浅析高清时代 监控存储遇到的瓶颈与解决方法
- 来源：中国安防展览网 作者：编辑部
- 2014/6/17 17:21:051999
高清监控的存储要求
根据现代安防监控对存储的要求可以简单的总结为“五高”：
高容量：高清化带来存储容量猛增，需要稳定可靠的大容量存储：提高单套系统容量：通过SAS扩展级联多个JBOD，支持3TB、4TB硬盘，增强RAID健壮性；使用集群存储系统：增强存储系统弹性扩展能力，弥补单机可靠性不足；
高性能：高清监控对存储总带宽要求较高，而且存储性能要根据监控特点进行调优：性能优化：高清大码流高并发数据流，不同模式下（边写边读、边删边写、RAID重建）的IO性能优化、NAS性能优化；应用结合：NVR软件嵌入后的应用处理能力，合理分配系统资源；
高能效：海量存储部署的背后是大量的能源消耗、高昂的使用成本，监控设备都应是低功耗设计：在DVR时代，监控厂商通过硬盘轮休降低功耗、延长寿命，而网络存储则可使用MAID实现节能，但MAID更多适用于备份归档环境；考虑到监控应用是7*24不间断的，选择高转换效率的电源（80Plus电源或者直流电源）更有价值，可在不影响应用的情况下降低能耗；
高密度：监控对存储基本的需求就是降低每TB成本、每槽位成本：高清监控普及后，原有3U16盘位设备，单台存储容量有限，高盘位存储可以支持更多摄像头；4U24盘位以上的高密度存储，可以有效降低每槽位成本、提高单台存储容量、节省机架空间；
高适用：存储必须针对监控实际需求进行设计，解决客户痛点才能生存：文件碎片过多导致性能下降、断电后文件系统易损、流媒体直写、率的索引结构；提高NVR嵌入应用的便利性和兼容性，支持Windows/Linux软件，提供与外部监控子系统接口的API，实现率的分析，在海量数据中快速定位；以UIT的SV1000G2为例，从产品设计上就贯穿了“5个高”，采用端到端的SAS6Gb技术、Intel新的SandyBridge平台提高性能，4U24/4U36的高密度设计、支持3TB硬盘，提高单套系统的存储容量，降低每槽位成本；适用转换效率高达90%的80Plus电源，可以节约更多电能，降低系统运营成本；通过架构优化可以与监控系统更紧密结合。
NVR云存储方案曾是主流
NVR作为一体化的网络视频设备，其集视频采集、预览及转发、存储、文件系统管理及检索、回放等功能于一身，在各类型网络视频监控系统中得到广泛的应用。在视频监控高清化、网络化、甚至是智能化的趋势下，NVR存储方案首先考虑了云架构的存储方案，得到了行业的肯定。
视频监控云架构将为系统提供设备之间的集群应用、网格计算以及分布式文件系统等功能，将网络中各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，对外提供数据存储和业务访问的功能，在这种架构下，NVR将更进一步提升其应用的范围，将在云架构下扮演存储节点的同时，也将成为计算节点，实现更多的智能应用。
在这种云存储的思想中，每个NVR的录像数据互相存储，互为备份，不仅大程度的保证了并发读写的及时，而且保证了存储数据的安全可靠。这种和可靠，在未来还将颠覆传统的监控行业的商业运作模式，由运营商来投资建设监控系统，然后向用户提供云监控服务，具体的视频监控云服务可能有以下三种模式：
平台租用：运营商通过异地部署NVR，构建基于NVR的云监控管理平台，客户仅租用运营商云监控业务平台和互联网接入带宽，实现宽带网络的远程图像监控，实现图像的实时预览、云镜控制、历史图像查询及远程设备管理等功能；
空间租用：运营商通过异地部署NVR，构建基于NVR的管理平台，客户租用运营商提供的存储空间，实现数字图像的存储功能；
设备租用：客户租用运营商的全套设备，如摄像机、平台、存储空间等。
同时，高清NVR也会同其它专业IT存储设备一样，朝着节能、低功耗的趋势发展，除了设备本身的节能设计外，还会增加存储的MAID应用，以使非读写磁盘处于非工作状态，降低功耗，同时通过优化录像的写入方式，在系统中降低或减少硬件设备的配置，以节省能耗。
高清监控数据存储面临的困难
虽然有NVR云存储的解决方案，但是在实际中，市场的需求是多变的，DVR、 NVR、SDI-DVR和FCSAN、IPSAN等多种存储方案共存，各有特点，又难满足全部需求。一方面来自视频监控数据的压力，一方面也是存储技术本省仍有待完善之处。
这两年，高清已经成为安防监控应用中火的不能再火的主流技术。其实要说起高清为何能够取得如此之高的轰动，除了能够给我们带来更高水平、更多突破的视频显示效果以外，它所“牵一发而动全身”的影响力，恐怕也迫使市场不得不对高清监控倾注自己更多的精力。从基础的前端摄像机，到传输过程中的线缆，网络环境，压缩效率，再到后端的监控显示，和存储容量，都成为铸造高清的重要因素，而在这样的情况下，高清的火爆关注也就不足为奇了。而在上面提到的这些因素中，存储的环节无疑是让我们在这两年里受关注的方面之一。作为安防视频管理系统信息的终集散地，存储的压力这两年也在随着系统需求的提升而变得难以封顶。尤其当传统的存储模式遇到今天的爆炸式信息发展时，它在应用的过程中，多少也就显得有些力不从心。
1、传统存储难容大容量
在我们传统监控系统的构架中，基本上都是采用前端设备搭配DVR的结构模式完成。在系统中，视频监控的图像信息分散的存储在DVR，或者通过DVS离散于监控控制端的电脑硬盘中。不过，这种搭配模式不要说应对高清的监控，恐怕就是面对当前的全天候标清监控，也会在一段时间之后略感吃力，则更不要说高清来临时堪称巨大的信息量了。此外，对于传统的集中式硬盘管理来说，往往会把所有的录像数据集中的放在一个存储硬盘当中，虽然这样的管理模式可能会给我们数据的调取，或者是管理带来一定的便利。但是在数据的安全性上，则恐怕会面临着不小的危机。由于当前的硬盘保护能力总体还没达到一个很高的水平，因此当一旦硬盘出现损坏，或者操作系统发生故障时，所管理的数据恐怕都会面临流失的可能。
2、存储空间的短缺
此前，许多单位的安全保卫部门对于视频监控的储存信息时间都有着明确的规定，基本在1-3个月不等的时间。而对于一些更加重要的时刻或者视频数据来说，它的保存时间可能会达到半年之久。不过，当高清视频开始越来越多的涌现之时，对于后端的存储要求也出现了一个极速上升的局面，在这样的情况下，数据量实现二到三倍的增长注定会使传统的PC硬盘管理，或者本地DVR模式带来意料之外的压力。这样的局面下，要么就是扩充系统的存储容量，要么就是降低存储的分辨率，不过在这样的情况下，其结果就是将成本或者存储的视频质量作为自己的终代价。
3、硬盘的数量已经难解资源之困
除了微观的安全性以及存储量以外，当我们从系统的整体构建来分析时，也会暴露出设备难以兼容等因素体现出的困境。由于大型的监控系统往往是分期建设，建设过程中采用的设备并不一致，因此在后的应用中，这种多种品牌、型号的设备给监控的集中管理带来很大难度。同时，传统的DVR或者DVS设备，由于网传能力有限，很难形成统一存储、统一监控的中心体系架构，使企业的治安监控出现存储数据查找麻烦，调度不及时，录像存储分散等多种问题产生。
4、配套技术将拯救高清存储
其实对于高清监控所带来的这种存储上的困境，尽管我们曾经提出用多种存储设备共同工作，或者是减低信息的内容等一些方式来减轻存储端的压力。但是从根源上来看，这还都属于只能解决一时之需的权宜之计。如果要彻底解决存储的压力问题，找到能够与高清应用接轨的配套技术，依然是不可或缺的选择。
5、压缩技术或可实现前端“截流”
如今，无论是传输还是存储的要求，压缩编码都已经成为保证高清监控顺畅的重要出路之一。
从我们此前的数据就可以看出，如果我们在应用中，把编码格式从MJPEG升级为H.264，那我们我们的存储端则可以直接省去50%以上的存储空间。也正因为如此，越来越多的终用户开始把数据格式从MJPEG、MPEG-4向H.264升级，从而让压缩视频占用更少的空间，同时，维持与MPEG-4一样的视频质量。虽然H.264在固定画面的压缩能力上，稍欠缺于前者，但是这并不能阻碍用户对于H.264的追捧。
云存储技术如何解决存储困难问题
显然，解决高清存储的困难不是一台摄像机为问题，如何解决问题，云技术依然是主要的解决办法。
1、网络有望一解高清之困
而在今年年初，H.265的风声再一次将大家的目光吸引到了压缩与高清的关系上。由于H.265是继H.264之后所制定的新的视频编码标准。前者在技术上，围绕着现有的视频编码标准H.264，在保留原来的一些成熟技术的基础上，对一些其他的技术加以改进。比如说，在提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力等，以及减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等都有着很高的表现。因此，这对于高清的处理来说，无疑更有针对性。
2、云技术将提供后端“疏通”
说完了前端的“截流”，我们再来说说存储后端可以给我们带来的改变。这两年，云技术的应用已经让大家越来越透彻的认识到了这项具有前途的技术。从概念上看，这是一种借助物联网的新技术，它将网络内的存储空间实现有效的整合，按需分配，从而使存储信息在整个网络内部寻找到更加广阔的存储空间。
虽然在目前的技术下，用云技术实现对监控系统的全覆盖还有一定的困难。不过，这并非是由于云技术的缺陷而造成，而是目前还没有完全达到所需的普及度而已。因此，云计算对于存储压力的缓解，已经被视为未来的有效手段。