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视频监控存储发展趋势

WatchStor.com  佚名丨2008-09-24 15:49 标签:视频监控 

视频监控系统存储设备的应用特点

视频监控系统一般具有监控点多,摄像头数量多,监控时间长,采集数据的时间往往长达几天或几十天。视频监控系统中采用的存储设备在数据读写方式上具有与其它类型系统不同的特点.

1)数字视频编码器或视频服务器以流媒体方式将数据写入存储设备,实时监控点回传的图像和画面以流媒体方式保存在存储中,回放工作站以流媒体方式来读取已存储的视频文件。这种读写方式与普通数据库系统或文件服务器系统中存储采用的小数据块或文件级读写方式完全不同,因此视频监控系统存储在技术参数要求方面与其它应用系统有较大的区别。

2)大型的视频监控系统中往往有2000-3000个,甚至更多个监控摄像头,每个摄像头一般采用D1格式回传图像。每路D1图像的码率为2Mb/s,所有摄像头累加超来总共需要500-750MB/S的带宽。

视频采集过程中,视频文件格式一般都不会发生变化,且码率保持恒定,视频图像的帧率一般都在15-25帧/S之间,也就是说在存储的读写操作中,必须保证每1/25秒内都能够达到500-750MB/S的带宽,否则图像采集或回放就会出现丢帧现象,除非存储设备本身配置一个大容量的缓存。因此视频监控系统存储不仅要求带宽大,还要求带宽恒定。

3)数据读写操作的持续时间长。由于摄像头一般都是7*24小时工作的,即使流媒体文件采用分段保存方式,写入操作的持续时间也有可能长达2-6个小时,后期回放时也需要相同的时间。因此要求存储具有超强的长时间工作能力,保持长时间的稳定性。

4)视频监控系统一般具有摄像头数量多,视频图像存储时间长,因此存储容量需求巨大,且随着图像存储时间的增加,存储容量需求呈线性的、爆炸性的增长。因此视频监控系统存储必须支持大容量,且容量具有高扩展性,满足长时间大容量视频图像存储的需求。

5)数字视频编码器一般对外提供标准的IP接口或iSCSI接口,通过在ADSL、城域网或专用网络上传输TCP/IP协议包文或iSCSI协议包文来向后方监控中心回传数据。如果存储设备具有与数字视频编码器相同的接口,编码器就有可能直接将数据写存储,从而就会大大减少监控系统的数据传输环节,提供数据存储的效率。

应用存储
随着大量视频监控项目的实施,许多不同类型的存储被做用视频监控系统的核心的图像数据存储设备。视频监控系统常采用的存储网络架构有DAS、NAS、SAN和IP-SAN,常采用的存储设备类型有SCSI盘阵、FC和iSCSI设备。这些设备技术成熟、结构简单、安装实施也非常方便。然而这此设备都具有一个共同的缺点,就是存储设备在视频监控系统中只能起到一个简单的数据存储功能,无法替代服务器来运行特定的应用软件,视频监控系统中仍然需要大量专用服务器。

实际上,随着芯片技术的快速发展,CPU或专用ASIC芯片的运算及处理速度成倍提高,而存储设备的整体价格却在不断降低。在设备选型及购买时,出于设备更新换代方面的考虑,用户一般会选择稍高一级别的存储设备。再者,当投资充裕时价格差别对用户影响也比较少。因而在很多的应用系统中,用户采购的存储设备性能往往高出实际业务系统真实需求很多,甚至超出好几倍。

在一些中小视频监控系统中,系统中的性能瓶颈经常会出在视频服务器而不是存储设备端,存储设备所能提供的带宽往往是视频监控实际总带宽的两倍或三倍,IOPS也是实际需求的3-5倍左右。存储设备控制器长时间处于半负荷工作状态,大量的高性能资源被浪费。

为保障高可用性、高效性、稳定性和安全性,存储设备的控制器部分一般都是采门设计的,并采用专用的处理器和缓存,其各项技术参数和性能均高于普通PC服务器。为了有效地利用存储的富余资源,可以存储设备控制器部分中内嵌特殊功能的应用软件,存储设备设备不仅为系统提供数据存储服务器,还能提供一定的软件应用服务器,这种存储设备就称为应用存储。

2.1 应用存储架构
对视频监控网络存储系统来霁,应用存储设备是一种新型的、具有媒体管理和专用软件应用功能的、高性能的存储设备。与普通的存储相比,应用存储除了具有基本的数据存储和安全保护等功能特点外,还具有网络管理、媒体资产管理、视频转码、视频点播和存储共享管理等功能。

硬件参数:

由于要在存储中内嵌应用软件,应用存储一般都基于PC架构的NAS或ISCSI存储设备。存储设备在硬件方面采用全冗余的, 可热插拔的硬件架构和模块化的设计方式,支持双控制器, 双电源, 双风扇模块等, 消除单点故障,从来保证整个存储系统的稳定性和可靠性。

应用存储设备的控制器上的核心处理单元(CPU)位数量和缓存大小可根据系统压力进行调整。一般每控制器的CPU数量不少于2个,缓存不小于4GB,后期每控制器的CPU可扩展到4个以上,缓存可扩展到8GB以上。可以根据用户应用的读写特性动态调整读写比例,也可以根据各种应用的优先级别定义Cache的分配比例。

在视频监控系统中,应用存储应具有不低于300MB/S的实际可用带宽,容量不小于100TB。

以上所述是好的应用存储设备所以应具有基本硬件配置参数,当然,针对具体项目,硬件配置可以上下调整,以适应项目的需要。

集群功能:

具有分布式均衡负载的Cluster结构,支持多个控制器节点。前端主机端口可实现多通道动态负载均衡、支持自动故障切换。控制器可实现集群的、全Active的工作模式,且发生故障可自动实现failover。后端磁盘可在线进行扩展,数据可自动均布在所有的磁盘或后端口存储设备,提高单卷的访问性能。

存储虚拟化技术

把数据灵活的以条带化式分布在每一个集群中的磁盘节点上,创造一个单一的,共享的存储池,来满足企业逐渐增加的存储要求和应用要求,能有效地节省用户初期投资,最大化投资收益比。

自动负载均衡技术

当新的控制器节点和新的存储设备加入集群中时,利用自动负载均衡技术能够把在同一时间的负荷均匀的分布在集群中所有节点上,避免瓶颈产生,实现存储空间充分利用,发挥其最大性能,不需要down机的时间。

2.2 软件功能
应用存储真正有别于普通存储的特点在于可以运行特殊的软件应用功能。软件应用功能是指为了更有效地利用高性能存储设备控制器的剩余处理能力,发挥存储设备专用控制器比较普通PC服务器更高效、更稳定的特点,在应用存储的控制器中内部有嵌了各种不同类型的软件和服务器,使存储设备发挥更大的作用。

在视频监控系统中,可以被存储集成的软件应用有网络管理、媒体资产管理、视频转码、视频点播和存储共享管理等功能。

网络管理功能:

应用存储中内置了大量常用的以太网络管理服务,如域管理服务、DHCP服务、DNS服务等。存储网络系统不需要再配置专门的域管理服务器,仅通过应用存储就可以实现存储网络系统的域管理、DHCP服务和DNS服务等功能。

媒体资产管理功能:

应用存储设备中内置了一套强大的音像资源管理系统,也可以称为媒体资料管理系统,该软件系统中可对本存储设备内部的视音频文件、图片等多媒体资料进行录入、管理、检索查询、播放和下载,并可按实际工作中的需求定制分类标准和媒体资源的编目体系,对本存储设备内部的多媒体资源进行编目和分类,方便后期的检索和查寻。媒体资产管理功能对于一些珍贵多媒体资源的长期保存和再利用具有重要意义。

存储设备中的与视音频文件有关的元数据信息也可以通过标准API接口与其它的应用软件系统与交换,实现外部的媒体资产管理。

视频转码:

视频临近系统中,有很多图像文件需要进行视频格式转换来进行多媒体发布,或转换成低码率格式文件来进行长期存储,也可能需要对一些重要的,但已经超过在线时间的图像进行减帧处理来实现长期存储。这时就需要专门的服务器来对普通ISCSI网络存储上的图像文件进行视频转码或减帧处理,而这个操作会占用大量的带宽和网络资料。应用存储设备中内置了符合视频转码标准的专用视音频转码软件,可按预先定制好的转码标准和操作执行时间,在存储设备资源占用较少的时候来执行转码操作。由于视频转码软件只是对本存储设备内部的文件进行处理,数据不会流经存储的主机接口、网络交换机和服务器,因此不会点用存储设备的总带宽、也不会占用共有的网络资料。且由于存储控制器内部采用的是专用的高性能处理器,视频转码的效率也会大幅度提高。

视频点播功能:

应用存储内置了一个视频点播软件,用户可能通过该软件对存储设备中的视音频文件进行播放,并可以实现暂停、快进和回放都功能。

存储共享管理功能:

在一些特殊的应用环境中,如广电行业的非线性编辑制作网络系统、高性能计算系统、IP-SAN网络启动系统,无盘工作站系统中,由于应用软件系统要求多台服务器需要对同一个卷中的数据进行读写操作,就需要存储设备上的文件系统实现在多台服务器之间进行共享,那么存储网络中的所有服务器和工作站就需要安装存储共享管理软件,并配置专门的MDC服务器来对共享的文件系统进行管理。

应用存储中可内嵌存储共享网络系统中常用的共享软件,如SANergy、StorNext、ImageSAN等,这样应用存储本身就可以作用MDC服务器,实现共享存储设备的高效和稳定地管理。

为了保证应用存储的软件应用功能能够长时间稳定,建议存储内置的软件及服务只是对应用存储内部对外空间中的数量对处理,如对视频文件进行转码,减帧,或在线播放和下载服务。软件及服务本身不产生大量文件,或文件本身不会经常变化,如大型的数据库软件。当然应用软件及服务也不是一成不变的,用户可以针对实际需要进行少量的参数调整。

2.3 优势特点
应用存储是指当存储设备本身所能提供的性能远超过系统需求时,借用存储设备的高可性和稳定性,在存储上运行一定的应用软件服务。与普通存储设备相对,应用存储除了增加了许多软件应用及服务功能,也将改变很多应用系统的架构设计。

高可用性

存储设备一般都基于模块化、冗余的、支持热插拔的原则而设计的,消除了内部的单点故障,其它安全性和稳定性远超于系统中采用的普通PC服务器,应用软件和服务器内在存储内部,能够为系统提供更高的稳定性和系统安全性。

高效性

存储设备的核心,即控制器,一般都采用专门设计的总线结构、专门的处理芯片和缓存,在数据校验和数据传输方面做了优化。长时间运行情况下,应用存储不仅能保证软件和服务器功的安全和稳定,还能保证具有比普通PC服务器具有更高的运行和计算效率,可为系统提供更高的服务质量。

系统架构简单

由于应用存储中集中的许多软件应用和服务功能,在系统结构设计时,就可以节省大量的PC服务器和与之相连接的网络连接设备和网络接口卡,极大地简化了系统中结构。系统结构的简单化有利用优化系统的工作流程,提高系统的运行效率。同时由于减少系统所需的设备类型及数量,也可以大大减小系统的建设成本。

节省带宽

若采用应用存储,视频转码等软件或服务运行在应用存储设备,完成视频文件转码的整个过程中,数据仅在存储设备内部的控制器和磁盘之间传输,不需要外部服务器参与,也不需要网络设备进行传输和交换,因而也不需要占用网络系统的带宽。外部服务器和工作站可获得更多的网络资料进行其它的操作。

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