智能網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)詳解與實踐之監(jiān)控存儲特點

    存儲系統(tǒng)難以擴展，日后擴容、升級、維護(hù)比較困難。

    存儲系統(tǒng)無法多機共享，設(shè)備利用率不高。

    視頻的存儲與回放操作都依賴服務(wù)器，服務(wù)器負(fù)荷較高。

    易發(fā)單點故障，無法高可靠運行。

    隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)變得分散而規(guī)模不斷擴大，因此，存儲系統(tǒng)的容量、帶寬、穩(wěn)定性、集中管理、易維護(hù)、成本等方面均成為重點考慮因素。在此情況下，網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)�；�的存儲架構(gòu)正好可以彌補DAS架構(gòu)的各種不足，NAS、IPSAN、FCSAN以其良好的網(wǎng)絡(luò)性、擴容性、冗余性、易管理性等優(yōu)勢得到更多的應(yīng)用。

    12.4.2視頻監(jiān)控存儲需求

    對于磁盤陣列在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要功能是視頻的存儲及視頻回放檢索。在大型系統(tǒng)中，對于海量的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，存儲系統(tǒng)的負(fù)荷是非常巨大的。一方面，系統(tǒng)需要24小時不間斷地工作；另一方面，數(shù)據(jù)在不斷地寫入的同時可能伴隨著視頻回放、導(dǎo)出等工作。主要性能指標(biāo)是容量、傳輸帶寬(MB/s)、訪問速度、成本等因素。

    對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，無論是DVR、NVR還是存儲服務(wù)器，其核心工作是將視頻碼流寫入磁盤(還有一小部分工作是響應(yīng)視頻回放請求，讀取視頻數(shù)據(jù)流)，因此，需要按照計劃的碼流值來考慮存儲帶寬(吞吐率)需求。

    2.存儲容量需求

    通常，對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)，無論是DVR、NVR還是存儲服務(wù)器，其核心工作是視頻存儲，而存儲設(shè)計的一個重點工作就是存儲容量計算。

    其中主要需要考慮的因素如下：

    系統(tǒng)中總共有多少個通道視頻需要存儲。

    視頻存儲方式，如24小時存儲、預(yù)置時間表存儲或報警觸發(fā)存儲等方式。

    通道的碼流大小，可以由幀率與分辨率情況參考，如4CIF@RT可以按2M計算。

    3.磁盤的IO性能

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中主要是以一定碼流多路并發(fā)寫入數(shù)據(jù)到磁盤中，并伴有隨機讀取應(yīng)用。在采用MPEG-4編碼方式的情況下，4CIF分辨率實時碼流一般為2Mbps左右。假如視頻流一次IO最大塊為128kb，則100路需要執(zhí)行的IO次數(shù)為2Mb/s÷128kb×100＝1562.5IOPS，而吞吐率為2Mb/s×100÷8＝25MB/s。

    4.視頻存儲的可靠性

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲，具有“養(yǎng)兵千日，用兵一時”的特點，可能存儲系統(tǒng)中幾十TB甚至上百TB的視頻數(shù)據(jù)，“年年月月日日存儲，日日月月年年覆蓋”。期間甚至沒有人需要進(jìn)行錄像回放，因為和諧社會，犯罪率極低，沒有事故發(fā)生，也就沒有進(jìn)行回放錄像的需求。

    但是，萬一在某個時刻某個地點發(fā)生事故，就要求必須能夠調(diào)出錄像來，如果恰恰這個攝像頭的這個時間段因為存儲或其他原因而沒有錄像或不能回放，那么，這個系統(tǒng)是失敗的，這叫“百密一疏”，是絕對不能允許的。視頻錄像、存儲絕對不能百密一疏，這實質(zhì)考核的是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

    目前提高視頻數(shù)據(jù)可靠性的方法如下：

    分散存儲、中央備份的方式。

    分散存儲、重點錄像備份的方式。

    存儲服務(wù)器的冗余技術(shù)，以保證無間斷工作。

    磁盤陣列控制器的冗余技術(shù)。

    磁盤的冗余技術(shù)，如采用各種RAID機制。

    磁盤的在線更換機制，通常采用熱備盤實現(xiàn)故障的自動更換。

    采用NVR冗余備份技術(shù)提高可靠性。

    在圖12.25中，DVR采用內(nèi)置硬盤的方式進(jìn)行存儲，同時，可以與存儲備份服務(wù)器配合使用，對DVR中的重要通道視頻、報警觸發(fā)后的視頻進(jìn)行遠(yuǎn)程備份存儲以保證數(shù)據(jù)的可靠性；而DVS具有本地緩沖存儲以克服網(wǎng)絡(luò)不可靠問題，DVS編碼壓縮后的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，由NVR進(jìn)行視頻的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)。

    與DVR類似，NVR可以與存儲備份服務(wù)器配合使用，對NVR中的重要通道視頻、報警觸發(fā)后的視頻進(jìn)行遠(yuǎn)程備份存儲以保證數(shù)據(jù)的可靠性，另外，NVR還可以采用N+1冗余備份方式以實現(xiàn)視頻存儲轉(zhuǎn)發(fā)的高可靠性。

    12.4.3視頻存儲的瓶頸說明

    無論視頻監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)如何，其主要流程都是視頻的采集、編碼壓縮、傳輸、存儲與回放等幾個環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)經(jīng)過的路由基本是編碼壓縮、網(wǎng)絡(luò)、各類服務(wù)器和存儲設(shè)備。典型視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流如圖12.26所示，圖中，視頻流從DVS、DVR通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來，存儲設(shè)備(NVR、歸檔備份服務(wù)器、媒體服務(wù)器)將視頻寫入到磁盤陣列中去。

    如圖12.26所示，對于視頻(存儲)服務(wù)器，實質(zhì)上包含兩個環(huán)節(jié)，即“一進(jìn)一出”。通過前端網(wǎng)絡(luò)接口(網(wǎng)卡)進(jìn)行視頻流的捕獲，然后通過后端存儲接口HBA卡(當(dāng)然也可能還是網(wǎng)絡(luò)接口)，如SCSI卡或光纖卡等將視頻流數(shù)據(jù)寫入磁盤。這里的“視頻(存儲)服務(wù)器”，指的是NVR或歸檔服務(wù)器(ArchiveServer)，主要作用是對編碼后的數(shù)字視頻信號進(jìn)行存儲、轉(zhuǎn)發(fā)、并響應(yīng)用戶的請求進(jìn)行錄像回放工作。需要注意，先前介紹的流媒體服務(wù)器主要用來進(jìn)行實時視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)工作，采用特殊軟件體系結(jié)構(gòu)，能夠并發(fā)支持的通道數(shù)量較多，而視頻服務(wù)器既要存儲視頻數(shù)據(jù)，又要進(jìn)行視頻回放檢索，對數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)稍大，因此目前能夠支持的視頻通道數(shù)量有限，通常的情況是單體設(shè)備支持50~100路攝像機接入，且根據(jù)碼流不同而不同，從穩(wěn)定性及成本因素考慮，這個數(shù)量級還是合適的。