视频监控专属存储技术分析报告

标准文案频专储分一、视频监控存储技术发展回顾(一前端存储技术九十年代末着络带宽算处理能力和硬盘存储容量的快速提高以及各种实用视频处理技术的出现频控存储步入了全数字化的时代过心业务平台进行集中管理和控制DVS/DVR为表第一代存储技前端存)得到广泛部署架构合理、扩展灵活层清晰网视频监控给用户带来全新的安防应用体验而迅速成为构建新一代网络视频监控系统的主要形式。(二网络存储技术由于近年来尤是高清IPC的蓬勃发展存已经无法满足用户日常的业务需求分式的前端和平台架构集中化的管理和控制以及灵活便捷的用户访问得络视频监控系统的存储部分也开始走向网络化。网络化存储给视频监控带来了全新的存储架构，一方面，用户在存储的部署上更加灵活，访问管理也更简另一方面，构建需要实现大容量存储的视频监控系统也更为便捷时，视频录像的管理索、回放得到了有效的统一调度代储技术NAS和iSCSI代表的IP储成为业界两种主要的存储模式。NAS(网访问存储)是专用的数据存储服务器，包括存储器件和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能NAS本身够支持多种协(、CIFS、、HTTP等)，而且能够支持各种操作系统实的是文件级的数据共享，因此NAS设备常作为文件服务的设备由工作站或服务器通过网协(TCP/IP)和用程(如络文件系统或通用Internet文系统CIFS)来行文件访问。iSCSI技术是一种新的IETF标协议，它将现有SCSI接口以太网技术结合，使服务器可与使用IP网络存储设备交换数据iSCSI实现是网络存储设备中数据块的共享，使SCSI数据包在以太网中传输为可能，摆脱了昂贵的光纤网络，既降低了管理复杂度又降低了成本iSCSI的这些点非常契合现在的网络视频监控发展的现状和方向，特别是在运营级视频监控领域，存储的规模大、投入高，iSCSI技术无疑是一个比较好的参考。(三视频监控存储面临的问题分析随着视频监控行业应用的发展，通用IP存储弊端逐渐显现：采文件共享模式，使用系统的文件系统方式实现数据的存;长间的高速读写容易导致文件碎片写性能随着时间的推移持续下降时量的文件容易导致录像检索大全标准文案效率较低安性得不到保障由于NAS构架在操作系统的文件系统之上的意外断电或者文件系统本身的bug会导致数损坏。iSCSI的空间分配采用按路进行属化管理，要预先进行分配，很难动态扩展，容易导致空间资源的浪;iSCSI模需要前端设备或存储管理服务器进行磁盘空间的管理，容易导致管理的不一致格无法统从而无法实现数据的共享。另外前大多数IPC均支持iSCSI协议难支持IPC接写入存储设备需要流媒体服务器进行转换增加了存储系统的成本，又增加了管理的复杂度，降低了系统的稳定性。从互联网发展起来的云存储技术其数据六模型与视频监控数据流模型有本质的差别利从互联网发展起来的云存储技术来构建的视频云存储系统至今没有步入正式商用阶段，对于监控行业的特点无法进行高效的整合。究其本质，无论是NAS，还是iSCSI，以及从互联网发展起来的云存储技术，都是针对数据存储应用进行设计和优化的有考虑到视频监控流的特点因此始终难以彻底解决大规模网络化视频监控系统中的存储问题。二、网络视频监控存储特点分析在大规模网络视频监控领域中，存储系统有其自身的几个特点：视频监控系统一般摄像头数量多储容量需求巨大此频监控系统存储必须支持大容量、可扩展，满足长时间大容量视频图像存储的需求。数据写操作持续时间长写入的数据流量远远大于读取的数据流量是与互联网和一般数据应用的一大区别就求存储具有超强的长时间写入工作能力持时间的稳定性。3.数据保存周期短，数据循环覆盖，一般的监控场所数据保存一定时(如15天1个月以便可以删除。因此，其视频流模型是海量的持续写入与海量的持续删(覆盖，互联网和一般数据应用的追加式写入有本质的区别求储系统能在长时间海量的持续写入与海量的持续删(覆盖情下保持系统的稳定性。4.由于视频监控中使用的存储规模很大入很高此与数据应用不同一都是采用低廉硬件和一般商用硬盘至更便宜的所谓监控硬盘整个存储系统的使用生命周期中，其稳定性与可靠性仅靠单台设备的RAID技术是不够的，还需要从整个存储系统角度来设计其稳定性与可靠性，如整机备份切换或短时间多份数据保护等。5.视频监控存储的目的是为了在有案事件发生时可以从视频监控录像中找到相关的视频线索信息此保频流数据能完整地保存下来是视频监控存储系统的最基本的核心大全标准文案功能但实际系统日常运维中往不清楚存储系统是否把视频流保存下来多比例没有保存下来等视流数据存储完整性管理是大规模视频监控存储系统必须要具备的基础功能。6.视频监控系统应用环境一般远远达不到商业数据中心的水平，在双路供电供时间后备发电系统等方面的保程度相对较弱实际系统中发生短时间局部突然掉电的几率是较高的因，要求存储统要具备掉电保护、来电自恢复启动功能，发生突然掉电不会导致以保存的视频录像数据丢失，来电后可以自动进入正常的工作状态。7.随着视频监控应用的不断发展，应用模式也逐步事倒查为主向事中实时处置的式发展对存储系统提了更多的应用方便的要求视频监控应用的支持已经成为存储系统发展的一个迫切需求，如在存储系统提供秒级时移回放、倍速回放、视频冻结、关联查询的功能。三、视频监控专属存储系统解决方案从上述分析可以知道监需要有一套能满足其自身特点的大规模存储系统解决方案，我们把这类针对视频监控进行专门优化设计的存储系统称为视频监控专属存储系统(VideoSurveillance-SpecificSystem)。正是从这个角度出发们出视频监控专属存储系统解决方案个决方案由存储管理服务器与视频监控专属存储单(Surveillance-SpecificStorage，称SSU)组成，存储管理服务器与视频监控专属存储单元SSU之间通过宽带IP网连通，视频监控专属存储单元SSU在理上可以集中部署可以分布式部署在辑上是一个统一的存储系统一分布式的集中存系统以很好地满足大规模视频监控联网系统的建设需求。存储管理服务器主要负责对视频监控专属存储单元SSU的调管理完率等存储管理以及对应用系统提供服务支持。视频监控专属存储单元SSU负具体视频流的存储。我们根据视频监控特点视频监控专属存储单元进行了特别设计储方式采取基于索引数据块的存储模式，种模式是根据视频流数据的时间定位到物理存储位置，直接将流数据存入存储系统种式下视频索引的循序就是数据的物理存储循序据块的存储模式大大缩短了系统的图像回放响应时间，可实现历史图像信息的秒级监控(见图1)。大全标准文案图1基索引+块数据的存储结采模块化设计，冗余电源，冗余风扇，部分型号采用冗余控制器，支持热插拔。所有产品型号均支持统一网管。可方便实现录像的快放、慢放、拖放、单帧放，还支持秒级定位与秒级时移回放。(一创新性1.采用磁盘直写技术，优化磁盘使用模式，保I/O为顺读写极提升吞吐量，减少了因异常关机统电以及件系统崩溃等造成的录像数据安全问题统少数据传输环节，抛弃传统的流媒体服务器和通用存储技术，比如NASiSCSI，大简化存储的系统结构，提高IO处理力和读效率。2.采用了“时间索引块数据”的专用数据结构，无文件系统，永无碎片，彻底避免文件系统原因而导致的录像丢失问题高了数据的可管理性和安全性种全新的数据结构采用帧组作为存储组织单元间作为组织单元的索引且索引数据和录像数据保存在物理上完全独立的存储空间而在保障索引数据可靠性的同时幅提高录像数据的管理效率和检索速度。3.支持存储系统的统一调度管理和统一网管现海量数据的全局管控储摄像头实现严格的统一映射管理，视频系统无存储管理服务器，视频数据由摄像头直接写入存储，无系统性能瓶颈，易实现全局共享管理。(二特和安全特性1.特点针对监控视频数据进行优化存储，数据流以块式组织，无文件系统，永无碎片。优化磁盘使用模式，保障I/O为序读写、极高提升吞吐量，减少了因异常关机、系统断电以及文件系统崩溃等造成的录像数据安全问题。不论前端集中存储还是中心集中存储，都由平台统一进行管理。大全标准文案支持平台统一网管。支持录像秒级定位和秒级时移回放和下载。支持1/16~16倍的回放例1/81/91.1x1.2x2x4x、…)，支持视频回退播放。支持前端设备的断线存储。2.安全特性网络安全：断线故障，自动切;接故障，继续存储。数据安全：数据流块式组织，无碎片，无病;余控制RAID冗余，冗余电源，冗余风扇。系统冗余：全局N+(1~3)热备。属性控制：SSU可配置读写属性包括“可读可写”和“只读”，保证全局数据安全。防断电特性：硬件级和固件级的电源故障数据保护功能，它们具有电源故障检测电路，保证每个数据的读写操作一致性。在非安全关闭期间中固件例行程序对电源中断做出响应，确保临时缓冲区中的用户数据和系统数据写入介质在件方面也针对掉电进行了优化，主要是针对视频索引的数据库进行了事务控制。四、应(一读写安全支读写属性配置，对于一些突发情况时需要对整台SU进行护时，可方便配置“只读”属性于重要的录像，系统支持冻结功能，防止循环录像时对重要录像数据的覆盖。(二自动路由前端设备优先直接连接SSU进录像果设备直接访问SSU不通时系统将通过媒体转发服务进行录像存(见图2)。大全标准文案图2在用户访问的像时回放、下)，系统优先选择用户直接连接SSU;如果用户和SSU之间链路不通，系统将通过体转发服务器进行自动路(见3)。图3(三冗余自动切换系统支持N+(1~3)的备，一旦检测到主用故障时，录像将直接切换到备用。在主用SSU恢复后，重新切换相录见图4)。大全标准文案图4(四断线继续存储设备正在录像时果于线路平台的原因导致连接中断备将不中止与SSU的像见5)。图5(五在线剪辑系统支持录像在线剪辑功能户在可以随意标记和记录感兴趣的录像片段些段可以进行编辑，回放和下载。(六统一网管支系统统一网管，系统的录像情况、运行状态一目了然。大全标准文案七)录像完整率统计业界首推录像精细化管理录每个摄像头的每秒钟每、