智能网络视频监控技术详解与实践之监控存储特点

    存储系统难以扩展，日后扩容、升级、维护比较困难。

    存储系统无法多机共享，设备利用率不高。

    视频的存储与回放操作都依赖服务器，服务器负荷较高。

    易发单点故障，无法高可靠运行。

    随着网络视频监控系统的发展，系统变得分散而规模不断扩大，因此，存储系统的容量、带宽、稳定性、集中管理、易维护、成本等方面均成为重点考虑因素。在此情况下，网络化、规模化的存储架构正好可以弥补DAS架构的各种不足，NAS、IPSAN、FCSAN以其良好的网络性、扩容性、冗余性、易管理性等优势得到更多的应用。

    12.4.2视频监控存储需求

    对于磁盘阵列在数字视频监控系统中的应用，主要功能是视频的存储及视频回放检索。在大型系统中，对于海量的数字视频数据，存储系统的负荷是非常巨大的。一方面，系统需要24小时不间断地工作；另一方面，数据在不断地写入的同时可能伴随着视频回放、导出等工作。主要性能指标是容量、传输带宽(MB/s)、访问速度、成本等因素。

    对于视频监控系统，无论是DVR、NVR还是存储服务器，其核心工作是将视频码流写入磁盘(还有一小部分工作是响应视频回放请求，读取视频数据流)，因此，需要按照计划的码流值来考虑存储带宽(吞吐率)需求。

    2.存储容量需求

    通常，对于视频监控系统，无论是DVR、NVR还是存储服务器，其核心工作是视频存储，而存储设计的一个重点工作就是存储容量计算。

    其中主要需要考虑的因素如下：

    系统中总共有多少个通道视频需要存储。

    视频存储方式，如24小时存储、预置时间表存储或报警触发存储等方式。

    通道的码流大小，可以由帧率与分辨率情况参考，如4CIF@RT可以按2M计算。

    3.磁盘的IO性能

    视频监控系统应用中主要是以一定码流多路并发写入数据到磁盘中，并伴有随机读取应用。在采用MPEG-4编码方式的情况下，4CIF分辨率实时码流一般为2Mbps左右。假如视频流一次IO最大块为128kb，则100路需要执行的IO次数为2Mb/s÷128kb×100＝1562.5IOPS，而吞吐率为2Mb/s×100÷8＝25MB/s。

    4.视频存储的可靠性

    视频监控系统的数据存储，具有“养兵千日，用兵一时”的特点，可能存储系统中几十TB甚至上百TB的视频数据，“年年月月日日存储，日日月月年年覆盖”。期间甚至没有人需要进行录像回放，因为和谐社会，犯罪率极低，没有事故发生，也就没有进行回放录像的需求。

    但是，万一在某个时刻某个地点发生事故，就要求必须能够调出录像来，如果恰恰这个摄像头的这个时间段因为存储或其他原因而没有录像或不能回放，那么，这个系统是失败的，这叫“百密一疏”，是绝对不能允许的。视频录像、存储绝对不能百密一疏，这实质考核的是视频监控系统的可靠性。

    目前提高视频数据可靠性的方法如下：

    分散存储、中央备份的方式。

    分散存储、重点录像备份的方式。

    存储服务器的冗余技术，以保证无间断工作。

    磁盘阵列控制器的冗余技术。

    磁盘的冗余技术，如采用各种RAID机制。

    磁盘的在线更换机制，通常采用热备盘实现故障的自动更换。

    采用NVR冗余备份技术提高可靠性。

    在图12.25中，DVR采用内置硬盘的方式进行存储，同时，可以与存储备份服务器配合使用，对DVR中的重要通道视频、报警触发后的视频进行远程备份存储以保证数据的可靠性；而DVS具有本地缓冲存储以克服网络不可靠问题，DVS编码压缩后的视频数据发送到网络上，由NVR进行视频的存储与转发。

    与DVR类似，NVR可以与存储备份服务器配合使用，对NVR中的重要通道视频、报警触发后的视频进行远程备份存储以保证数据的可靠性，另外，NVR还可以采用N+1冗余备份方式以实现视频存储转发的高可靠性。

    12.4.3视频存储的瓶颈说明

    无论视频监控系统的架构如何，其主要流程都是视频的采集、编码压缩、传输、存储与回放等几个环节，各个环节经过的路由基本是编码压缩、网络、各类服务器和存储设备。典型视频监控系统数据流如图12.26所示，图中，视频流从DVS、DVR通过网络发送过来，存储设备(NVR、归档备份服务器、媒体服务器)将视频写入到磁盘阵列中去。

    如图12.26所示，对于视频(存储)服务器，实质上包含两个环节，即“一进一出”。通过前端网络接口(网卡)进行视频流的捕获，然后通过后端存储接口HBA卡(当然也可能还是网络接口)，如SCSI卡或光纤卡等将视频流数据写入磁盘。这里的“视频(存储)服务器”，指的是NVR或归档服务器(ArchiveServer)，主要作用是对编码后的数字视频信号进行存储、转发、并响应用户的请求进行录像回放工作。需要注意，先前介绍的流媒体服务器主要用来进行实时视频流的转发工作，采用特殊软件体系结构，能够并发支持的通道数量较多，而视频服务器既要存储视频数据，又要进行视频回放检索，对数据处理负担稍大，因此目前能够支持的视频通道数量有限，通常的情况是单体设备支持50~100路摄像机接入，且根据码流不同而不同，从稳定性及成本因素考虑，这个数量级还是合适的。