1.1 需求概述

存儲(chǔ)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需建立滿足承載應(yīng)用系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)和實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)要滿足如下需求：

高性能

由于有多路攝像頭數(shù)據(jù)并發(fā)持續(xù)寫入，考慮以后攝像頭的增加，并且同時(shí)有多路服務(wù)器可能讀取數(shù)據(jù)，所以需要高性能處理的存儲(chǔ)系統(tǒng)。

海量存儲(chǔ)空間

要對(duì)海量視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，這就要求存儲(chǔ)設(shè)備必須提供海量的存儲(chǔ)空間。

集中式管理與共享

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)空間的統(tǒng)一管理和共享，使數(shù)據(jù)的管理、備份非常方便。

可靠性

數(shù)據(jù)的安全性是第一位的，系統(tǒng)應(yīng)保障在單點(diǎn)或多點(diǎn)故障的情況下，仍然能夠持續(xù)運(yùn)行，并能在線的恢復(fù)正常。

可擴(kuò)展性

隨著監(jiān)控范圍的擴(kuò)大，攝像頭數(shù)據(jù)量的增加和存儲(chǔ)天數(shù)延長(zhǎng)，存儲(chǔ)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性尤為重要，良好的擴(kuò)展性可以保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

易用性

系統(tǒng)的操作應(yīng)具有靈活簡(jiǎn)便，人機(jī)界面友好，易于掌握的特點(diǎn)，操作人員能夠方便物進(jìn)行使用及維護(hù)，使整個(gè)系統(tǒng)的功能得以最大實(shí)現(xiàn)。

1.2 存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)

如何構(gòu)建一個(gè)高效、經(jīng)濟(jì)、安全的存儲(chǔ)架構(gòu)對(duì)于平安城市的成功建設(shè)是至關(guān)重要的，我們采用分級(jí)存儲(chǔ)、屬地化管理、網(wǎng)絡(luò)化調(diào)用等存儲(chǔ)管理方式來(lái)構(gòu)建平安城市視頻圖像信息存儲(chǔ)系統(tǒng)。

圖1. 海量存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

1.2.1 實(shí)時(shí)視頻存儲(chǔ)

通常NVR無(wú)法滿足大路數(shù)視頻監(jiān)控的統(tǒng)一存儲(chǔ)管理，在性能和接入路數(shù)上都不能無(wú)法滿足大項(xiàng)目的實(shí)際需求。

實(shí)時(shí)監(jiān)控存儲(chǔ)應(yīng)用中無(wú)論采用DAS直接存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)或是SAN的網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，都需要配置大量的視頻存儲(chǔ)服務(wù)器。數(shù)據(jù)流通過(guò)視頻存儲(chǔ)服務(wù)器寫入存儲(chǔ)設(shè)備，點(diǎn)播回放的數(shù)據(jù)流也是需要通過(guò)存儲(chǔ)服務(wù)器讀出。

這樣造成的問(wèn)題有：

1) 服務(wù)器往往會(huì)成為存儲(chǔ)系統(tǒng)的瓶頸；

1) 服務(wù)器增加了整體系統(tǒng)的單點(diǎn)故障；

服務(wù)器也增加了成本開銷。

本項(xiàng)目擬采用海康CVR（直存技術(shù)），該方案有著不可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

一、流媒體直存方案

把錄像軟件和播放軟件嵌入到存儲(chǔ)設(shè)備中是整體上解決服務(wù)器存儲(chǔ)模式不足的一種新方法；編碼器的視頻數(shù)據(jù)直接寫入存儲(chǔ)，平臺(tái)和客戶端可以直接從存儲(chǔ)中點(diǎn)播；降低了客戶使用成本，也提高了性能和可靠性。

流媒體直存存儲(chǔ)設(shè)備是集編碼設(shè)備管理、錄像管理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能為一體的視頻專用存儲(chǔ)設(shè)備。即把錄像功能和播放功能嵌入到存儲(chǔ)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)編碼器數(shù)據(jù)流直接寫入存儲(chǔ)，或通過(guò)流媒體轉(zhuǎn)發(fā)寫入存儲(chǔ)。平臺(tái)和客戶端可以直接從存儲(chǔ)中點(diǎn)播、下載。流媒體直存技術(shù)可以提高系統(tǒng)性能和可靠性，同時(shí)降低客戶使用成本，并具備高性能、高可靠、高密度、大容量、易擴(kuò)展的特點(diǎn)。

因此，本方案設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的流媒體直存技術(shù)和視頻監(jiān)控專用存儲(chǔ)設(shè)備，在區(qū)縣級(jí)中心機(jī)房設(shè)立存儲(chǔ)中心，用于集中存儲(chǔ)管理本區(qū)縣所有前端監(jiān)控鏡頭的實(shí)時(shí)監(jiān)控錄像。

二、流媒體直存存儲(chǔ)方案優(yōu)勢(shì)分析

采用流直存技術(shù)的存儲(chǔ)設(shè)備是一款集編碼設(shè)備管理、錄像管理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能為一體的專用化存儲(chǔ)設(shè)備，具備低成本、高性能、高穩(wěn)定、高可靠、架構(gòu)開放等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，具體如下：

1) 低成本

省去視頻存儲(chǔ)服務(wù)器（PCNVR）

支持低價(jià)的監(jiān)控級(jí)硬盤作單盤模式或組建RAID；

支持視頻抽幀存儲(chǔ)，可節(jié)省存儲(chǔ)空間。

2) 高性能

支持高達(dá)512路2M碼流并發(fā)寫入；

視頻流無(wú)需打包成文件，可即時(shí)回放查看、快速定位，檢索效率高；

采用專用數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)，無(wú)文件系統(tǒng)，規(guī)避長(zhǎng)期循環(huán)覆蓋寫產(chǎn)生的文件碎片而引起的系統(tǒng)性能下降的問(wèn)題；

對(duì)外提供大容量錄像卷。

3) 高穩(wěn)定

規(guī)避斷網(wǎng)斷電情況下，出現(xiàn)文件不可讀或丟失的問(wèn)題；

由于省去了存儲(chǔ)服務(wù)器，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)架構(gòu)，降低了系統(tǒng)單點(diǎn)故障。

4) 高可靠

設(shè)備級(jí)保護(hù)，支持N+1備機(jī)冗余，當(dāng)在線設(shè)備故障時(shí)，備機(jī)自動(dòng)接管其業(yè)務(wù)；

斷網(wǎng)補(bǔ)錄（ANR），當(dāng)前端設(shè)備與CVR設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，錄像可自動(dòng)保存在前端，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后再回傳到CVR設(shè)備；

數(shù)據(jù)備份，可支持前端設(shè)備錄像備份，錄像數(shù)據(jù)本地備份和異地備份；

錄像丟失檢測(cè)報(bào)警，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的丟幀報(bào)警（取流失敗持續(xù)15秒報(bào)警）和歷史數(shù)據(jù)丟失報(bào)警（每小時(shí)定時(shí)檢測(cè)）。

5) 架構(gòu)開放

前端IPC/DVR/DVS/NVR等編碼設(shè)備以RTSP/SIP（GB/T28181）/ONVIF/PSIA等標(biāo)準(zhǔn)流媒體協(xié)議或SDK私有流媒體協(xié)議，直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)寫入存儲(chǔ)設(shè)備。

三、關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)功能

1) 流數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)

視頻流直寫存儲(chǔ)采用流數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行底層數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)基于裸空間的預(yù)分配策略，規(guī)避文件系統(tǒng)損壞引起的文件不可讀或丟失的問(wèn)題，同時(shí)避免因文件碎片累積造成的覆蓋寫入性能衰減，保證性能穩(wěn)定。

“合流“技術(shù)：無(wú)論多少個(gè)視頻流進(jìn)入存儲(chǔ)后結(jié)合海康Smart Sequence in Cache技術(shù)完全匯聚成一個(gè)寫入磁盤的順序數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)并發(fā)隨機(jī)轉(zhuǎn)化為順序錄像，優(yōu)化錄像性能。為了實(shí)現(xiàn)合流技術(shù)，CVR內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)全局虛擬化的映射表完成隨機(jī)到順序的數(shù)據(jù)映射。

“流存”技術(shù)：裸空間直接存儲(chǔ)視頻流，循環(huán)寫入時(shí)視頻流不斷從頭到尾覆蓋整個(gè)存儲(chǔ)空間，消除文件系統(tǒng)損壞問(wèn)題帶來(lái)的隱患，同時(shí)完全消除循環(huán)覆蓋帶來(lái)的文件碎片問(wèn)題，徹底解決因文件碎片導(dǎo)致的寫入性能下降問(wèn)題。

2) 豐富的部署方式和錄像方式

部署方式

支持從IPC/DVS/DVR/NVR直接取流錄像；

支持從流媒體服務(wù)器取流錄像和在存儲(chǔ)中進(jìn)行流媒體轉(zhuǎn)發(fā)；

支持主子碼流錄像，并可自動(dòng)或手動(dòng)切換。

錄像方式

報(bào)警錄像、定時(shí)錄像、手動(dòng)錄像、移動(dòng)偵測(cè)錄像、信號(hào)量報(bào)警錄像、視頻丟失報(bào)警錄像等多種錄像方式。

3) 抽幀存儲(chǔ)

針對(duì)安防應(yīng)用的特性，對(duì)過(guò)去一定時(shí)間的數(shù)據(jù)可進(jìn)行抽幀存儲(chǔ)，減少存儲(chǔ)容量需求，抽幀后的錄像數(shù)據(jù)仍然可以播放，錄像質(zhì)量不會(huì)降低。支持按1/2、1/4、1/8的剩余容量比例和抽I幀的不同策略抽幀方式。

4) N+1模式

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，難免不出現(xiàn)設(shè)備級(jí)故障。N+1備機(jī)冗余功能保證工作機(jī)故障時(shí)，錄像業(yè)務(wù)不中斷，數(shù)據(jù)不丟失，提供設(shè)備級(jí)保護(hù)，提升系統(tǒng)可靠性。其工作原理如下：指定一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備作為監(jiān)控主機(jī)，對(duì)網(wǎng)域內(nèi)其他存儲(chǔ)設(shè)備（工作主機(jī)）啟動(dòng)監(jiān)控功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)被監(jiān)控的工作主機(jī)出現(xiàn)異常成為故障主機(jī)時(shí)，此臺(tái)監(jiān)控主機(jī)主動(dòng)接管故障主機(jī)的工作，可以實(shí)現(xiàn)取流，存儲(chǔ)，下載，回放等功能，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)控故障主機(jī)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障主機(jī)恢復(fù)正常成為工作主機(jī)時(shí)，則停止所有的接管工作，并將接管期間的錄像數(shù)據(jù)回遷到工作主機(jī)中。

5) 數(shù)據(jù)完整性

智能補(bǔ)錄（ANR）

前端與數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)，前端設(shè)備啟動(dòng)錄像并保存在本地存儲(chǔ)設(shè)備上（SD卡，硬盤等）；網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，錄像自動(dòng)回傳到中心CVR存儲(chǔ)，保證數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí)，CVR設(shè)備支持回傳策略設(shè)定，可選擇在業(yè)務(wù)空閑時(shí)（例如下班時(shí)間）進(jìn)行回傳，解決業(yè)務(wù)繁忙時(shí)錄像數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的帶寬競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。

錄像丟失檢測(cè)報(bào)警

針對(duì)惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷導(dǎo)致視頻數(shù)據(jù)丟幀或整段錄像丟失的問(wèn)題，為提升系統(tǒng)的可靠性和安全性，方便客戶即時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的不完整性，海康威視提出錄像丟失檢測(cè)及報(bào)警技術(shù)，該技術(shù)支持實(shí)時(shí)流檢測(cè)機(jī)制和歷史數(shù)據(jù)定時(shí)檢測(cè)兩種機(jī)制。實(shí)時(shí)流即時(shí)檢測(cè)，當(dāng)錄像取流失敗持續(xù)15秒以上則觸發(fā)報(bào)警機(jī)制；歷史數(shù)據(jù)固定每小時(shí)檢測(cè)一次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)在策略調(diào)度時(shí)間段內(nèi)或者手動(dòng)錄像時(shí)間段內(nèi)存在錄像丟失，則報(bào)警，同時(shí)恢復(fù)策略錄像。

6) 數(shù)據(jù)可靠性

數(shù)據(jù)備份

多種數(shù)據(jù)備份模式：與前端共同實(shí)現(xiàn)雙重備份、存儲(chǔ)本地備份以及存儲(chǔ)間的異地備份。

雙重備份：帶存儲(chǔ)功能的前端設(shè)備實(shí)現(xiàn)本地錄像存儲(chǔ)，可同時(shí)吐流存入存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)前端和存儲(chǔ)雙重備份；

存儲(chǔ)本地備份：存儲(chǔ)設(shè)備從前端設(shè)備取流后，將流數(shù)據(jù)寫到錄像卷的同時(shí)，自動(dòng)將流數(shù)據(jù)備份到存檔卷，不占用外部數(shù)據(jù)帶寬，也無(wú)需平臺(tái)干預(yù)。由于存檔卷不會(huì)被循環(huán)覆蓋，這增加了重要通道數(shù)據(jù)的安全性。

存儲(chǔ)間異地備份：是指將存儲(chǔ)A機(jī)器上的錄像數(shù)據(jù)備份到B機(jī)器的存檔卷中，防止A機(jī)器因?yàn)楫惓；蜾浵窬硌h(huán)覆蓋而造成重要錄像數(shù)據(jù)的丟失，可實(shí)現(xiàn)跨局域網(wǎng)備份，無(wú)需平臺(tái)干預(yù)。

錄像鎖定

針對(duì)關(guān)鍵視頻，需要超過(guò)錄像周期時(shí)也不被循環(huán)覆蓋。海康威視CVR存儲(chǔ)設(shè)備可自動(dòng)或按照策略對(duì)視頻進(jìn)行鎖定。鎖定方式：根據(jù)鎖定策略,錄像的同時(shí)實(shí)現(xiàn)加鎖；手動(dòng)執(zhí)行鎖定錄像段。鎖定周期過(guò)后，自動(dòng)解鎖，同時(shí)支持隨時(shí)手動(dòng)解鎖。

VRAID（VideoRAID）技術(shù)

同一個(gè)RAID組內(nèi)，無(wú)論多少塊硬盤故障，只要還剩余一塊無(wú)故障硬盤，其上面的視頻仍可提供讀取服務(wù)，最大限度的保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)資源，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)寫入。

1.2.2 重要數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)

重要數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)系統(tǒng)主要用來(lái)備份核心監(jiān)控點(diǎn)位的視頻錄像，以及保存報(bào)警事件關(guān)聯(lián)視頻錄像、重要案（事）件視頻等重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，要求保存的周期至少為3個(gè)月以上（案事件數(shù)據(jù)至少保存1年以上），目的是對(duì)重要數(shù)據(jù)做到備份存儲(chǔ)，其主要存儲(chǔ)的是視頻、圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這些具有數(shù)據(jù)容量不大、數(shù)據(jù)數(shù)量巨大、單位信息較小等特點(diǎn)，同時(shí)具有檢索、分析、比對(duì)等專業(yè)應(yīng)用的需求。

基于上述備份視頻存儲(chǔ)的需求，本方案推薦采用與服務(wù)器結(jié)合緊密的iSCSI高速塊級(jí)存儲(chǔ)技術(shù)——IP SAN。在中心機(jī)房部署IP SAN存儲(chǔ)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)備份數(shù)據(jù)的長(zhǎng)時(shí)間保存。

1.3 存儲(chǔ)策略說(shuō)明

圖像信息存儲(chǔ)采用分級(jí)存儲(chǔ)策略，支持多種存儲(chǔ)設(shè)備共存。具體存儲(chǔ)策略說(shuō)明如下：

1）、前端設(shè)備在縣局中心機(jī)房匯聚和接入，并采用流媒體直存存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行圖像的高性能存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)視頻不少于30天

2）、中心機(jī)房應(yīng)采用IPSAN存儲(chǔ)設(shè)備，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域及重要圖像進(jìn)行保存。

3）、中心機(jī)房只對(duì)重要圖像進(jìn)行保存，采用IPSAN方式進(jìn)行存儲(chǔ)。

4）、中心機(jī)房可遷移存儲(chǔ)關(guān)鍵監(jiān)控點(diǎn)的視頻圖像。

5）、常態(tài)視頻圖像信息在保存30天后，如沒(méi)有繼續(xù)保存的需要，則被新的視頻圖像信息自動(dòng)覆蓋；如屬于與案事件有關(guān)或其他重要的視頻圖像信息，可按行政管轄權(quán)限上傳到上級(jí)監(jiān)控中心保存，同時(shí)轉(zhuǎn)移到本地監(jiān)控中心專用的重要視頻圖像信息存儲(chǔ)空間進(jìn)行長(zhǎng)期保存。

1.4 存儲(chǔ)容量計(jì)算

1.4.1 視頻圖像存儲(chǔ)容量計(jì)算

系統(tǒng)支持200萬(wàn)像素高清、130萬(wàn)像素高清圖像的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和管理，新建視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲(chǔ)容量按照1920*1080（1080P），4Mbps碼流；1280*720(720P)，2Mbps碼流。

其存儲(chǔ)空間計(jì)算公式：單路實(shí)時(shí)視頻的存儲(chǔ)容量(GB)＝【視頻碼流大小(Mb)×60秒×60分×24小時(shí)×存儲(chǔ)天數(shù)/8】/1024；

以一路視頻圖像在7天、15天、30天所需要的占用空間為例：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的安防CVR存储系统设计解决方案的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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