淺談“平安城市”中的云存儲技術

程海濤 薛虎

【摘要】當今世界的各行各業越來越依賴于計算機及網絡技術，尤其是在“平安城市”的建設中，如何更好的存儲和處理大數據的圖像和信息，對現有技術提出了一個很大的考驗，而云技術的產生對大數據量的處理和分析，提供了最有利的保障，特別是大數量的存儲方面。本文結合“平安城市”建設規范和要求，對“平安城市”中的云技術尤其是云存儲方面進行探討。

【關鍵詞】平安城市;云技術

1.前言

隨著社會的發展和科技的進步，原始紙質和磁帶式單一的存取介質已很難滿足人們大量信息數據的存取需求，特別是計算機和網絡的飛速發展，人們對信息數據存取要求越來越高，尤其是在安防視頻監控系統中日漸突出。

“平安城市”是建立在新一代信息技術支撐下的城市形態，通過信息和通信技術的應用，提升城市的管理水平，提高市民的生活質量，令城市運行和市民生活更加智能。而視頻監控系統的高清化，已經成為一個不可阻擋的趨勢，這對視頻監控的大量存儲提出了更高的要求，因此存儲系統也會逐步趨向于穩定性、集中化管理、分布式存儲的方向，未來需要高密度、高性能、更加迎合應用、定制化強、易于運維的存儲解決方案，云存儲的技術正好解決了這一難題。

云存儲的發展有利于推動各種視頻監控資源在云中融合，在安防領域，視頻監控不能單獨成為一個獨立于其他安防措施的系統，它應當和警務督察系統、110報警系統、道路監控系統、車輛管理系統、人口稽查系統、GPS可視化系統等等多種安全防護系統聯動，最終成為一套成熟的安全防護系統。而這些系統如果真正實現融合，資源共享就離不開云存儲。

存儲云是視頻云節點中內部運行云存儲核心服務，它是一套運行可靠的分布式協調系統，實現節點間控制、節點選舉、狀態偵測、分布式同步、配置維護、名字服務、群組服務、業務調度等云化集群服務。視頻云節點中的前端接入服務、媒體服務、管理服務等各個功能模塊能夠實現視頻監控業務SAAS云平臺。存儲云監控平臺采用N+0熱互備的云化集群模式，以業界領先的高性能存儲為依托，不需要購置額外的機器，N臺機器自己互備。

2.存儲云方案

采用集成視頻監控系統軟件的網絡視頻存儲，基于云計算技術，組成網絡視頻云存儲系統。系統不需要獨立服務器，采用統一規格的云存儲單元構建。

圖1 存儲云整體架構

存儲云總設計：

系統不需要獨立服務器，采用統一規格的云存儲單元構建。其網絡架構圖如圖1所示。

存儲云主要部署在各個派出所，每個派出所構成存儲云，提供云存儲服務視頻云存儲節點系統可啟用云化集群工作模式進行高可用保護，保證單臺視頻云存儲節點設備宕機的情況下，迅速由其它視頻云存儲節點設備接管它的工作。

在啟用云化集群功能后，集群內的視頻云存儲節點設備可以提供負載均衡服務。所有的寫壓力將會自動的分擔到所有的視頻云存儲節點設備上。集群會定期收集各視頻云存儲節點成員的狀態和負載情況，若發現負載嚴重失衡時，將及時進行調整。當新的業務到來時、故障機器上的業務轉移時，存儲云會智能地選擇出最優的負載分配策略，在保證每臺機器承擔的業務負載不超過其能力極限的同時，盡量令各臺機器的業務壓力平均。

調度算法同時根據每臺成員的軟硬件配置，智能分配業務壓力，配置好的機器會承擔更多的業務壓力。

負載均衡技術使得各視頻云存儲節點設備的性能、設備生命、節能等指標均達到最優。

3.存儲云實現機制

3.1 實現機制總體描述

前端采集的視頻流直接存儲視頻入網絡視頻云存儲系統，同時按需轉發實時視頻流到授權客戶端和電視墻系統。

平臺管理系統對網絡視頻云存儲系統進行統一配置和管理，在派出所與分局網絡中斷或者管理服務器宕機的情況下網絡視頻存儲系統能夠獨立運行，不影響派出所操作人員對前端視頻的實時監控、圖像存儲和歷史圖像檢索回放。

網絡視頻云存儲系統可以通過單一窗口實現共同配置、維護和管理，并需提供開放的集成接口（SDK、API等），便于第三方集成軟件實現異構存儲設備的集中運行監控和維護。

圖2 存儲云管理機制示意圖

3.2 存儲系統的管理調度

在市局部署M臺設備用于整個存儲云設備的管理調度。在每個派出所中，基礎存儲單元數量小于或等于N臺時，設置一個主存儲節點，用于對該派出所內存儲設備的管理和調度，此時此臺存儲設備不僅能夠實現管理功能還可以當做存儲設備使用;當排除所存儲設備數量大于N臺時，如果依然讓單臺存儲設備既做管理又做存儲，會使其受到影響，故需單獨增加一臺管理設備，用于專門對該派出所內存儲設備的管理和調度使用。具體的圖示如圖2所示

可以將每個派出所看做一個域，在這個域內實現云存儲。在啟用云存儲功能后，域內的視頻云存儲節點設備可以提供負載均衡服務。在視頻云存儲節點內部，多個RAID組之間，當某個RAID組工作壓力較大時，節點設備可分配若干數據流到另一較輕松的RAID組中，實現RAID組級負載均衡。負載均衡技術使得各視頻云存儲節點設備的性能、設備生命、節能等指標均達到最優。

當有一路視頻圖像需要存儲的時候，域主節點會自動對其管轄范圍內的云存儲節點成員的狀態和負載情況進行查看，調度到綜合負載最小的存儲設備上進行存儲，之后此路視頻都會按照這一路徑位置對視頻進行存儲。

當存儲設備中RAID組中磁盤損壞時，熱備磁盤將啟用，并且該RAID組將利用剩下磁盤中的數據及相應的奇偶校驗信息將損壞的數據進行恢復。

當存儲云中其中一臺存儲設備不可用，云中的域主節點會跟根據當前其他存儲設備負載情況，把前端暫時遷移到其他存儲設備上。等原有存儲設備恢復上線后，前端在回遷到原有存儲上。

每個派出所會設置兩個域主節點，一主一備，當域主節點出現故障時，備份的域主節點會啟動管理調度功能對本域內的云存儲節點進行管理。

4.總結

云存儲不是存儲，而是服務就如同云狀的廣域網和互聯網一樣，云存儲對使用者來講，不是指某一個具體的設備，而是指一個由許許多多個存儲設備和服務器所構成的集合體。使用者使用云存儲，并不是使用某一個存儲設備，而是使用整個云存儲系統帶來的一種數據訪問服務，云存儲的核心是應用軟件與存儲設備相結合，通過應用軟件來實現存儲設備向存儲服務的轉變，通過對存儲的云化，對平安城市中大量數據的存儲和應用提供了保障，云存儲已經成為未來存儲發展的一種趨勢。