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模拟、数字、网络 三种不同的储存技术

存储在视频监控领域的发展与视频监控本身的发展有着密切的联系。视频监控经历了模拟、数字、网络三个阶段，存储在视频监控领域的应用也经历了模拟、数字、网络这三个阶段。
视频采集与监控存储
视频监控系统一般具有监控点多、摄像头数量多、监控时间长等特点，因此它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，实时将监控点回传的图像和画面以流媒体方式保存在存储设备中，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个甚至更多的监控摄像头，所有摄像头累加起来总共需要500Mb/s～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帧/S～25帧/S，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500Mb/s～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等特点，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、爆炸性增长。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协议包或iSCSI协议包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入存储，从而大大减少监控系统的数据传输环节，提高数据存储的效率。
从视频监控逐步走向网络化的发展趋势来看，网络化存储将在今后的视频监控系统中扮演越来越重要的角色。网络视频监控系统从两个方面对存储提出了网络化的要求：一是部署和访问上的网络化，考虑到流量和存储空间的合理分配，存储设备在整个系统中的部署位置将趋于分布化和前端化，而从便于用户统一访问的角度，系统中所有存储空间对用户都应该是透明的，用户仅需通过一个接口即可访问所有存储资源;二是存储设备本身的网络化，网络视频监控非常适合大型监控联网应用，为了满足大容量集中存储的需求，存储设备本身要采用先进的网络存储技术以保证空间扩展的灵活性。
前端存储
所谓前端存储，是在网络视频监控系统的前端设备(如网络视频编码器或网络摄像机)中内置存储部件，由前端设备直接完成监控图像的本地录制和保存。
前端存储具有几个方面的优势：一是可以通过分布式的存储部署，来减轻集中存储带来的容量压力;二是可以有效缓解集中存储带来的网络流量压力;三是可以避免集中存储在网络发生故障时的图像丢失。
对于前端存储，由于单个前端编码设备通常所带监控点路数不多，存储时间也不长，所以对存储容量要求不高，网络摄像机一般用CF卡或SD卡，视频服务器一般用内置硬盘。这与以往单机存储相比，基本没有区别。
而与以往单机存储本质上不同的是，为了保证用户访问的灵活性和便捷性，网络视频监控系统中的所有前端存储除了要能够提供点对点的单机访问外，还要能够通过一个统一的接口提供所有内容的集中共享。为此，网络视频监控系统通过中心业务平台对所有前端存储进行统一管理和调度，并实现存储空间和存储内容的网络化。这样，用户既可以直接登录单个前端设备进行录像资料的点播回放，也可以统一登录中心业务平台进行所有前端录像资料的集中检索和回放。
中心存储
在网络视频监控系统中，部署得更多的是中心存储。前端设备采集监控点图像并编码压缩处理成数字监控码流，然后通过网络传送到中心业务平台，由中心业务平台将码流分发给网络录像单元进行集中存储。
在很多大型的视频监控联网应用中，也可采用多级分布的中心存储方式，即分中心存储，这样一方面可以降低一个中心点集中存储带来的存储容量和网络流量的压力，一方面可以大幅度提升系统的可靠性。
使用中心/分中心存储，在以下几个方面具有明显优势：一是对于用户而言，检索和调用录像资源更为方便;二是存储内容的完整性更容易保证，不会因为某个前端设备失窃或损坏而导致重要内容的丢失;三是可以合理的进行资源调度，为前端设备按需分配存储空间，从而节约资源;四是有利于制定多样化的存储策略，以满足用户的个性化需求;五是维护方便，便于集中检测和及时排查问题。
对于监控点路数比较少、存储时间要求不长的应用场合，中心/分中心存储可以采用服务器插硬盘或外接磁盘柜这种比较简单的方式进行部署，称为DAS(直接访问存储)，与单机类似。而随着网络视频监控的优势被广泛认可，现在开始出现越来越多的大型甚至超大型视频监控系统，比如“平安城市”建设中的社会面治安监控系统、中国电信和中国网通正在全面推进的“全球眼”和“宽视界”这两大运营级视频监控系统，这些监控系统都面临着前端设备的大规模接入和大容量集中存储的需求。以往的单机存储方式无法满足这些系统在容量灵活扩展方面的应用需求，必须采用更为先进的网络存储设备和存储技术，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。
SAN(存储区域网)起源于上世纪九十年代中后期，与DAS不同，SAN基于光纤通道技术，服务器和存储阵列之间通过光纤通道交换机连接，形成专用于数据存储的区域网络。SAN采用了面向网络的存储结构，数据处理和数据存储分离，具有存储空间易于扩展、寻址灵活、可远距离传输数据、I/O性能高、存储设备利用率高等特点，是一种全新的存储体系结构。
 
与SAN基于专门的光纤通道协议不同，NAS(网络访问存储)基于IP网络实现服务器和存储阵列的互联，使用TCP/IP协议进行通信，以文件级的I/O方式进行数据传输。相比之下，NAS设备的安装、调试、使用和管理更简单，部署成本也相对较低。
iSCSI是IETF一种新的标准协议，即透过IP网络，将SCSI区块数据转换成网络封包的一种传输标准，它和NAS一样透过IP网络来传输数据，但在数据存取方式上，则采用与NAS不同的，而与SAN相同的BlockProtocol协议。由此，iSCSI给用户带来的价值在于：第一，iSCSI使SCSI数据包在以太网中传输成为可能，使SAN摆脱了昂贵的光纤网络，通过IP网络即可实现原先的功能，既降低了管理复杂度又降低了成本;第二，由于用户应用需求的复杂性，往往会同时部署SAN和NAS两种存储网络，而iSCSI则可以将两者融合起来。
iSCSI的这些特点非常契合现在的视频监控发展的现状和方向，特别是在运营级视频监控领域，存储的规模大、投入高，基于目前成熟的IP网络进行中心/分中心存储系统的构建，iSCSI技术无疑是一个很好的参考。
应用存储
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。然而这些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小。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现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。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专门设计的，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，可在存储设备控制器部分内嵌特殊功能的应用软件，存储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。

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