存儲(chǔ)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展與視頻監(jiān)控本身的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。視頻監(jiān)控經(jīng)歷了模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)三個(gè)階段，存儲(chǔ)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用也經(jīng)歷了模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)這三個(gè)階段。

　　視頻采集與監(jiān)控存儲(chǔ)

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般具有監(jiān)控點(diǎn)多、攝像頭數(shù)量多、監(jiān)控時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此它采用的存儲(chǔ)設(shè)備在數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方式上具有與其它類(lèi)型系統(tǒng)不同的特點(diǎn)：1)數(shù)字視頻編碼器或視頻服務(wù)器以流媒體方式將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)時(shí)將監(jiān)控點(diǎn)回傳的圖像和畫(huà)面以流媒體方式保存在存儲(chǔ)設(shè)備中，回放工作站以流媒體方式來(lái)讀取已存儲(chǔ)的視頻文件。這種讀寫(xiě)方式與普通數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或文件服務(wù)器系統(tǒng)中存儲(chǔ)采用的小數(shù)據(jù)塊或文件級(jí)讀寫(xiě)方式完全不同，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)在技術(shù)參數(shù)要求方面與其它應(yīng)用系統(tǒng)有較大的區(qū)別。2)大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中往往有2000～3000個(gè)甚至更多的監(jiān)控?cái)z像頭，所有攝像頭累加起來(lái)總共需要500Mb/s～750Mb/s的帶寬。

　　視頻采集過(guò)程中，視頻文件格式一般都不會(huì)發(fā)生變化，且碼率保持恒定，視頻圖像的幀率一般都在15幀/S～25幀/S，也就是說(shuō)，在存儲(chǔ)的讀寫(xiě)操作中，必須保證每1/25秒內(nèi)都能夠達(dá)到500Mb/s～750Mb/s的帶寬，否則圖像采集或回放就會(huì)出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象，除非存儲(chǔ)設(shè)備本身配置一個(gè)大容量的緩存。因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)不僅要求帶寬大，還要求帶寬恒定。3)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。由于攝像頭一般都是7×24小時(shí)工作的，即使流媒體文件采用分段保存方式，寫(xiě)入操作的持續(xù)時(shí)間也有可能長(zhǎng)達(dá)2～6個(gè)小時(shí)，后期回放時(shí)也需要相同的時(shí)間。因此要求存儲(chǔ)具有超強(qiáng)的長(zhǎng)時(shí)間工作能力，保持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性。4)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(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此存儲(chǔ)容量需求巨大，且隨著圖像存儲(chǔ)時(shí)間的增加，存儲(chǔ)容量需求呈線性、爆炸性增長(zhǎng)。因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)必須支持大容量，且容量具有高擴(kuò)展性，滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間大容量視頻圖像存儲(chǔ)的需求。5)數(shù)字視頻編碼器一般對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)的IP接口或iSCSI接口，通過(guò)在ADSL、城域網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)上傳輸TCP/IP協(xié)議包或iSCSI協(xié)議包來(lái)向后方監(jiān)控中心回傳數(shù)據(jù)。如果存儲(chǔ)設(shè)備具有與數(shù)字視頻編碼器相同的接口，編碼器就有可能直接將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)，從而大大減少監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的效率。

　　從視頻監(jiān)控逐步走向網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)將在今后的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中扮演越來(lái)越重要的角色。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)從兩個(gè)方面對(duì)存儲(chǔ)提出了網(wǎng)絡(luò)化的要求：一是部署和訪問(wèn)上的網(wǎng)絡(luò)化，考慮到流量和存儲(chǔ)空間的合理分配，存儲(chǔ)設(shè)備在整個(gè)系統(tǒng)中的部署位置將趨于分布化和前端化，而從便于用戶(hù)統(tǒng)一訪問(wèn)的角度，系統(tǒng)中所有存儲(chǔ)空間對(duì)用戶(hù)都應(yīng)該是透明的，用戶(hù)僅需通過(guò)一個(gè)接口即可訪問(wèn)所有存儲(chǔ)資源;二是存儲(chǔ)設(shè)備本身的網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控非常適合大型監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，為了滿(mǎn)足大容量集中存儲(chǔ)的需求，存儲(chǔ)設(shè)備本身要采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)以保證空間擴(kuò)展的靈活性。

　　前端存儲(chǔ)

　　所謂前端存儲(chǔ)，是在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器或網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī))中內(nèi)置存儲(chǔ)部件，由前端設(shè)備直接完成監(jiān)控圖像的本地錄制和保存。

　　前端存儲(chǔ)具有幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：一是可以通過(guò)分布式的存儲(chǔ)部署，來(lái)減輕集中存儲(chǔ)帶來(lái)的容量壓力;二是可以有效緩解集中存儲(chǔ)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)流量壓力;三是可以避免集中存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)的圖像丟失。

　　對(duì)于前端存儲(chǔ)，由于單個(gè)前端編碼設(shè)備通常所帶監(jiān)控點(diǎn)路數(shù)不多，存儲(chǔ)時(shí)間也不長(zhǎng)，所以對(duì)存儲(chǔ)容量要求不高，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一般用CF卡或SD卡，視頻服務(wù)器一般用內(nèi)置硬盤(pán)。這與以往單機(jī)存儲(chǔ)相比，基本沒(méi)有區(qū)別。

　　而與以往單機(jī)存儲(chǔ)本質(zhì)上不同的是，為了保證用戶(hù)訪問(wèn)的靈活性和便捷性，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的所有前端存儲(chǔ)除了要能夠提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單機(jī)訪問(wèn)外，還要能夠通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的接口提供所有內(nèi)容的集中共享。為此，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)中心業(yè)務(wù)平臺(tái)對(duì)所有前端存儲(chǔ)進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，并實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間和存儲(chǔ)內(nèi)容的網(wǎng)絡(luò)化。這樣，用戶(hù)既可以直接登錄單個(gè)前端設(shè)備進(jìn)行錄像資料的點(diǎn)播回放，也可以統(tǒng)一登錄中心業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行所有前端錄像資料的集中檢索和回放。

　　中心存儲(chǔ)

　　在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，部署得更多的是中心存儲(chǔ)。前端設(shè)備采集監(jiān)控點(diǎn)圖像并編碼壓縮處理成數(shù)字監(jiān)控碼流，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到中心業(yè)務(wù)平臺(tái)，由中心業(yè)務(wù)平臺(tái)將碼流分發(fā)給網(wǎng)絡(luò)錄像單元進(jìn)行集中存儲(chǔ)。

　　在很多大型的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，也可采用多級(jí)分布的中心存儲(chǔ)方式，即分中心存儲(chǔ)，這樣一方面可以降低一個(gè)中心點(diǎn)集中存儲(chǔ)帶來(lái)的存儲(chǔ)容量和網(wǎng)絡(luò)流量的壓力，一方面可以大幅度提升系統(tǒng)的可靠性。

　　使用中心/分中心存儲(chǔ)，在以下幾個(gè)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)：一是對(duì)于用戶(hù)而言，檢索和調(diào)用錄像資源更為方便;二是存儲(chǔ)內(nèi)容的完整性更容易保證，不會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)前端設(shè)備失竊或損壞而導(dǎo)致重要內(nèi)容的丟失;三是可以合理的進(jìn)行資源調(diào)度，為前端設(shè)備按需分配存儲(chǔ)空間，從而節(jié)約資源;四是有利于制定多樣化的存儲(chǔ)策略，以滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化需求;五是維護(hù)方便，便于集中檢測(cè)和及時(shí)排查問(wèn)題。

　　對(duì)于監(jiān)控點(diǎn)路數(shù)比較少、存儲(chǔ)時(shí)間要求不長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合，中心/分中心存儲(chǔ)可以采用服務(wù)器插硬盤(pán)或外接磁盤(pán)柜這種比較簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行部署，稱(chēng)為DAS(直接訪問(wèn)存儲(chǔ))，與單機(jī)類(lèi)似。而隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)被廣泛認(rèn)可，現(xiàn)在開(kāi)始出現(xiàn)越來(lái)越多的大型甚至超大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，比如“平安城市”建設(shè)中的社會(huì)面治安監(jiān)控系統(tǒng)、中國(guó)電信和中國(guó)網(wǎng)通正在全面推進(jìn)的“全球眼”和“寬視界”這兩大運(yùn)營(yíng)級(jí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這些監(jiān)控系統(tǒng)都面臨著前端設(shè)備的大規(guī)模接入和大容量集中存儲(chǔ)的需求。以往的單機(jī)存儲(chǔ)方式無(wú)法滿(mǎn)足這些系統(tǒng)在容量靈活擴(kuò)展方面的應(yīng)用需求，必須采用更為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)技術(shù)，其中典型的就是SAN、NAS以及iSCSI。

　　SAN(存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng))起源于上世紀(jì)九十年代中后期，與DAS不同，SAN基于光纖通道技術(shù)，服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列之間通過(guò)光纖通道交換機(jī)連接，形成專(zhuān)用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN采用了面向網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分離，具有存儲(chǔ)空間易于擴(kuò)展、尋址靈活、可遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)、I/O性能高、存儲(chǔ)設(shè)備利用率高等特點(diǎn)，是一種全新的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。

　　與SAN基于專(zhuān)門(mén)的光纖通道協(xié)議不同，NAS(網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)存儲(chǔ))基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列的互聯(lián)，使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，以文件級(jí)的I/O方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。相比之下，NAS設(shè)備的安裝、調(diào)試、使用和管理更簡(jiǎn)單，部署成本也相對(duì)較低。

　　iSCSI是IETF一種新的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，即透過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)，將SCSI區(qū)塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)封包的一種傳輸標(biāo)準(zhǔn)，它和NAS一樣透過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)存取方式上，則采用與NAS不同的，而與SAN相同的BlockProtocol協(xié)議。由此，iSCSI給用戶(hù)帶來(lái)的價(jià)值在于：第一，iSCSI使SCSI數(shù)據(jù)包在以太網(wǎng)中傳輸成為可能，使SAN擺脫了昂貴的光纖網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)原先的功能，既降低了管理復(fù)雜度又降低了成本;第二，由于用戶(hù)應(yīng)用需求的復(fù)雜性，往往會(huì)同時(shí)部署SAN和NAS兩種存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，而iSCSI則可以將兩者融合起來(lái)。

　　iSCSI的這些特點(diǎn)非常契合現(xiàn)在的視頻監(jiān)控發(fā)展的現(xiàn)狀和方向，特別是在運(yùn)營(yíng)級(jí)視頻監(jiān)控領(lǐng)域，存儲(chǔ)的規(guī)模大、投入高，基于目前成熟的IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行中心/分中心存儲(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)建，iSCSI技術(shù)無(wú)疑是一個(gè)很好的參考。

　　應(yīng)用存儲(chǔ)

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)常采用的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有DAS、NAS、SAN和IP-SAN，常采用的存儲(chǔ)設(shè)備類(lèi)型有SCSI盤(pán)陣、FC和iSCSI設(shè)備。這些設(shè)備技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝實(shí)施也非常方便。然而這些設(shè)備都具有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是存儲(chǔ)設(shè)備在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中只能起到一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，無(wú)法替代服務(wù)器來(lái)運(yùn)行特定的應(yīng)用軟件，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中仍然需要大量專(zhuān)用服務(wù)器。

　　實(shí)際上，隨著芯片技術(shù)的快速發(fā)展，CPU或?qū)Ｓ肁SIC芯片的運(yùn)算及處理速度成倍提高，而存儲(chǔ)設(shè)備的整體價(jià)格卻在不斷降低。在設(shè)備選型及購(gòu)買(mǎi)時(shí)，出于設(shè)備更新?lián)Q代方面的考慮，用戶(hù)一般會(huì)選擇稍高一級(jí)別的存儲(chǔ)設(shè)備。再者，當(dāng)投資充裕時(shí)價(jià)格差別對(duì)用戶(hù)影響也比較小。因而在很多的應(yīng)用系統(tǒng)中，用戶(hù)采購(gòu)的存儲(chǔ)設(shè)備性能往往高出實(shí)際業(yè)務(wù)系統(tǒng)真實(shí)需求很多，甚至超出好幾倍。

　　在一些中小視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的性能瓶頸經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在視頻服務(wù)器而不是存儲(chǔ)設(shè)備端，存儲(chǔ)設(shè)備所能提供的帶寬往往是視頻監(jiān)控實(shí)際總帶寬的兩倍或三倍，IOPS也是實(shí)際需求的3～5倍。存儲(chǔ)設(shè)備控制器長(zhǎng)時(shí)間處于半負(fù)荷工作狀態(tài)，大量的高性能資源被浪費(fèi)。為保障高可用性、高效性、穩(wěn)定性和安全性，存儲(chǔ)設(shè)備的控制器部分一般都是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，并采用專(zhuān)用的處理器和緩存，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)和性能均高于普通PC服務(wù)器。為了有效地利用存儲(chǔ)的富余資源，可在存儲(chǔ)設(shè)備控制器部分內(nèi)嵌特殊功能的應(yīng)用軟件，存儲(chǔ)設(shè)備不僅為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器，還能提供一定的軟件應(yīng)用服務(wù)器，這種存儲(chǔ)設(shè)備就稱(chēng)為應(yīng)用存儲(chǔ)。