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IP网络视频监控的存储技术

当人们提到安防网络化应用时大多想到的是网络监控摄像机,其实监控系统的构成不仅限于前端产品,若没有后端的存储设备,那么庞大的图像数据也只能成"浮云"。与网络存储相关的有10大技术:

ØNAS系统:

  网络附加存储系统,文件存储和访问都需要经过局域网,也支持通过光纤通道或基于SCSI的交换机添加额外的存储。

ØNAS网关:

  即无磁盘文件服务器,它使用SAN存储阵列,提供扩展存储容量。

ØSAN架构:

  网络中多台服务器连接到一个由一到多个存储阵列组成的中央磁盘存储库,极大地改进了系统管理和数据备份工作。

Ø云存储:

  通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系。

ØHBA

  连接主机计算机到网络/存储设备的可插拔式卡,支持多种存储网络协议。

ØIP存储:

  使用IP协议连接远程的SAN,在光纤通道SAN中,IP协议用于在IP数据包内发送FC帧,对于非光纤通道SAN,使用iSCSI协议将SCSI数据转换成IP数据包。

ØRAID

  独立冗余磁盘阵列,需要多块磁盘,提高性能和故障冗余。

ØLANfree备份:

  将数据备份到存储阵列、磁带库或其它存储设备时不经过LANWAN网络。

Ø光纤通道:

  将数据请求从服务器传输到磁盘阵列,SAN中的光纤通道交换机用于连接服务器和存储阵列。

Ø块级存储:

从磁盘读文件/向磁盘写文件时,块级访问确保网络用户不必管理数据,允许网络管理员规定数据存储在哪里以解决性能问题。

 

作为安全防范系统的重要组成部分——视频监控系统,一直以来,备受广大用户和各大厂家的关注。传统的视频监控图像存储方式从早期的硬盘录像机的机内硬盘存储到外接磁盘柜存储,直接连接存储(DAS)、网络附加存储(NAS)、存储区域网络(SAN)等名词让人眼花缭乱,各种存储解决之道到底孰优孰劣呢?

一、传统的数字硬盘录像机(DVR)的硬盘存储解决技术

目前,DVR有主流产品是嵌入式DVRDVR根据硬盘地址顺序规划逻辑盘符。图像数据根据盘符顺序,依次写入硬盘。因此在任何时候,某块硬盘都会处在巨大压力中,(完成图像数据的写入和相应客户的图像检索要求)。如果图像质量和实时性要求高,就会造成数据量急剧加大。

    DVR硬盘存储需要解决的问题,DVR并非专业的存储产品,在振动、散热、硬盘保护等方面均未考虑,主要表现在:

    (1)稳定性差:采取硬盘顺序储存的方式,在任何时候,某块硬盘都会处在巨大压力中,故障率高。

    (2)安全性差:硬盘保护方面未做考虑,硬盘损坏后数据丢失不可恢复,风险大;

    (3)管理困难:数据分散,无法统一管理,内防内控管理不易;

    (4)维护困难:硬盘不支持在线热拔插。

    (5)扩展性差:靠系统本身自带硬盘存储容量小,存储容量无法在线扩容。

    (6)不满足实战需求:靠系统本身自带硬盘存储容量小,高质量图像质量下存储时间太少,不满足用户日益提高的存储时间的要求。

    (7)难以实现视频图像的集中检索和查阅,无法满足后期对“视频信息综合利用”。的应用需求。

DVR模式由于其成本低廉的原因,比较适合用于对数据存放安全要求不高,数据量少的小规模监控系统。

 

二、DAS的存储解决技术

DAS(DirectAttachedStorage直接附加存储)存储架构是比较早的存储形式。在视频监控应用中,它是通过硬盘录像机或服务器,直接连接磁盘阵列柜实现存储的模式。主要包括PCDVR+DAS的存储解决方案和嵌入式DVR+服务器+DAS的存储解决方案两种。

DAS的存储解决方案的问题:(1)扩展性差:在保证存储系统性能的前提下,一般一台服务器只能连接两台阵列,其扩展性无法满足大规模监控系统产生的海量数据存储需要;(2)资源利用率低,无法实现存储资源的共享:DAS方式的存储使得存储空间无法充分利用,存在浪费。不同的应用服务器面对的存储数据量是不一致的,同时业务发展的状况也决定着存储数据量的不断变化。因此,出现了部分应用的存储空间不够用,另一些却有大量的存储空间闲置的不均衡情况;(3)可管理性:管理分散繁琐,无法集中;(4)异构化严重:DAS方式使得企业在不同阶段采购了不同型号不同厂商的存储设备,设备之间异构化现象严重,维护成本居高不下。

 

三、NAS存储技术

NAS(NetworkAttachedStorage一网络附加存储),是一种文件共享服务。拥有自己的文件系统,通过NFSCIFS对外提供文件访问服务:NAS设备提供统一的存储空间,是基于“文件级”的存储方式。今天,NASSAN不仅各有应用场合,也相互结合,IP存储的发展让SANNAS进一步融合到设备级。

1SAN的方案具备前几种方案所没有的优点

 (1)设备整合,多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统,不必为每台服务器单独购买存储设备,降低存储设备异构化程度,减轻维护工作量,降低维护费用;(2)数据集中,不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中,空间调整和数据复制等工作可以在一台设备上完成,大大提高了存储资源利用率;(3)建设SAN可以降低总体拥有成本,整合存储设备和集中管理数据,大大降低了用户重复投资和长期管理维护的开销。

2、采用服务器后搭建SAN(FCIPSAN)存储方式的问题

解决FCSAN存储的问题有以下几点:(1)FC作为一个强调效率但缺乏管理功能的协议,其兼容性、可管理性远低于IP;(2)成本高昂,FC交换机、FCHBA卡相比以太网交换机、普通网卡价格高昂,连接复杂;(3)由于FC协议的封闭性,了解和掌握的人员较少,需专业技术人员进行支持,后期维护成本高。

IPSAN存储的优势有:(1)具有良好的性价比;(2)无需复杂的连接设备,安装调试简单,插上网线就能用;(3)IP-SAN的管理人员完全可以由网络管理员兼任,维护管理成本低。但是无论是采用服务器后搭建FCSAN+流媒体转发服务器或者PSAN+流媒体转发服务器的方式,流媒体转发服务器由于既要完成视频流的“打包”存储又要实现视频流的实时转发,其性能受限于流媒体服务器的硬件资源,无论是视频数据的存储还是视频图像的调阅都会形成整个系统的“瓶颈”,出现时延。

对于视频监控的数据来说,由于网络视频监控是基于网络的音视频流传输,在大量音视频流传输的情况下会对视频监控管理服务器的性能产生很大影响,数据越多,视频监控管理服务器对IfO操作的调度和缓存的管理就变得越复杂,往往会出现多台摄像头对单台服务器,多台服务器对一台后端存储设备的情况,对存储设备的频繁访问以及多个摄像头多个服务器的存储需求,需要占用大量的资源,影响了其处理能力。

从监控设备上来说,随着摄像头的增加,高清摄像头的应用,以及越来越高的文件存储期限,存储设备是否能够在未来很长一段时间满足需求存储的增长也是必须要解决的问题。因此视频监控的存储设备至少需要满足高性能、高容量、高可靠性、扩展性好的特点。于是我们看到,网络视频存储已经成为大规模的视频监控存储的****选择。