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視頻監(jiān)控中分布式存儲技術方案分析

2011/03/15

　　在一個視頻監(jiān)控系統中，選擇什么樣的存儲解決方案直接決定了整個系統的系統架構以及系統的性能和穩(wěn)定程度，目前視頻監(jiān)控系統中的存儲方案大致上有兩種。

　　視頻監(jiān)控系統存儲方案

　　一種是在攝像監(jiān)控前端采用有一定存儲容量(如1.2T)的DVR設備，所有需要的數據均保存在前端DVR的存儲設備中，比較好的方案中，后臺軟件可以管理和維護多臺的DVR設備，包括這些DVR設備的存儲數據，如錄像的轉存、刪除和回放等功能。這種方案中所有數據主要保存在DVR中，后臺主要負責維護和必要的存儲。

　　另一種是在攝像監(jiān)控前端采用DVR或者網絡視頻服務器，而存儲主要在遠端通過后臺的PC或者服務器軟件來將數據保存在后臺的存儲設備上。

　　上述兩種存儲方案均有很多弊端，尤其當監(jiān)控點很多，需要的存儲量又很大的情況下，這些可能的弊端包括：由于存儲分散導致難以維護;由于存儲的專業(yè)程度不高導致存儲的可靠性不高，進而導致整個系統的可靠性不高;存儲的利用率不高;存儲的擴展性不好。

　　為了克服這些弊端，現在有推薦使用基于分布式存儲、集中管理思路的、以及基于iSCSI技術的IPSAN來作為視頻監(jiān)控的存儲解決方案，這個方案的主要特點包括：

分布式存儲，集中管理;

基于iSCSI技術的IPSAN(STorageAreaNetwork);

流媒體網關可以作為存儲解決方案的核心設備。

　　分布式存儲，集中管理

　　在這個方案中，共有三級：

　　上級監(jiān)控中心：上級監(jiān)控中心通常只有一個，主要由數字矩陣、認證服務器和VSTARClerk軟件等。

　　本地監(jiān)控中心：本地監(jiān)控中心可以有多個，可依據地理位置設置，或者依據行政隸屬關系設立，主要由數字矩陣、流媒體網關、iSCSI存儲設備、VSTARRecorder軟件等組成;音視頻的數據均主要保存在本地監(jiān)控中心，這就是分布式存儲的概念。

　　監(jiān)控前端：主要由攝像頭、網絡視頻服務器組成，其中VE4000系列的網絡視頻服務器可以帶硬盤，該硬盤主要是用于網絡不暢時，暫時對音視頻數據進行保存，或者需要在前端保存一些重要數據的情況。

　　本地監(jiān)控中心的存儲設備也可以用一臺服務器，帶SCSI磁盤陣列的形式，但由于服務器的網絡收發(fā)性能有限，從而影響整個存儲系統的性能，因此有建議選用專業(yè)的iSCSI存儲設備�；趇SCSI技術的IPSAN

　　iSCSI原理簡介

　　這是由IETF開發(fā)的一種基于存儲網絡的新的Internet協議，其原理是將SCSI命令通過IP網絡傳輸，這樣就可以使在網絡上傳送數據更加便利，而且可以實現遠程存儲管理。

　　iSCSI使標準的SCSI命令能夠在TCP/IP網絡上的主機系統(啟動器，Initiator)和存儲設備(目標器，target)之間傳送，而且iSCSI協議支持在系統之間傳送標準的SCSI命令。在系統之間的連接是通過標準的IP網絡基礎設施實現的，iSCSI的工作原理是：當終端用戶或應用程序(啟動器)發(fā)送一個請求后，操作系統將生成一個適當的SCSI命令和數據請求，SCSI命令通過封裝，在需要加密的時候要執(zhí)行加密處理。這些命令加上TCP/IP協議的包頭，就可以在以太網上傳輸。接收端(目標器)在收到這個數據包后按照相反的方向進行解包，解析出SCSI命令和數據請求，SCSI命令再發(fā)送給SCSI存儲設備驅動程序，因為iSCSI是雙向的協議，所以它可以將數據返回給原來的請求。

　　基于IPSAN的網絡存儲方案

　　在這個解決方案中，網絡視頻服務器需要支持iSCSI協議，是啟動器，而位于監(jiān)控中心的iSCSI存儲設備則是目標器。本地監(jiān)控中心的iSCSI存儲設備可以充當多個網絡視頻服務器的存儲設備，而且iSCSI存儲設備還可以再外掛磁帶設備，進一步擴大存儲容量。

　　與流媒體網關配合的網絡存儲方案

　　在網絡存儲方案中，每臺網絡視頻服務器均占有一個IP，如果希望通過Internet來進行遠程監(jiān)控，則網絡視頻服務器的IP地址必須是公網IP，在通常情況，公網IP地址都是稀有資源;另外遠程監(jiān)控受到網絡容量的限制以及網絡擁塞的影響，帶寬通常不能保證，給遠程監(jiān)控帶來了不便，而現在市場上已有一種流媒體網關可以解決這兩個問題。

　　該流媒體網關是一個嵌入式的硬件設備，所有的報文轉發(fā)均是基于硬件轉發(fā)(如果是軟件轉發(fā)，性能達不到要求)，轉發(fā)能力可以達到1Gbps以上。該流媒體網關的主要功能包括：

　　1、支持NAT轉換功能;

　　2、支持視頻分發(fā)功能，當多個遠程監(jiān)控的用戶訪問同一臺網絡視頻服務器的時候，均需要向流媒體網關發(fā)請求，然后流媒體網關再向網絡視頻服務器發(fā)出請求，當流媒體網關收到網絡視頻服務器的數據后(注意視頻服務器與流媒體網關之間的數據流只有一份)再負責分發(fā)給遠端的多個監(jiān)控用戶;

　　3、支持視頻點播服務，遠端用戶可以通過流媒體網關完成視頻點播的功能;

　　4、支持iSCSI的Initiator。

　　對上述的功能流媒體網關還可以分別進行配置。

　　結語

　　在目前的視頻監(jiān)控系統中，由于存儲方案的局限導致的視頻監(jiān)控系統性能和可靠性的下降，時時困擾著我們，而基于iSCSI的IPSAN存儲方案無疑是解決存儲問題的一個良方，尤其當iSCSI的存儲設備的性能不斷提高、價格不斷降低的時候，采用這種方式就更是必然的選擇，可以深信，基于iSCSI技術的存儲解決方案會逐漸成為大型網絡視頻監(jiān)控中存儲技術的主流。

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