實現性能與容量的線性擴展，讓海量數據的存儲成為了可能。借助廠家提供的監控云存儲服務，用戶有望擺脫在硬件存儲設備上的巨額投入，減少在系統維護上的人力支出，快速減輕財政壓力。監控云存儲的出現同時提升了用戶和廠家的競爭力。

云存儲是在云計算（cloud computing）概念上延伸和發展出來的一個新的概念，是指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。

監控云存儲的出現，突破了傳統存儲方式的性能和容量瓶頸，使云存儲提供商能夠聯結網絡中大量各種不同類型的存儲設備形成異常強大的存儲能力，實現性能與容量的線性擴展，讓海量數據的存儲成為了可能。系統的建設者只需要考慮攝像頭和編碼器等前端設備，為每一個編碼器、IP攝像頭分配一個帶寬足夠的接入網鏈路，通過接入網絡與云存儲系統連接，實時的視頻圖像就可以很方便地保存到云存儲中，并通過視頻監控平臺管理軟件實現圖像的管理和調用。從而讓企業擁有相當于整片云的存儲能力，成功解決視頻存儲海量的難題。

云存儲原理及架構

據了解，云存儲系統的結構模型由四層組成：存儲層、基礎管理層、應用接口層、訪問層。

存儲層是云存儲最基礎的部分。存儲設備可以是FC光纖通道存儲設備，可以是NAS和iSCSI等IP存儲設備，也可以是SCSI或SAS等DAS存儲設備。云存儲中的存儲設備往往數量龐大且分布在不同地域，彼此之間通過廣域網、互聯網或者FC光纖通道網絡連接在一起。存儲設備之上是一個統一存儲設備管理系統，可以實現存儲設備的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗余管理，以及硬件設備的狀態監控和故障維護。

基礎管理層是云存儲最核心的部分，也是云存儲中最難以實現的部分。基礎管理層通過集群、分布式文件系統和網格計算等技術，實現云存儲中多個存儲設備之間的協同工作，使多個的存儲設備可以對外提供同一種服務，并提供更大、更強、更好的數據訪問性能。CDN內容分發系統、數據加密技術保證云存儲中的數據不會被未授權的用戶所訪問，同時，通過各種數據備份和容災技術和措施可以保證云存儲中的數據不會丟失，保證云存儲自身的安全和穩定。

應用接口層是云存儲最靈活多變的部分。不同的云存儲運營單位可以根據實際業務類型；開發不同的應用服務接口；提供不同的應用服務。比如視頻監控應用平臺、IPTV和視頻點播應用平臺、網絡硬盤引用平臺，遠程數據備份應用平臺等。

訪問層也就是云存儲系統的用戶。任何一個授權用戶都可以通過標準的公用應用接口來登錄云存儲系統，享受云存儲服務。其云存儲運營單位不同，云存儲提供的訪問類型和訪問手段也不同。

云存儲架構技術的成熟和發展，極大地促進了云存儲的廣泛應用，更為原有存儲系統的升級改造提供了新的技術和新的服務。當前云存儲系統架構可以提供更為靈活的接入方式，不論是個人客戶端還是企業客戶端，都可以通過D2D2C（磁盤——磁盤——云）的云模式連接云存儲數據中心的服務模塊，并建立IDC數據備份中心，其系統可以支持存儲容量的擴充及其他功能的擴展。另外，云存儲系統架構可用與大型分布式文件系統進行文件管理，并實現跨數據中心的容災管理。

視頻監控圖像存儲的特點與要求

視頻監控系統的主要特點是圖像信息量巨大，要求具有足夠的存儲空間。硬盤錄像機錄像占用存儲容量與圖像質量、攝像機的路數、需要保存錄像時間、錄像機圖像壓縮比(這又與壓縮采用的格式和圖像變化情況有關)等因素有關。

目前國內DVR多數采用的是簡化的H.264或MPEG-4壓縮技術，在同等的圖像質量，H.264的數據壓縮比能比DVD系統中使用的MPEG-2高2～3倍，比老的MPEG-4高1.5～2倍。圖像質量是CIF水平時，采用H.264技術，硬盤消耗率大約為100M/路/小時，16路硬盤錄像機1TB的硬盤大約能連續錄像26天。以目前高清最基本的720P效果為例，正常錄像需要的硬盤容量大約為4G～8G/路/小時，出于經濟性考慮，降低每小時視頻錄像可壓縮到3GB左右容量。以此為例，按一個月保存時間計算，8路監控大約17T(17000G)容量左右。那么可以試想一下，如果需要幾百、上千路這樣的高清監控，如此龐大的視頻文件，有如潮水般的沖擊著存儲系統，對存儲設備的容量，讀寫性能、可靠性提出了更高要求。

數字化視頻監控涉及到巨量數據的采集、存儲和使用。因此，一個高效能的視頻監控系統必須具備高效能的數據存儲系統，這關系著數據管理的效率、數據安全以及數據利用的效率。在電信級別的數字化監控系統中，對于數據存儲系統的要求，一般說來要滿足六個方面的要求：

1、電信級數字監控系統的重要特點之一是大量集中的數據存儲和分散化的前端應用。因此，存儲系統必須具有較強的數據傳輸能力，否則將會影響數據存儲和利用的效率。

2、海量數據存儲需求和快速的增長變化的特點，要求存儲系統在必須能夠滿足電信級別數據監控的海量存儲要求外，同時又必須具備良好的擴展性能，應對數據量飛速增長對于存儲空間擴大的需求。

3、由于監控系統一般要求實時的錄像輸入，所以這種實時錄像輸入對盤陣的數據寫能力提出了較高的要求，否則在寫速度達不到要求的情況下，數據大量集中在緩存中，最終將會導致緩存數據溢出以致主機死機。

4、監控錄像需要在間隔一段時間后對數據進行刪除，在數據刪除后，會有一定時間的間隔數據不能立即寫入，這時候數據都是保存在緩存里，較大的緩存可以保證更多的數據滯留在緩存中，等待向硬盤空間的重新寫入。

5、隨時可能出現的監控錄像調用和檢索的要求，有時甚至是多個用戶的同時調用要求。

6、電信級龐大的存儲需求決定了對存儲良好管理性的要求。簡單有序的管理性可以幫助用戶降低運營維護的成本，同時也是系統穩定性的重要保障。對于電信級別系統而言，良好的穩定性是必需的，如果缺乏穩定性，則會給眾多用戶帶來巨大困擾，甚至帶來巨大的損失。

作為圖像數據和報警事件記錄的載體，存儲的重要性是不言而喻的，當前，存儲已不僅是一個設備，而是已經升華到了一個解決方案平臺的地步。大容量的存儲系統并不是存儲設備的簡單堆積，更需要解決存儲機制的完備性、存儲標準以及在時間(存儲數據處理速度)和空間(存儲容量)上的可使用性等問題，還有大容量存儲系統的可管理性要求。

云存儲技術在網絡視頻監控中的重要性

安防行業的現狀正處于從過去的非聯網、分散化的形態向聯網、數據中心化的形態演進中。因此云存儲技術在安防領域的應用是很有前景的。

平安城市建設提出了監控系統的聯網要求，許多廠商都開發了具有聯網傳輸功能的DVR或NVR，以及具有網絡存儲架構的NAS (Network Attached Storage，網絡附加存儲)和SAN(Storage Area Network，存儲網絡)軟硬件設備。NAS采用磁盤陣列和網絡架構具有很大的存儲容量，而SAN配合監控管理平臺能夠提供更大的存儲空間，具有存儲空間易于擴展、尋址靈活、可遠距離傳輸數據、存儲設備利用率高等特點，適合大型的集中式網絡監控系統。IP SANs是目前視頻監控存儲市場的一個熱點，而DVR在相當長的一段時間內會與其他的存儲方式共存。

高清視頻在經過不同的編碼處理以后，依據碼率不同而有不同的要求。一般碼率在6-20Mb之間，壓縮效率、壓縮方式不同，所獲得的最終文件大小約為3-10GB/小時，因此便產生了對于存儲大容量的要求。目前720P高清視頻攝像資料每小時視頻錄像可壓縮到3GB左右容量，按一個月保存時間要求計算，可以得到這樣一個數據：3GB/小時×24小時×30天×1路=2.16T，一個擁有500路高清視頻攝像，需要保存30天的監控系統所需的最少存儲容量是1PB。

近兩年來，電信和網通在全國各地建設了很多不同規模的“全球眼”、“寬視界”網絡視頻監控系統。“全球眼”或“寬視界”系統的終極目標是建設一個類似話音網絡和數據服務網絡一樣的、遍布全國的視頻監控系統，為所有用戶提供遠程的實時視頻監控和視頻回放功能，并通過服務來收取費用。但由于目前城市內部和城市之間網絡條件限制，視頻監控系統存儲設備規模的限制，“全球眼”或“寬視界”一般只能在一個城市內部來建設。

假設我們有一個遍布全國的云存儲系統，并在這個云存儲系統中內嵌視頻監控平臺管理軟件，建設“全球眼”或“寬視界”系統將會變成一件簡單的事情。系統的建設者只需要考慮攝像頭和編碼器等前端設備，為每一個編碼器、IP攝像頭分配一個帶寬足夠的接入網鏈路，通過接入網與云存儲系統連接，實時的視頻圖像就可以很方便地保存到云存儲中，并通過視頻監控平臺管理軟件實現圖像的管理和調用。用戶不僅可以通過電視墻或PC來監看圖像信號，還可以通過手機來遠程觀看實時圖像。同樣，行業的大型網絡監控系統也可以采用云存儲系統。目前國內企業已經在這方面有所進展。

結束語

大規模聯網監控的建設和高清監控的逐步普及，需要存儲的海量視頻數據有如潮水般的沖擊著存儲系統，不僅對存儲設備的容量，而且對讀寫性能、可靠性能提出了更高要求。監控云存儲的出現，突破傳統存儲方式的性能和容量瓶頸，使云存儲提供商能夠聯結網絡中大量各種不同類型的存儲設備形成異常強大的存儲能力，實現性能與容量的線性擴展，讓海量數據的存儲成為了可能，從而讓企業擁有相當于整片云的存儲能力，成功解決存儲難題。借助廠家提供的監控云存儲服務，用戶有望擺脫在硬件存儲設備上的巨額投入，減少在系統維護上的人力支出，快速減輕財政壓力。監控云存儲的出現同時提升了用戶和廠家的競爭力。

視頻監控作為安防領域主要分支，其數據量對網絡帶寬的消耗非常大，就當前而言恐怕還不完全具備數據中心化的條件，云存儲技術在安防監控領域的應用還將走過一段較長的路程，但隨著網絡技術的飛速發展，影響其推廣的障礙也會得到根本解決，云存儲在監控領域將有美好的前景。