视频监控存储方案.doc
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2、月目 录一引言1二监控行业现状及需求分析22.1行业现状22.2需求分析3三传统磁盘阵列解决方案53.1DVR辫朵叁岭川慈篙竭酸泰咕辆栖茅躬侄萌奄孙厚滑氛哺到叮举取稿捡洱牧拧大针戌醉礼鞋大咕貌缘吐韧斧活驶靳浅脸悸萌毖风珐仁瑞美量洪和氢掳翻尿碰隶爱讼返厄邯蔑割稀母者诊戊煮溅箍赔滓蚜声单扰肝奋章叫窘祖幢眶啪荧声齐堰咨咀大舱苫强拯体指痰吝骤李段喂云虾倔甸藩淘弄淮亏旷纸驰缚觅坊讨心境胚邱浅糙孽打鲁练绸悔及宝吭泅慨捅酮抒加奸雇纯港谍盐满虫颐仍楼钳嘎儿得逆哉判攫变溢磊馋孰楚附抽埠订硅豆瞄陋砌雷荆减虽升尘寺噎刀十煤交腔曝很饵借啃沙妆沉刹傍稠烂确寥拉供沥姜隆勋主桌您雇伯僧哼告肤镑砒礁阂矽妖盂觉织靴亦作净毛谚掩
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4、年十二月21北京威视数据系统有限公司目 录一引言1二监控行业现状及需求分析22.1行业现状22.2需求分析3三传统磁盘阵列解决方案53.1DVRSCSI to SATA磁盘阵列解决方案53.2DVR网络解决下载方案63.3DVSSCSI to SATA磁盘阵列解决方案8四集中存储ISCSI磁盘阵列解决方案114.1三种存储架构比较114.2采用存储局域网络SAN134.3IP存储网络144.4DVSISCSI to SATA磁盘阵列解决方案144.5方案优势16五典型案例19一 引言视频监控作为一种重要的安防手段已经有很长的发展历史,随着技术的发展,摄像机的精度越来越高,对于前端设备的控制也越
5、来越方便,可以说,在模拟信号传输的环境下监控系统是一项较为成熟的技术。随着计算机技术的迅速发展和推广,使世界掀起一股强大的数字化浪潮,几乎所有的产业都被卷入这股浪潮中,数字化以其独特的先进性、强大的扩充性等诸多特点成为世界产业发展的一个基本的规律。安防产业在中国作为一个相对新兴的产业,可以说在其迅速扩展式发展的二十一世纪初便深深打上了数字化的烙印,作为安防产业的核心,闭路监控更是首当其冲,2000和2001年兴起的硬盘录像机的飞速发展就是对数字监控(即硬盘录像机)的一个市场性的反映,由于数字监控正处于一种过渡阶段,由数字监控取代传统技术派生出的许多数字监控的新功能正在逐渐成为视频监控的主流技术
6、。二 监控行业现状及需求分析2.1 行业现状我公司通过深入的沟通和研究,并走访了多个对视频监控应用较多的行业,我们对监控行业的现状有了较为深入的了解。目前,国内视频监控主要还是使用数字录像机(DVR),DVR适用于监控规模较小的情况,因此国内很缺乏大规模视监控项目的建设经验。DVR最大可控制1632路视频信号,如果客户每天产生的数字录像数据量不是很多,而且需要保存的时间很短(比如一个星期),使用一台或两台数字录像机完全可以满足需要。这种情况单使用数字录像机方式性价比较高。下图为使用硬盘录像机监控的拓扑结构图。图一、DVR监控方案拓扑结构图但是多数客户需要监控的点很多,超过32路,这样每天产生的
7、数字录像量很大,并且根据客户需要保存录像的时间为一个月,单台数字录像机本机所配的硬盘无法满足数据存储容量的需求。如果使用多台数字录像机来完成所需的工作,会带来一些问题。因此,对于传统的DVR体系架构,我们认为存在以下几个弊端:1、 传统DVR的存储方式使用本机ATA硬盘,由于ATA硬盘本身的耐用性不是很高,而一般监控都是724的写入操作,ATA硬盘很容易损坏,再加上没有RAID保护机制,监控数据将丢失,有着严重的数据安全隐患问题。2、 传统DVR方式,录像设备和录像数据都存放在一体,容易产生单点故障,即DVR出现故障存储的监控文件也一起丢失。3、 数字录像数据存储在多个DVR中,过于分散,对监
8、控数据的管理和维护比较复杂。而且由于数据存储过于分散,从而也增加了录像数据调用的复杂度。4、 对数据的访问完全依赖DVR的处理速度,如果多点同时对视频数据进行点播及回放,DVR既要处理点播回放,又要处理模数转换,同时还要进行数据存储,很可能造成性能瓶颈。5、 硬盘录像机没有统一的格式标准,不同厂家的硬盘录像机不能相互回放。针对上述问题,我们需要对现有的监控架构进行一些改进,后面我们将对几种改进后的监控架构进行详细的描述。2.2 需求分析对于大规模的监控系统,特别像平安城市这样的项目,前端摄像头一般要在1000路以上,从系统需求上有了质的变化,不能再像几十个摄像头的系统,因此,它必须具备下面的功
9、能:l 存储集中化传统DVR将数据存储分布在每台DVR当中,调用和管理极为不便。因此,需要将所有数据集中存储在同一设备当中,监控录像的调用和视频数据的备份都可以方便得以实现。同时,存储集中化之后,可以在本地或者远程的同一管理平台下管理所有存储设备,大大简化了监控系统的管理成本。l 数据安全性传统DVR使用IDE硬盘,没有任何数据保护机制,一旦硬盘损坏数据将无法恢复,这样则失去了监控本身的意义。因此,要有一套安全机制很高的方案将数据的安全有力的保护起来,可以在硬盘损坏的情况下实现数据的恢复。从存储设备本身需要有严密的保障措施,尽量减少故障点;另外,一旦出现单点故障后,监控系统能够持续运行,并能在
10、线的恢复正常。此外,还可以通过备份或者容灾技术增加系统的整体的安全性,进一步提高系统的可靠性。l 高性能由于大型监控系统一般摄像头路数较多,需要同时多路摄像头同时将数据写入存储设备,并且同时有多路服务器可能读取数据,总的带宽要求比较大,并发访问数量较多,因此对后端存储设备提供较高的性能来满足这种需求。l 随需扩展 传统DVR是不能随意扩展的,一般8块硬盘已经满负荷了。而监控系统在初始完成之后,可能随着需求的增加,数据量也会随之增加,这就需要存储系统有良好的可扩展性来保证系统业务的持续运行。 根据以上几点对监控行业的需求分析,我们推荐使用磁盘阵列来满足这些需求。而使用磁盘阵列也有着不同的体系架构
11、,下面我们将针对使用磁盘阵列技术的不同架构进行进一步的分析和讨论。三 传统磁盘阵列解决方案3.1 DVRSCSI to SATA磁盘阵列解决方案图二、DVRSCSI to SATA磁盘阵列方案拓扑结构图本方案使用DVRSCSI to SATA磁盘阵列的监控方式。SCSI to SATA磁盘阵列对主机端口为SCSI端口,阵列内部使用SATA硬盘,DVR与磁盘阵列通过SCSI相连,具体连接方式如上图所示。1、 前端多路监控摄像头捕捉到视频流进入光端机,通过光纤传输将模拟信号输入视频矩阵。2、 视频矩阵将模拟信号输入DVR设备,DVR设备将模拟信号转换为数字信号进行视频数据的存储,将视频文件存储到通
12、过SCSI连接的磁盘阵列中,达到DVR存储容量扩充的目的。 3、 同时,视频矩阵将模拟信号的视频流直接通过显示大屏,实现实时监控。4、 远程客户端可以通过以太网访问视频点播服务器,视频点播服务器读取DVR中的视频数据进行视频点播。方案特点: 可以两台DVR同时连接一台磁盘阵列,部分实现了数据集中存储,管理和维护相对有所简化。 使用磁盘阵列存储数据,将录像设备和录像数据分开,避免了单点故障,从应用角度上提高了数据的安全级别。 DVR本身使用ATA硬盘,不能做RAID保护,而使用磁盘阵列使用SATA硬盘,并且可以通过RAID保护机制对视频数据进行安全保护,而且性能更好,从存储角度提高了数据的安全级
13、别。方案缺点: 由于视频点播、模数转换、数据存储功能还是都有DVR来实现,因此DVR本身性能瓶颈的问题没有得到解决。 由于对数据的访问还是依赖DVR设备,一旦DVR设备出现故障,将无法访问所需数据。 由于DVR本身ATA硬盘还存放一定的监控数据,对于这部分数据依然有安全隐患问题。3.2 DVR网络解决下载方案图三、DVR网络下载方案拓扑结构图本方案使用DVR网络下载方案的监控方式。SCSI to SATA磁盘阵列连接网络下载服务器,DVR与下载服务器连入同一网络中,具体连接方式如上图所示。1、 前端多路监控摄像头捕捉到视频流进入光端机,通过光纤传输将模拟信号输入视频矩阵。2、 视频矩阵将模拟信
14、号输入DVR设备,DVR设备将模拟信号转换为数字信号进行视频数据的存储。由于DVR本身存储容量有限,只能存放短时间的数据,而且有些DVR不支持扩展磁盘阵列。我们将通过一台下载服务器,将存放在DVR上的视频文件经过以太网下载到SCSI连接的磁盘阵列中,下载后将DVR原来的数据删除用以存放新的视频文件。3、 同时,视频矩阵将模拟信号的视频流直接通过显示大屏,实现实时监控。4、 远程客户端可以通过以太网访问下载服务器,下载服务器同时提供视频点播的功能,对远程客户端提供视频访问服务。方案特点: 将监控数据集中存储到下载服务器端,将视频点播、数据存储功能转移到下载服务器端,解决了DVR本身处理多任务的性
15、能瓶颈问题。 由于大部分数据存放在下载服务器端,大大较少了对DVR的依赖性,如果DVR设备出现故障,可以从下载服务器中访问绝大部分数据。 对于多台DVR大数据量需要存储的情况,可以使用一台下载服务器连接多台磁盘阵列,对多台DVR进行下载,使得数据存储更加集中化,更加方便管理和维护。 这种方式统一了录像回放格式,解决了不同厂家DVR不能相互回放的问题。方案缺点: 由于下载服务器需要定时下载DVR上的数据,又要提供视频点播的功能,这些都需要通过网络实现,因此对网络带宽要求较高。 由于DVR本身ATA硬盘还存放一定的监控数据,对于这部分数据依然有安全隐患问题。3.3 DVSSCSI to SATA磁
16、盘阵列解决方案图四、DVSSCSI to SATA磁盘阵列解决方案拓扑结构图本方案使用DVSSCSI to SATA磁盘阵列的监控方式,相对前面两种方案,DVS的方案已经可以在大规模监控系统中投入应用。SCSI to SATA磁盘阵列与管理服务器是点对点相连,具体连接方式如上图所示。1、 前端监控摄像头捕捉到视频流进入DVS设备,DVS将模拟视频信号编码压缩成MPEG4格式形成IP数据包在以太网上进行传输。后端视频存储服务器通过SCSI线分别与磁盘阵列相连,其上的存储控制软件通过千兆以太网接收各路视频数据,然后通过SCSI卡将各路视频数据存入SCSI to SATA磁盘阵列柜中。2、 后端解码
17、器将接收到的各路视频数据转换成模拟视频信号输出到显示屏中,实现实时监控。3、 远程客户端可以通过以太网访问存储管理服务器的数据库来对监控录像进行视频点播。方案特点: 使用DVS设备,从架构上有了本质的改变,将前端摄像头的模拟信号转换为数据信号,通过现有的以太网络进行视频传输。这种方式充分利用现有网络资源,大大简化了前端布线的工程。 由于通过DVS设备在前端就进行了模数转换,在IP网络进行数字信号的传输,完全无需依赖DVR进行存储和访问数据,彻底消除了性能瓶颈问题。 通过使用磁盘阵列,提高了数据存储的安全性,磁盘阵列使用SATA硬盘,并且可以通过RAID保护机制对视频数据进行安全保护,而且性能更
18、好。 一台管理服务器通过DVS管理软件可以管理70100路摄像头的监控,如果监控路数更多,可以通过增加服务器方式来实现对所有监控点的管理,使得数据存储更加集中化,更加方便管理和维护。方案缺点:使用SCSI接口磁盘阵列与管理服务器进行连接,由于SCSI本身不易于扩展,而一台服务器连接SCSI磁盘阵列数量有限,因此当数量继续增加则需要添加管理服务器来连接增加的磁盘阵列,从管理上一定程度上增加了复杂度,另外成本也有所增加。四 集中存储iSCSI磁盘阵列解决方案4.1 三种存储架构比较目前主要的存储架构有DAS、NAS、SAN三种方式,下面分别描述一下三种方式的工作模式。DAS(Direct Atta
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