IP存储在视频监控中的应用 - 安防知识网 - 资讯 - 法兰克福展览（深圳）有限公司

从早期的模拟系统发展到今天的网络视频监控系统，视频监控行业正面临着一次前所未有的变革，呈现出以由“弱电集成商”唱主角向以“IT系统集成商”为主力的发展趋势。网络设备生产商、网络存储设备生产商、数字化编解码器生产商的介入，促使构成视频监控系统的各组成部分（采集、编码、传输、存储）正在向“数字化、网络化、智能化”的方向发展。随着一些新技术、新架构、新产品的大规模使用，视频监控技术发生了“质”的转变，冲突与挑战，风险与机遇，视频监控迎来了新的发展“春天”。加之“构筑和谐社会，建设平安工程”的浪潮风起云涌，为形成视频监控行业新的产业链、价值链提供了千年难遇的舞台。

传统的视频监控图像存储方式从早期的硬盘录像机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，各种存储解决方案到底孰优孰劣呢？

数字硬盘录像机的硬盘存储方案
目前DVR有两种主流产品：PC式 DVR和嵌入式DVR。

DVR视频数据的存储结构
其采用的存储架构由于成本原因，都使用IDE硬盘和E-IDE硬盘总线（BUS）完成硬盘控制和扩展功能。DVR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（4CIF图像质量、每路图像至少1.5Mbit/s—2Mbit/s数据流。D1图像质量、每路图像至少2Mbit/s—4Mbit/s数据流（见图1）。

DVR硬盘存储解决方案的适用场合
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（单台DVR的最大存储容量一般在2TB左右）。

DVR硬盘存储解决方案的问题
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：
·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；
·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；
·管理困难：数据分散，无法统一管理，内防内控管理不易；
·维护困难：硬盘不支持在线热拔插；
·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；
·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；
·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。 [nextpage]

DAS的存储解决方案
DAS（Direct Attached Storage 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。

PC式DVR＋DAS的存储解决方案
PC式DVR可以插专用的磁盘控制卡外挂专用磁盘阵列柜，将视频数据存在专门的磁盘柜中（见图2）。

嵌入式DVR＋服务器＋DAS的存储解决方案（见图3）

DAS存储解决方案的问题
·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；
·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；
·可管理性差：管理分散繁琐，无法集中；
·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。

NAS的存储解决方案
NAS（Network Attached Storage—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NFS或CIFS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，NAS和SAN不仅各有应用场合，也相互结合，IP存储的发展让SAN和NAS进一步融合到设备级。

NAS的存储解决方案的问题有：
·访问效率低：NAS（网络附属存储）只能以“文件”为单位，一定程度上影响了访问效率和应用模式；
·大容量NAS成本高：大容量的高端NAS设备价格高昂，且后期扩展费用也很高。

采用流媒体服务器后搭建SAN的存储解决方案
SAN（Storage Aera Network）存储区域网络，是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，是基于“数据块级”的存储方式。分为 FC SAN和 IP SAN。 [nextpage]

SAN存储解决方案（见图4）

SAN的优点
·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；
·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；
·建设SAN可以降低总体拥有成本（TCO），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；
·采用服务器后搭建SAN（FC或 IP SAN）存储方式的问题。

1、FC SAN存储解决方案的问题
·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；
·成本高昂，FC交换机、FC HBA卡相比以太网交换机、普通网卡价格高昂，连接复杂；
·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。

2、IP SAN存储解决方案的优势
·具有良好的性价比；
·无需复杂的连接设备，安装调试简单，插上网线就能用；
·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FC SAN＋流媒体转发服务器或者IP SAN＋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。

在以摄像头—>编码单元—>存储设备这种流程进行存储视频监控系统中，摄像头的数据传送给编码单元（编码器或视频服务器），进行编码处理，然后分别以流数据或文件的形式存储到后端的存储设备上。

从监控设备上来说，随着摄像头的增加，高清摄像头、多角度摄像技术的应用，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，IP SAN已经成为大规模的网络视频监控存储的最佳选择。 [nextpage]

这套方案具有三大优势：
1、端到端的业务（见图5）
·消除数据存取流程中的瓶颈；
·数据从视频编码设备直接写入存储池，无需服务器转换－端到端的网络存储；
·视频流的转发通过交换机强大的背板交换功能实现－端到端的实时浏览；
·支持双流（TS和iSCSI流），实时监视和存储数据流分离；
·服务器只处理信令交换和控制，没有数据流经过，检索、查询、点播、回放时延极短。

2、动态扩容
·删除摄像机数据记录时，为该摄像机分配的存储资源将被回收；
·当摄像机需要存储的资源溢满时，系统动态地分配一个新增的资源；
·添加摄像机时，系统将动态地分配一个空间供其存放数据；
·整个系统更具弹性架构，系统扩容升级、存储资源调整更加方便快捷，无需消耗大量人力、物力。

3、可运维
·设备统一管理，资源统一调度，集中的管理平台监视全网设备（编解码器、交换机、存储）的运行状态；
·多台存储设备构建的存储池可统一管理，不但可以管理存储设备（可添加、修改、删除存储设备），还可以管理存储的逻辑空间（了解某台设备分配了哪些存储资源，资源的容量、状态）。

然而国内视频监控的方案设计、实施和维护目前很多还是通过安防领域的系统集成商来完成，后面的存储设备往往都是安防厂商去为用户随便指定，甚至有的是安防厂商代其购买，受其技术能力、对存储的了解和对成本控制的考虑，这种存储方案很多难以满足客户的应用需求。伴随着IP视频监控的发展，其伴随的海量视频存储需求势必获得更多关注，因而我们也希望能够看到更多存储与安防厂商的合作，通过高容量高性能的视频存储，来解决集中管理的“存储难题”。