IP储存在影像监控中的应用

yunyi8

随着新技术与新产品获得大规模的应用，影像监控技术也逐渐发生「质变」，各家厂商纷纷推出不同的影像监控储存方式，以解决各用户的各种需求。这些储存解决方案到底孰优孰劣？

从早期的类比系统，发展到现在的网络系统，影像监控产业正面临着前所未有的变革，产业主导者也由以往的「弱电整合商」，转为由「IT系统整合商」为主力的发展趋势。
同时，由于网络设备、网络储存设备及数字化编译码器等制造商的介入，也促使影像监控系统的采集、编码、传输、储存等组成，加速朝向「数字化、网络化、智慧化」的方向发展。



随着新技术、新架构、新产品的大规模使用，影像监控技术也逐渐发生「质变」，配合时势所趋，为影像监控业的产业链、价值链，提供了千年难逢的舞台。
影像监控储存方式，从早期的录像机机内硬盘储存，逐步演变到外接硬盘储存、直接连接储存（DAS）、网络附加储存（NAS）、储存区域网络（SAN）等方式。以下介绍各种储存解决方案的优劣。


DVR的硬盘储存方案
目前DVR有两种主流产品：PC-based DVR和Standalone DVR。


DVR影像资料的储存结构
基于成本考量，DVR的影像储存架构，一般都使用IDE硬盘和E-IDE硬盘总线（BUS），来完成硬盘控制和扩展功能。DVR根据硬盘位址顺序，规划逻辑盘符，影像资料则根据盘符顺序，依次写入硬盘。
因此，不论在任何时候，某个硬盘都会处在巨大压力中（必须完成影像资料的写入、回应客户的影像检索要求）。如果影像质量和实时性要求高，就会造成资料量急遽加大（4CIF影像质量，每路影像至少1.5Mbit/s～2Mbit/s资料流程。D1影像质量，每路影像至少2Mbit/s～4Mbit/s资料流程）。


硬盘储存解决方案的适用场合
DVR模式由于成本低廉，比较适合用在对资料存放安全要求不高、资料量较少的小规模监控系统（单台DVR的最大储存容量一般约为2TB）。


硬盘储存解决方案的问题
一般DVR使用的硬盘，其实并非专供影像储存使用，也缺乏防震、散热等功能。主要缺点如下：
．稳定性差：采取硬盘顺序的储存方式，在任何时候，某个硬盘都会处在巨大压力中，故障率高。
．安全性差：硬盘损坏后，资料丢失且不可恢复，风险大。
．管理困难：资料分散，无法统一管理，内防与内控管理不易。
．维护困难：硬盘不支援在线热拔插。
．扩展性差：系统本身附属的硬盘储存容量较小，无法在线扩充。
．无法满足实战需求：若追求高质量影像，将面临储存时间太少的问题，无法满足越来越高的储存质量及时间要求。
．难以实现影像的集中检索和查阅，无法满足后期对「影像信息综合利用」的应用需求。


DAS的储存解决方案
DAS（Direct Attached Storage ，直接附加储存）的储存架构，是比较早的储存形 式。在影像监控应用中，透过硬盘录像机或服务器，直接连接磁碟阵列柜的储存模式。
PC-based DVR－DAS的储存解决方案：PC-based DVR可以插专用的磁盘控制卡，外挂专用磁碟阵列柜，将影像资料存在专门的磁碟中。


DAS储存解决方案的问题
．扩展性差：在保证储存系统性能的前提下，一台服务器一般只能连接两台阵列，其扩展性无法满足大规模监控的储存需求。一般的缺点如下：
．资源利用率低，无法共享储存资源：DAS无法充分利用储存空间，不同服务器面对的储存资料量不一致，容易出现有些储存空间不够用，有些却有大量储存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，必须采购不同型号或不同厂商的储存设备，设备之间的异构化现象严重，导致维护成本居高不下。


NAS的储存解决方案
NAS（Network Attached Storage，网络附加储存），是一种档案共享服务，透过NFS或CIFS，提供统一的储存空间。
NAS和后面要谈到的SAN（Storage Aera Network，储存区域网络），不仅各有应用场合，也相互结合，IP储存的发展，让SAN和NAS达到进一步的整合。


NAS储存解决方案的问题
．浏览效率低：NAS只能以「档案」为单位，降低浏览效率和应用模式。
．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的储存解决方案
SAN是一种透过网络方式，连接储存设备和应用服务器的储存构架，是基于「资料」的储存方式。分为 FC SAN和 IP SAN。


SAN储存解决方案的优点
．设备整合：多台服务器可以透过储存网络，同时浏览后端的储存系统，因此不必为每台服务器单独购买储存设备，降低储存设备异构化的程度，减轻维护工作量，降低维护费用。
．资料集中：储存空间的调整和资料复制等工作，可以在一台设备上完成，提高储存资源的利用率。
．降低总体拥有成本（TCO）：整合储存设备和集中管理资料，可降低用户重复投资和长期管理维护的开销。


SAN（FC或 IP SAN）储存方式的问题
一、FC SAN储存解决方案的问题
．兼容性与管理性低：FC强调效率，但缺乏管理功能，其兼容性与可管理性远低于IP。
．成本高昂：相较于乙太网交换机普通网卡，FC交换机、FC HBA卡的价格高昂，连接复杂。
．维护成本高：由于FC协议的封闭性，能够了解和掌握的人员较少，一般需要专业技术人员支援，后期维护成本高。
二、IP SAN储存解决方案的优势
．具有良好的性价比。
．无需复杂的连接设备，安装调试简单，插上网线就能使用。
．管理人员完全可以由网络管理员兼任，维护管理成本低。
然而，无论是采用服务器后，再搭建FC SAN－流媒体转发服务器，或者采用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影像流的「打包」储存，又要实现影像流的实时转发，其性能受限于流媒体服务器的硬件资源，无论是影像资料的储存，还是影像的调阅，都会形成整个系统的「瓶颈」。
从监控设备上来说，随着摄影机的增加，高清摄影机、多角度摄影技术的应用，以及越来越高的档案储存时间，储存设备能否满足高储存需求，也是必须解决的问题。
因此，影像监控的储存设备，至少需要满足高性能、高容量、高可靠性、高扩展性等特点。于是我们看到，IP SAN已经成为大规模网络影像监控储存的最佳选择。


IP SAN储存解决方案的三大优势
一、端到端的业务
．消除资料存取流程中的瓶颈。
．资料从影像编码设备，直接写入储存池，无需服务器转换，采用端到端的网络储存方式。
．影像流的转发，透过交换机强大的交换功能，实现端到端的实时浏灠功能。
．支援双流（TS和iSCSI流），实时监视和储存资料流程分离。
．服务器只处理信令交换和控制，没有资料流程经过，检索、查询、点播、重播时延极短。
二、动态扩充
．删除摄影机资料记录时，为该摄影机分配的储存资料，也将会被回收。
．当摄影机需要储存的资料溢满时，系统会自动分配一个新增的。
．增加摄影机时，系统将自动分配一个空间，供其存放资料。
．整个系统架构更具弹性，系统扩充升级、储存资源调整，都更加方便与快速，无需消耗大量人力或物力。
三、系统化的管理模式
．设备统一管理，资源统一调度，均集中于管理平台，监视全网设备（编译码器、交换机、储存）的运行状态。
．可统一管理多台储存设备构建的储存池，不但可以管理储存设备（可添加、修改、删除储存设备），还可以管理储存空间（了解某台设备分配了哪些储存资源？资源的容量？状态？）。
然而，许多影像监控储存方案的设计、实施和维护，目前还有很多是透过安防领域的系统整合商来完成，后端的储存设备，也往往都是由安控厂商代为购买，经常受限于技术能力、对储存的了解和对成本的控制能力，已难以满足客户的应用需求。
随着IP影像监控的发展，大量的影像储存需求，势必获得更多关注，我们也希望能够看到，能有更多的储存与安防厂商的合作，推出高容量、高性能与集中管理的影像储存解决方案。