揭开高清监控存储的秘密

    随着高清时代的来临，古老的存储方式以无法满足高清需求了，那么面对高清视频大容量到底需要什么样的存储技术呢？

    高清存储之基本

    1、在了解高清存储系统之前，必须知道什么是高清？

    由于安防监控系统有着特殊的应用需求，不是有了百万像素高清网络摄像机就可以实现高质量的安防监控的，而是要求在各种光线不足的环境下都能保证动态图像质量，具有智能视频分析与自动识别能力，提供更高安全级别和更简便的操作管理，才能满足高质量安防监控系统的特殊应用需求。

    早在90年代世界各国为了实现高清视频，分为数字与模拟两种方式，日本首先选择了模拟高清电视标准MUSE系统，MUSE系统终在2007年全部停播。目前普遍采用美国基于数字采集、数字压缩和数字传输的HDTV高清视频标准（安防监控、视频会议等均按电视标准设计）：

    SDTV D1（标准清晰度）为480i格式，和NTSC模拟电视清晰度相同，约35万像素。

    SDTV D2（标准清晰度）为480p格式，和逐行扫描DVD清晰度相同，约35万像素。

    HDTV D3（高清晰度）为1080i格式，隔行扫描分辨率1920*1080i，约200万像素。

    HDTV D4（高清晰度）为720p格式，逐行扫描分辨率1280*720平，约100万像素。

    HDTV D5（高清晰度）为1080p格式，逐行扫描分辨率为1920*1080p，约200万像素。

    2、存储要求之大容量，即高清的文件到底有多大？

    高清视频在经过不同的编码处理以后，依据码率不同，而有不同的要求。一般码率在6-20Mb之间，压缩效率、压缩方式不同，所获得的终文件大小约为：3-10GB/小时，因此便产生了对于存储大容量的要求。当然一般意义上的视频，压缩模式不同，占用的存储空间非常小，这里主要讨论一下高清视频的存储容量。

    3、存储要求之高性能

    众所周知，除了BT分布式结构的网站，支持高清视频的效果大多是以服务端大数据流量为代价的。以每路数据流为20Mb的高清视频为例，在千兆单点服务模式，多可以容纳50路高清视频同时播放。当然这个是理论值，实际上还要考虑网络在处理数据撞包等任务时，消耗网络带宽资源之类的因素。因此，在高清视频网站考虑服务时，首先要考虑向服务器提供高清视频数据的存储系统，扩大存储系统的带宽，速度才能得到有效的提升。在高清视频监控系统中，存储的传输速率要求会随着监控系统的规模呈正比增长。

    4、存储要求之可靠性

    从高清视频文件对用户的重要性来讲有几个不同的层次：一般安全性用户、中度安全性用户、重要视频数据用户。

    作为一般安全性用户，主要是指一些以分布式的高清电影网站，他们对于高清数据安全性要求相对不高。偶尔存储系统离线，并不会对整个体系造成太大影响，但是对于数据的完整性要求比较高。

    中度安全性用户，如一些大型高清视频在线网站、交互网站等，要求高清视频数据具有实时性、交互性特点的，以及关键性的高清视频数据存储，都属于中度安全要求的用户。他们对于高清视频存储安全性的要求，是实时性和可恢复性。

    重要视频数据用户，比如高清视频监控图像、媒体资讯制作内容等都属于重要视频数据类型，这类用户对高清视频存储安全的要求是实时性、冗余性和不间断性。

    综上所述，对于中度安全用户和重要视频数据用户对后端存储系统的可靠性、稳定性要求较高，需要保证系统7×24小时不间断运营。

    高清监控存储技术

    监控存储市场主要存在以下几种存储技术。

    1、DVR存储。DVR存储是目前常见的一种存储模式，编解码器设备直接挂接硬盘，目前多可带8盘硬盘。但由于编译码设备性能的限制，一般采用硬盘顺序写入的模式，没有应用RAID冗余技术来实现对数据的保护。随着硬盘容量的不断增大，单片硬盘故障导致关键数据丢失的几率在同步增长，且DVR性能的局限性也影响了图像数据的共享及分析。

    2、编码器外挂存储设备直连存储。通过编解码器的外部存储接口连接，主要采用SATA、USB、iSCSI和NAS等存储协定扩展。这种方式可以实现编解码器容量的再扩展，适合于中小规模的部署，监控视频数据通过RAID技术在可靠性上得到了一定保证。其中SATA/USB模式采用的直连方式，不能共享并且扩展能力较低。IP网络（iSCSI和NAS）方式下具有更好的扩展能力和共享能力。由于数据的直接写入，减少了服务器中转这一环节，在性能提升的同时也节省了用户的投资，但是这种方式在进行数据的转发和检索，容易在转发这一环节会出现很大瓶颈，且目前直写通常采用像NAS等存储方式，由于NAS自身的文件协议等原因，导致在多节点并发写入数据时效率不高。

    3、集中管理存储。服务器连接前端编解码器，通过流媒体协议数据，然后存放到存储设备上。服务器和存储设备之间可以通过SAS、iSCSI、NAS、FC协议连接。集中存储方式适合于大中型平台的部署。集中存储方式中，IP连接模式（iSCSI）和FC连接模式有良好的扩展能力和可管理性，是目前采用较多的方式之一。从实际的部署和效果来讲，FC存储由于强大的性能和数据处理能力，在节点较多的监控环境里较为合适，而IP存储由于性能和扩展性的限制，在中小型应用中能具备更高的性价比。

    4、NVR存储。在视频监控系统中，NVR是模拟录像机和硬盘录像机的理想升级换代产品，是在原来DVR基础上实现的免除窗口操作系统和计算机配合的单机独立操作设备。由于NVR采取高度集成化的芯片技术，拥有先进的数字化录像、存储和重放功能，不需要更换和存储录像带，无需计算机配合和日常维护，因此，能够实现高分辨率（可达到Full-D1分辨率）、高质量实时监控，并且简单易用。简单来说，NVR系统将传统的视频、音频及控制信号数字化，通过NVR设备上的网络接口，以IP包的形式在网络上传输，在DVR的基础上，实现了系统的网络化。

    这么多种的存储方案中，哪种更适合于高清监控的需要呢，就必须更深层去了解专案的高清存储具体需求了。以下我们结合NVR存储和集中管理存储方案的优劣分析为例进行探讨。

    在实际应用当中，尽管NVR系统具有计算机快速处理能力、数字信息抗干扰能力、便于快速查询记录、视频图像清晰及单机显示多路图像等优点。但是，从本质上来讲，NVR并没有解决DVR系统中存在的模拟传输的缺陷，也没有解决网络传输视频流后带来的更多管理问题。实际上，每个NVR形成了一个独立的监控中心，对实现全网络监控带来了更大的复杂性。在诸如远程控制、多层级扩展性以及组网能力等方面，都是未来要待解决的技术难点。

    而在集中管理存储方面，显而易见，NVR适用于大规模的监控系统，通过强大的管理平台来应对整个系统进行集中管理，调控及存储。

    这也正是技术难点，如何应用一个强大的平台管理软件，需要统一相关设备的编码方式，以及对宽带传输，数据处理能力和存储缓存等各方面的优化处理。而在实施过程中，针对大数据流量，所需要的大容量存储硬盘及带宽成本相当大，如何在成本及效果方面做到平衡，如何满足具体需求将是直接面对的问题。因此针对这些网络传输，带宽架设成本，大容量存储硬盘这些难点或是瓶颈，将是高清监控存储中必然要考虑的因素。