高清监控存储的技术方案实现

　　摘要：众所周知，高清作为未来视频监控发展的整体趋势，需要各个环节的配合与支持。对于监控系统中重要的环节存储来说，高清监控的应用对其发展也提出了相应的新需求：首先，高清监控为系统带来了更高的传输带宽负荷、更大的存储容量;其次，“高清监控”往往意味着更高的监控级别，对数据存储的可靠性要求也更高??这些新的发展变化，都对监控存储产品和技术提出了新的要求。

　　实现高清存储的关键因素

　　为了更好地实现高清监控，需要存储技术从容量、性能、应用响应、结构适应等几个方面去做匹配。

　　其一，面对高清监控更宽的数据传输带宽和更大的存储容量要求，存储产品需要更大的容量和更高的性能。更为重要的是，在满足这些要求时，存储技术需要与监控应用特别是高清监控应用做更紧密的结合，对此，只有专为特定应用设计的产品和方案才能更好地满足要求。

　　其二，高清监控系统多采用高清网络摄像机作为监控点视频采集设备，这类设备自身往往不带长效存储介质，数据存储过程更多的是通过网络传输数据，然后在其他专门的存储设备上实现数据的存储。

　　其三，高清监控在带来更高清晰度画质的同时，随之而来的是编码流增大、同样的存储时间但存储数据量增大的压力。这就要求存储设备能够基于高清监控码流的特性，高效、完整地实现视频数据的安全写入。

　　最后，高清存储将改变以往监控系统数据以及编码设备本地存储为主的特性，将数据集中到一处或多处实现存储。这样一来，如何在集中的海量数据中对所需的历史视频进行快速检索和获取，也是新的挑战。

　　此外，采用高清编码输入的系统，一般是采用高清网络摄像机或球机，系统呈现易于扩展的模块化架构。对于前端的这种特性，也相应要求后端存储方案需具备更强的灵活性，以适应整个系统对扩展性的要求。

　　针对高清存储需求的具体解决办法

　　对应高清监控数据量变大、存储可靠性要求更高、系统结构更加灵活的特性，高清存储需要解决的问题也就越发明确：在高清监控系统中，存储设备和子系统必须具备有效、完整的记录功能;对所存储的数据要能从介质和系统角度考虑其可靠性和安全性;对系统结构灵活的特性，要能实现存储资源的统一管理和调度，以配置灵活的录像计划，并且能根据需求的变化，随时应对系统录像时间延长、监控前端扩展的要求。

　　在攻克这些难题时，我们更多关注的不是存储介质的选择，而是基于现有的在线存储介质磁盘，去设计不同的存储产品，从而多维度去满足不同的高清监控系统对存储的需求：

　　为实现大容量存储，可设计多硬盘插槽、兼容大容量硬盘的产品，并通过外部阵列柜的扩展来提供海量的存储空间。

　　针对高可靠性存储需求，可在设备级采用RAID保护技术，如RAID 5可以支持1块硬盘损坏的冗余特性，RAID 6可以支持2块硬盘损坏的冗余特性。设备采用双控制器架构，利用物理硬件的冗余和通讯上的心跳关联等，保障存储服务的可靠性。在系统级，可以采用N+1设备在线冗余模式，以及录像管理服务器双机热备模式。

　　在系统架构上，针对监控系统的特点，推荐采用分布式网络存储方案，降低系统传输压力。针对不同规模、不同结构的高清监控系统，还应该采用不同的存储子系统。例如针对旧有系统改造、局部实现高清的系统，可采用混合式DVR来实现高清视频的接入和存储，既保护了原有的模拟标清视频接入，也为系统增加了“高清”亮点(如图1)。

　　针对系统监控点分布相对集中的结构，可设计采用iSCSI直写直取的结构。利用嵌入式高清编码器及高清网络前端(高清网络摄像机或高清网络球机)和IP-SAN，基于iSCSI协议，以数据块为单位，实现监控视频编码端到存储端的直接写入。整个监控系统的存储资源由存储管理服务器统一管理，实现编码前端录像所需存储空间的统一调度和分配。根据需要灵活分割、更改存储空间的大小，为每个编码通道分配不同大小的存储资源，以适应系统不同监控点、不同存储时间长度的要求。并且可以实现精确到秒级的定位和即存即放的功能。监控客户端在需要进行回放或下载操作时，可基于授权直接从IP-SAN存储设备上获取所需的数据，利用IP-SAN强大的数据吞吐能力，大大提升录像的下载性能和效率。系统内的IP-SAN设备所提供的存储资源归存储管理服务器统一管理，既能减少存储业务相关服务器的配备数量，又能在IP-SAN单体设备发生故障时，在后台无缝实现监控点数据存储区域的切换，确保录像业务的持续运转(如图2)。

　　针对监控系统网络结构复杂、存储分级的结构，可在不同的监控区域部署NVR设备，不仅实现本监控区域内高清监控点所采集视频的存储，还可灵活为不同的监控点设置不同的录像类型、时间长度策略，提供数据流式录像记录，并基于热备存储的配置，在有单体NVR发生故障时，由备用NVR接管其录像业务(如图3)。

　　未来的高清存储

　　随着监控系统迈向高清时代的步伐在加快，存储作为系统应用的重要部分，势必会有更多的发展和变化。

　　未来的监控存储，会跟现在通用的数据存储一样，朝着共同观察、响应节能、低功耗的趋势发展，除了设备本身的节能设计外，还有更多存储过程、系统配置方面的优化可做。如增加存储的MAID应用，以使非读写盘处于非工作状态，降低功耗;通过优化录像写入方式，在系统中降低、减少硬件设备的配置，以节省电耗。

　　此外，将来的视频存储将不再仅仅是录像数据及与其相关的录像索引信息的存储，还有与智能监控相关的附加信息的存储，因为高清监控，除了带来更高的清晰度之外，还会有更多智能监控的应用在其中体现。如何在存储过程中实现视频数据与信息数据的关联，以实现智能的应用，并提高其应用效率，都具有非常实际的意义。