15大規(guī)模監(jiān)控視頻高可靠存儲方案V

大規(guī)模監(jiān)控視頻高牢靠存儲方案2023-1010/14名目\l“_TOC_250015“前言 2\l“_TOC_250014“大規(guī)模視頻監(jiān)控方案特點 2\l“_TOC_250013“大規(guī)模視頻監(jiān)控方案趨勢之高清建設 2\l“_TOC_250012“視頻存儲需求分析 3\l“_TOC_250011“存儲性能需求分析 4\l“_TOC_250010“存儲容量需求分析 5\l“_TOC_250009“關鍵技術需求分析 5\l“_TOC_250008“存儲網(wǎng)絡及存儲類型分析 7\l“_TOC_250007“DAS〔直接訪問存儲〕 7\l“_TOC_250006“NAS〔網(wǎng)絡附加存儲〕 7\l“_TOC_250005“FCSAN〔光纖存儲區(qū)域網(wǎng)絡〕 8\l“_TOC_250004“IPSAN〔IP存儲區(qū)域網(wǎng)絡〕 9\l“_TOC_250003“存儲產(chǎn)品選型分析 10\l“_TOC_250002“系統(tǒng)方案設計 11\l“_TOC_250001“存儲產(chǎn)品優(yōu)勢 11\l“_TOC_250000“存儲系統(tǒng)設計 13前言隨著城市化進程的不斷加劇，平安城市建設規(guī)模越來越大得不考慮的一個問題。大規(guī)模視頻監(jiān)控方案特點依據(jù)其業(yè)務需求，大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)有如下要求：?系統(tǒng)延時小實時性強?系統(tǒng)牢靠性高25fps?圖像壓縮比高?存儲牢靠性高大規(guī)模視頻監(jiān)控方案趨勢之高清建設清的，傳輸設備、存儲設備、顯示設備等都需要是高清的。在這個系統(tǒng)鏈路上，任何一個環(huán)節(jié)不滿足高清需求，都會造成系統(tǒng)缺陷，達不到整體的高清質量，故高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)嚴格意義上來講是一個系統(tǒng)工程。目前高清視頻系統(tǒng)的兩大技術流派：1、以播送行業(yè)標準演進而來的HDTVHD-SDI(1.485Gbit/s)高清視頻信號作為高清攝像機、高清光端機、高清矩陣、高清顯示設備互連的標準。系統(tǒng)圖像質量優(yōu)異，圖像無延時；此方案優(yōu)點突出缺點也明顯，只支持高清，不能做到高標清混合；圖像存儲方案需要與IP高清監(jiān)控系統(tǒng)混合才能形成完整高清解決方案，建設投資是全部高清方案中最高的。2、基于幀內(nèi)及幀間壓縮的HDTV解決方案(壓縮標準主要承受H.264)，也就是以網(wǎng)絡高清IPIP存儲為典型系統(tǒng)組成部件的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。隨著地鐵線路的延長和多條線路的交匯，地鐵監(jiān)控有持續(xù)擴容的要求，因此對監(jiān)控系統(tǒng)的技術開放性有較高要求，但同時對建設本錢會有嚴格的掌握。地鐵監(jiān)控應用對圖像質量，圖像延時，H.264壓縮方案需支持到MainProfile以上級別，保證活動圖像細節(jié)表達。無論系統(tǒng)規(guī)模多大，需要做到任意圖像的編解碼延時必需做到300ms以內(nèi)。車站、監(jiān)控中心顯示墻任意圖像調(diào)度與PC終端任意圖像調(diào)度時間要500ms。綜上，HDTV非壓縮監(jiān)控系統(tǒng)與IP高清監(jiān)控系統(tǒng)混合建設的系統(tǒng)可以滿足地鐵需求，前者實況圖像質量優(yōu)質無延時錄像質量取決于編碼技術適合地鐵高清建設但建設投資高，擴容本錢高系統(tǒng)較簡單；IP高清監(jiān)控系統(tǒng)使用H.264 MainProfile以上級別圖像編碼技術，實況、錄像圖像質量好，低延時，投資最低，擴容簡潔本錢低，廣泛適用于各大中城市地鐵高清建設。視頻存儲需求分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般具有監(jiān)控點多，攝像頭數(shù)量多，監(jiān)控時間長，采集數(shù)據(jù)的時間往往長系統(tǒng)不同的特點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、編碼器或采集效勞器以流媒體方式寫入數(shù)據(jù)，實時存儲監(jiān)控點的實時圖像和畫面，存儲的文件類型為流媒體文件，因此檢索效勞器也會以流方式來讀取已存儲的視頻文件。2、數(shù)據(jù)讀寫操作的持續(xù)時間長。由于攝像頭一般都是7*24小時工作的，即使采集后視頻數(shù)據(jù)承受分段保存，寫入操作的持續(xù)也有可能長達2-6個小時，后期回放時也需要一樣的帶寬，還要求存儲系統(tǒng)具有超強的長時間工作力量，保持長時間的穩(wěn)定性。4、視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲的讀寫方式與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲和文件效勞器存儲承受的小數(shù)據(jù)塊其它應用系統(tǒng)有較大的區(qū)分。5、視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般具有攝像頭數(shù)量多，視頻圖像存儲時間長，存儲容量大等特點，存儲的需求。6、由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量格外巨大，而且需要保存的時間不長，假設通過磁帶備通過存儲系統(tǒng)的品質〔牢靠性、穩(wěn)定性、安全性〕來保證視頻信息的安全。存儲性能需求分析本工程對存儲性能需求有以下幾個要求：1、以流媒體方式對存儲設備進展訪問；2、視頻流連續(xù)同時寫入；3、滿足假設干個客戶端并發(fā)訪問；4、視頻訪問帶寬要求較高，并要求帶寬恒定；5、視頻訪問時間長，要求存儲穩(wěn)定性高；存儲容量需求分析視頻存儲容量計算工式如下：攝像頭數(shù)量〔路〕*碼率*1小時〔3600秒〕*24小時(每天)*存儲時間〔天〕=存儲可用容量關鍵技術需求分析硬盤FCSASSATAFC/SASFC/SASSATA80%以上，且FC/SAS硬盤單碟容量最大僅為600GB，而SATA硬盤單碟最大容量則到達2TB、3TB。考慮到視頻存儲的海量需求，本工程中建議承受單塊3TB容量的企業(yè)級SATAII硬盤。承受SATAII技術的硬盤推出已有很長一段時間，技術上較成熟、穩(wěn)定，作為大容量存儲，它具有低得多的GBRaidN1/N需要承受RAID技術，即通過給磁盤陣列增加冗余磁盤的方式來提高磁盤陣列的牢靠性。所謂冗余磁盤，即該磁盤不用于存放實際數(shù)據(jù)，而用來存放少許冗余信息，而這些冗余信息可用來在必要的時候進展有效數(shù)據(jù)恢復，從而增加磁盤陣列的牢靠性。目前應用較多的RAID方式是RAID0，RAID1、RAID5及RAID6。RAID0通過實現(xiàn)磁盤陣列存放數(shù)據(jù)條帶狀分布,提高了大規(guī)模數(shù)據(jù)訪問的性能，但并沒有冗余容錯的功能。RAID1實現(xiàn)了數(shù)據(jù)條帶狀分布，同時，在數(shù)據(jù)寫入一個磁盤的時候，相應狀況下在另一個磁盤做相應的鏡象,具有數(shù)據(jù)容錯功能。但磁盤利用率比較底，僅為50%。RAID10磁盤利用率同樣僅為50%，因此不另行分析。c.RAID5定磁盤上，而是存放在不同磁盤，這樣可以平衡各個磁盤的讀寫次數(shù)，從而平衡各個磁盤的運用頻率(由于校驗位的讀寫要相對頻繁)。綜合磁盤利用率、性能和牢靠性等各個因素，RAID5是目前主流的RAID技術。對于N個硬盤，只需要用1〔N-1〕/N。RAID5的讀取性能很高，接近于RAID0。但在寫性能上有肯定的犧牲，特別是在硬盤數(shù)量格外大的時候，因此一般RAID55-12個。RAID5在1個硬盤消滅故障的時候，仍可以正常工作，保證數(shù)據(jù)的讀寫不會發(fā)生中斷。假設有2個或以上的硬盤同時消滅故障，則RAID5失效，不過多個硬盤同時發(fā)生故障的機率格外低。為了進一步增加RAID5的牢靠性，一般結合全局熱備盤共同使用，在消滅1個硬盤故障時，馬上自動的用熱備盤替換故障硬盤，RAID5d.RAID6RAID6是近年消滅的RAID技術，與RAID5最大的不同就是能供給其次個校驗位，可使得在2塊硬盤同時消滅故障時，RAID組仍能正常工作。由于RAID6使用了更為簡單的多重校驗計算，它的讀寫性能受到很大的影響，特別是在寫數(shù)據(jù)的時候。RAID6沒有統(tǒng)一的技術標準，各個廠商的實現(xiàn)方式都不一樣，目前還沒有得到大規(guī)模的應用。綜合以上分析，考慮到牢靠性與系統(tǒng)性能的平衡，建議承受Raid5技術〔單個Raid組應不超過24塊硬盤〕，并結合熱備盤(即一旦磁盤陣列某塊盤發(fā)生故障時，則通過校驗盤向熱備盤轉移數(shù)據(jù))的設置，以確保存儲數(shù)據(jù)的安全性。存儲網(wǎng)絡及存儲類型分析式。主流的存儲系統(tǒng)網(wǎng)絡架構有DAS、NAS、SAN三種網(wǎng)絡架構，其中SAN網(wǎng)絡環(huán)境中，因承受存儲設備類型的不同又可以分為FCSAN〔承受光纖通道存儲產(chǎn)品〕和IPSAN〔承受iSCSI〕。DAS〔直接訪問存儲〕DAS是指將存儲設備通過SCSI線纜或光纖通道直接連接到效勞器上。DAS方式實現(xiàn)了機內(nèi)存儲到存儲子系統(tǒng)的跨越，但是缺點照舊有很多：增的效勞器單獨配置存儲設備，造成重復投資。資源利用率低，DAS方式的存儲長期來看存儲空間無法充分利用，存在鋪張。不同據(jù)量的變化。因此，消滅了局部應用對應的存儲空間不夠用，另一些卻有大量的存儲空間閑置?？芍卫硇圆睿珼AS方式數(shù)據(jù)照舊是分散的，不同的應用各有一套存儲設備。治理分散，無法集中。異構化嚴峻，DAS方式使得企業(yè)在不同階段選購了不同型號不同廠商的存儲設備，設備之間異構化現(xiàn)象嚴峻，導致維護本錢據(jù)高不下。NAS〔網(wǎng)絡附加存儲〕NAS是一種文件共享效勞。擁有自己的文件系統(tǒng)，通過NFS或CIFS對外供給文件訪問效勞。NASNAS可以即插即用。NAS通過TCP/IP網(wǎng)絡連接到應用效勞器，因此可以基于已有的企業(yè)網(wǎng)絡便利連接。專用的操作系統(tǒng)支持不同的文件系統(tǒng)，供給不同操作系統(tǒng)的文件共享。器不再工作了，仍舊可以讀出數(shù)據(jù)。NASNAS這必定會影響企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡上的其他網(wǎng)絡應用。2NAS性能的主要問題。3、NASBlock級的應用，尤其是要求使用裸設備的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。FCSAN〔光纖存儲區(qū)域網(wǎng)絡〕FCSANFCSAN后端存儲系統(tǒng)由FCSAN掌握器和磁盤系統(tǒng)構成，掌握器是后端存儲系統(tǒng)的關鍵，它供給存儲接入，數(shù)據(jù)操作及備份，數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)快照等數(shù)據(jù)安全治理，及系統(tǒng)治理等一系列功能。后端存儲系統(tǒng)為FCSANRAID策略為數(shù)據(jù)供給存儲空間和安全保護措施。連接設備包括交換機，HBA卡和各種介質的連接線。FCSAN高性能，效勞器和存儲設備通過專用的網(wǎng)絡〔光纖通道連接，光纖通道網(wǎng)絡利用率較高，不需要額外的開銷，大大提高了傳輸效率。就目前的狀況來看，光纖通道在性能方面仍舊具有很明顯優(yōu)勢。獨購置存儲設備，降低存儲設備異構化程度，減輕維護工作量，降低維護費用；工作可以在一臺設備上完成，大大提高了存儲資源利用率；高擴展性，存儲網(wǎng)絡架構使得效勞器可以便利的接入現(xiàn)有SAN環(huán)境，較好的適應應用變化的需求；治理維護本錢；IPSAN〔IP存儲區(qū)域網(wǎng)絡〕IPSANiSCSIinternetSmallComputerSystemInterface的縮寫，實際上是一個互聯(lián)協(xié)議，是SAN構造的一種。通過將SCSI協(xié)議封裝在IP包中，使得SCSILAN/WANIPSAN的特點、優(yōu)勢為存儲區(qū)域網(wǎng)定義(SANs)。IPSAN是SAN的一種，通過IP實現(xiàn)的SAN，即IPSAN.支持數(shù)據(jù)庫應用所需的基于塊的存儲。雖然是通過IP傳輸，但iSCSI卻是基于塊NAS基于TCP/IP，iSCSI是被封裝在IP包中進展傳輸?shù)模运哂蠺CP/IP的全部優(yōu)點，諸如牢靠傳輸，可路由等。建立和治理基于IP的存儲設備，主機和客戶端之間的連接是建立在廣泛使用的，為大家所生疏的開放標準上的供給高級的IP路由，治理和安全工具?，F(xiàn)有的絕大局部網(wǎng)絡治理工具都可以用來IPSAN.IPSAN的優(yōu)勢與FCSAN一樣，IPSANSAN大家庭中的一員。1〕由于通過以太網(wǎng)進展傳輸，企業(yè)可以利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)設施來部署iSCSI存儲網(wǎng)絡，而所以培訓和維護治理的費用也大大降低。協(xié)議本身沒有距離限制由于使用TCP/IP進展傳輸，他不但可以在局域網(wǎng)中進展部署，也可以跨過路由設備在iSCSI敏捷的拓撲構造：iSCSI不但可以在局域網(wǎng)內(nèi)部署，還可以在廣域網(wǎng)內(nèi)部署，拓撲構造格外敏捷。易于使用即使是多個廠家的設備：iSCSI構造簡潔，簡潔理解，協(xié)議通用，不同廠家的產(chǎn)品可以有機的結合起來共同使用，極大地保護了企業(yè)的投資。易于擴展由于iSCSI設備就可完全滿足，因此，iSCSI存儲產(chǎn)品選型分析綜合以上存儲類型分析，總結如下：1、DAS由于資源利用率低、擴展性能差等因素，目前較少承受。2、SAN存儲架構從根本上解決了信息孤島問題，是目前存儲解決方案的主流趨勢。其中FC-SANIP-SAN由于其敏捷的可維護性和較高的性價比，更適合中小規(guī)模企業(yè)和大容量視頻流媒體應用。依據(jù)創(chuàng)科多年來在監(jiān)控行業(yè)的閱歷及本工程的需求特點，我們建議承受IPSAN解決方案，來實現(xiàn)整個工程的視頻數(shù)據(jù)集中存儲。系統(tǒng)方案設計存儲產(chǎn)品優(yōu)勢針對本工程對具體視頻存儲需求，結合監(jiān)控系統(tǒng)的應用特點，我們推舉用戶承受IPSAN磁盤陣列，構建IPSAN存儲網(wǎng)絡，以滿足用戶的視頻數(shù)據(jù)存儲需求，我們推舉承受互信互通的HXstor3000G2作為核心存儲設備。選用互信互通的HXstor3000G2構建IPSAN互信互通HXstor3000G2統(tǒng)一存儲產(chǎn)品以Intel高性能存儲處理器為動力，為用戶供給項創(chuàng)技術，全面保障用戶業(yè)務連續(xù)性，實現(xiàn)最高性能和最低運營治理本錢。互信互通HXstor3000G2統(tǒng)一存儲產(chǎn)品全面適用于監(jiān)控、政府、制造、電力、醫(yī)療、交通物流、批發(fā)零售、教育等行業(yè)。敏捷的統(tǒng)一架構HXstor3000G2SBB2.0SASSAS、SATASSD強大處理力量HXstor3000G2系列產(chǎn)品承受業(yè)界領先的Intel高性能存儲處理器、PCI-e系統(tǒng)總線、1GbiSCSI、8GbFC、10Gb