数字化视频监控中海量存储方案应用解析

■张健 余华平 井志胜

数字化视频监控中海量存储方案应用解析

■张健 余华平 井志胜

本文介绍了目前数字化视频监控系统中针对不同应用环境所选用的存储方式以及应对海量存储所采取的几种方案。几种不同种类存储方式适合解决不同环境中视频监控系统对大数据量视频存储的要求。

随着视频监控技术从模拟过渡到数字、进而发展至网络监控，视频文件的存储介质也由原来的磁带录像机、数字硬盘录像机（DVR）过渡到目前主流的网络视频录像机（NVR）。其中，早期的磁带式将前端摄像机采集而来的视频直接进行录像，优点是：在存储过程中不需要进行额外压缩与转换；但存储数据冗余量大、保存周期短；随着DVR的出现，视频存储主要是通过数字硬盘录像机进行录制，磁带方式很快被淘汰；它采用内置或外挂硬盘方式实现数据的海量储存，但随着人们对视频质量和保存周期的要求越来越高，DVR也逐渐无法满足日益增长的海量存储需求，NVR的出现则顺应了存储技术的发展要求，在其储存模式上可充分利用DAS、NAS、SAN架构实现后端大容量存储，并依靠存储平台实现海量储存的高级功能。

现状分析

海量视频存储容量变化之快，可由下表体现出来。下表是按不同码流计算出来的单通道/小时所产生的视频文件大小。

举例来说，某平安城市计划建设3000个监控点，录像保存一个月，所有摄像头采用D1分辨率（2M码流）进行录像，而单通道视频录像保存一个月需要大约648G，则3000个点共需要1944T，再加上部分磁盘冗余及热备，总空间将达到大约2PB之多。由此可见，在系统中，存储容量的需求是成TB级增长。

除了对容量方面有较大需求外，视频监控对存储可靠性、稳定性要求也极为苛刻。主要表现在以下几个方面：

视频存入方式主要以流媒体格式写入存储，与普通单一文件写入显著不同的是视频监控的存入具有显著的并发特点，大量并发对存储网络带宽和磁盘I/O要求极高。

码流大小 文件大小 码流大小 文件大小 码流大小 文件大小96K 42M 320K 140M 896K 393M 128K 56M 384K 168M 1M 450M 160K 70M 448K 196M 1.25M 562M 192K 84M 512K 225M 1.5M 675M 224K 98M 640K 281M 1.75M 787M 256K 112M 768K 337M 2M 900M

视频监控存储读写操作的特点是持续时间长，一般是7×24小时不间断运行，而且带宽也要维持在一个相对稳定状态，这样才不会出现丢帧现象，因此系统对存储稳定性要求极为严格。

保护契机健全：RAID机制、冗余机制等，保证了其无间断运行。

方案剖析

考虑到针对不同用户以及不同应用场合下视频监控对存储系统的要求，我们推荐以下几种存储部署及管理策略。

分布式存储集中管理方式

所谓分布式存储集中管理方式就是从存储的部署上看是按照不同监控场点的要求部署存储，而其视频数据的管理则集中在后端管理中心。（如图1所示）

分布式存储集中管理方式适用的场景有：小规模视频监控、安全性等要求不高；前端网络带宽不足等；数据保存的周期不太明确。

■图1

集中存储分布式管理方式

顾名思义，集中存储是将视频监控文件统一存储到整个视频监控架构中间，而分布式管理方式则可根据不同权限要求分属于不同用户。（如图2所示）

集中存储分布式管理方式适用的场景有：大型视频监控网络，统一存储管理方便，对视频数据的访问有权限要求，可根据超级管理员对下一级监控中心分配不同权限；网络环境较好，前端编码器主要以室外部署为主，适合长距离传输。

■图2

混合存储管理方式

混合存储管理方式是一种根据具体环境和要求，部分采用分布式存储集中管理，部分采用集中存储分布式管理的方式。这种管理方式的特点是集前两种模式的优点于一身，充分发挥其架构的优势特点。（如图3所示）

混合管理方式及存储应用场景有：大型综合视频监控系统应用；对各级用户权限有要求，不同权限用户对视频具有不同的操作权限；对数据安全性要求较高，部分重要数据要求进行备份等，整个网络及监控网络较优。

■图3

结束语

上述三种针对不同应用环境下的存储方案应用解析，同时依据视频监控产业发展特点，这几种海量存储方案不仅可以保护客户原有投资，而且可以很好地实现视频监控的海量存储。

长江大学计算机科学学院，武汉军械士官学校高炮教研室