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安防監控存儲行業發展現狀與趨勢分析
作者：峰恒普洛 時間：2015-01-12
一、視頻監控存儲市場的發展狀況
近幾年來，中國視頻監控行業經歷了從平安城市項目建設到現在的智慧城市項目建設的重大轉變。伴隨著物聯網應用落地和普通家庭民用市場的興起，加快了整個安防行業市場規模迅速壯大。而用戶群體和市場需求的迅猛增長，帶動了視頻監控行業技術持續創新。尤其是視頻監控圖像質量由起初的模擬信號標清發展到現在的數字信號高清，以及今年由行業巨頭?？低暟l起的超高清4K攝像機。他們的每路視頻碼流從512Kbps到2M、4M及10Mbps不斷增大，由最初用戶對視頻圖像數據剛開始只看不存或少量保存到現在的長時間儲存；使視頻數據呈現爆炸性增長的態勢，起初的DVR存儲和服務器本地硬盤保存已經滿足不了大量視頻數據快速儲存需求。
再者，大量數字高清IPC的高速建設，帶動了視頻存儲技術快速發展。尤其是基于IP網絡架構的存儲技術日新月異，圍繞視頻監控行業應用涌現出了大量形態的存儲產品，如NVR/CVR存儲、網絡存儲服務器、存儲一體機、云存儲等等；這類存儲形態歸屬于IPSAN存儲的范疇，他們占據整個安防存儲市場的主導地位。而另外一類存儲產品FCSAN存儲，FCSAN原來是特殊行業核心業務系統使用，現在已經逐漸下沉到安防行業，例如新疆、湖南等地已經開始使用。對于整個安防存儲市場總量來說，當前僅占有很小的份額。
二、視頻監控存儲發展所面臨的問題
當前智慧城市和物聯網及智能家居加速建設，其中核心部分都是以視頻監控為中心，尤其是視頻監控系統顯著特點呈現出高清，智能化和融合應用。視頻監控系統大量高清視頻應用帶來海量數據就需要及時快速保存下來，而當前圍繞海量視頻數據存儲需求，監控存儲設備市場順應發展出現了大量新形態的產品。常見的主要存儲設備有：NVR，IPSAN和FCSAN及安防云存儲或通用集群存儲。
但是，隨著高清攝像機的數量不斷增多和錄像周期的延長（多數在15天以上），NVR產品因自身容量小而不能滿足需要。IPSAN和FCSAN產品是基于網絡化的存儲架構，可以靈活實現容量擴展；可是，IPSAN/FCSAN存儲設備數量越大，帶來存儲服務器數量也越多，使用時間越長存儲性能反而越低，關鍵是容易產生單點故障而中斷服務。因此，監控廠商在視頻數據存儲方面做了深入研究，必須聯合專業存儲技術開發出適合安防數據存儲需要的新形態存儲產品，即視頻直寫存儲設備。安防行業專業名稱：NVR磁盤陣列或NVR網絡存儲；就國內安防存儲設備市場而言，對應的名稱主要有NVR存儲，智能視頻存儲，視頻網絡存儲服務器和CVR存儲等。這些設備被涉足安防行業的從業人員都能耳熟能詳，并且日常工作中經常給客戶推薦使用。這類產品技術方案解決了當前大中型項目客戶的使用需求。
所有這些視頻存儲產品在滿足1000路以下或存儲容量在2048TB以下中小規模，帶給用戶的使用體驗效果覺得還很好的。但是，在此規模上繼續增加的話，就會讓用戶覺得設備數量太多，響應速度變慢，數據安全性差和維護管理太累等諸多現實的問題。
三、國內視頻監控存儲的狀況與特點
縱觀國內視頻監控存儲技術的發展，按照前端攝像機的類型劃分，主要分為模擬和數字兩大類，圍繞模擬信號和數字信號的存儲需要，視頻存儲設備產品出現了DVR、NVR、SAN網絡存儲、存儲一體機，甚至大型存儲系統--云存儲等。這些產品的共同特點是視頻專用存儲，同時具有視頻監控技術和存儲技術的特征。并且，他們針對不同的用戶應用環境存在不同的存儲解決方案。下面就當前視頻存儲設備的主流視頻存儲技術做分析：
1.前端分散存儲
前端分散存儲主要劃分為DVR、DAS和NVR存儲共3類；其中DVR（Digital Video Recorder）--數字硬盤錄像機，習慣上稱為硬盤錄像機，主要用于模擬監控系統，它用設備內置硬盤存放視頻數據。NVR存儲是DVR存儲的網絡化升級產品，主要用于接入IP網絡攝像機。他們的特點有：價格低廉，簡單易用；可提供1,2，4，8，16，24個硬盤槽位，適合于前端點比較分散或網絡環境不具備集中存儲條件的小規模監控環境。
從2003起，一直延續到現在，DVR存儲多用于監控點較少、較分散，數據保存周期短（大多在7天左右），數據安全要求不高的領域，如小型公共場所監控、物業小區視頻監控和工地、廠礦企業視頻監控等。
而DAS（Direct Attached Storage）--直接附加存儲，其依賴于服務器主機操作系統進行數據的IO讀寫和存儲維護管理，數據讀寫等任何操作都要占用服務器主機資源(包括CPU、系統IO等)。DAS存儲的數據量越大，對服務器硬件的依賴性和影響就越大。
2005年起，曾經占據了一段市場主流地位，到2008年逐漸退出。DAS存儲可以看成是對DVR存儲的有限擴容應用，常用于監控點少、比較集中，數據保存周期長，數據安全要求不高的領域，如中小型公共場所監控、物業小區視頻監控和廠礦企業視頻監控等。
2.SAN存儲
SAN（Storage Area Network）--存儲局域網絡，SAN是大規模應用的先進和成熟的海量數據存儲架構，是建立在服務器集群和存儲設備之間的網絡，給服務器集群提供集中式共享存儲空間方便管理。SAN存儲模式適用于各類數據存儲的應用，在大中型監控系統中的應用也越來越廣泛。SAN存儲模式根據傳輸鏈路的不同可以分為FC SAN和IP SAN。
?。?）FC SAN存儲
FC SAN是指基于FC通道的SAN存儲。開放的、標準化的光纖通道技術使得FC SAN非常靈活。FC SAN存儲技術的特點：
1)高效性：8Gb光纖已經廣泛應用，系統性能方面十分優越，用戶訪問速度非?？旖?。
2)靈活性：只要通光纖的地方，都可以將其與應用服務器通過光纖進行連接，做到真正的數據大集中。
3)穩定性：由于光纖性能較高，在其運行過程中穩定性最好。
FC SAN在高性能高穩定性需求的數據庫應用中應用很廣泛。但是，FC SAN也存在很多不足之處，例如傳輸距離的限制，各廠商對FC標準解釋不同，成本居高不下，建設成本過高等。
?。?）IP SAN存儲
iSCSI（Internet SCSI，互聯網小型計算機系統接口）是一種在Internet協議網絡上運行的SCSI協議，特別是以太網上進行數據塊傳輸的標準，iSCSI協議上建設的存儲局域網稱為IP SAN。
IP SAN的優點主要有：成本投入小 ，利舊性好；人才較多，管理維護成本低； 基于IP網絡無距離限制；組建方式靈活，可擴展性高?！?/span>
采用IP SAN的監控存儲方案的優勢：
1)低成本實現監控數據的集中化存儲和統一管理，可靠而穩定；
2)存儲設備與視頻服務器、監控客戶端可以建設存儲區域網絡，共享性良好；
3)傳輸帶寬更靈活，存儲區域網絡可以建設成百兆或千兆網絡，滿足多種環境下前端和客戶端的存儲、點播等需求；
4)存儲系統擴展性強，后期擴容方便；
5)可靠性極好，多臺存儲共用時彼此之間是相互獨立的，避免單點故障；
2006年起，IPSAN正式進入平安城市建設；如：全球眼和寬視界等大型視頻監控項目監控中心。與DVR本地存儲相對，該存儲方式更適用于監控點數量大、相對集中，工作環境較好，數據保存周期長，數據安全要求高的領域，如金融、機場、大型商業樓宇等，而“全球眼”、“寬視界”、區縣一級的“平安城市“項目等更適合使用中心集中存儲方式。
3.視頻直寫存儲
在經歷了DVR存儲，DAS存儲和SAN存儲三種方案使用過程中，給用戶和廠商帶來了以下6個問題：
1)視頻讀寫一般都需要通過視頻服務器，會造成性能瓶頸；當視頻監控路數達到一定程度時，將不得不增加視頻服務器數量，這樣又造成服務器總體資源浪費，成本提高，隨著系統規模的增加，這部分的開銷將十分龐大；
2)所有數據流的讀寫要經過視頻存儲服務器，一旦視頻存儲服務器出現故障，整個系統都將中斷服務，即存在單點故障。
3)監控系統的特性決定了圖像數據周期性地刪除、覆蓋，采用通用的文件系統必然造成大量的碎片，導致存儲性能逐步下降；
4)供電條件、設備網絡環境等因數造成設備無法保證無限期不間斷供電，一旦發生斷電，將造成文件系統的損壞、數據的只讀甚至丟失等問題；
5)海量數據信息系統對數據檢索的速度要求非常高，在這種模式下視頻數據檢索很難滿足需求；
6)文件系統卷大小有限，無法管理海量卷；容量擴展不易，存儲服務器、存儲設備同時增加
為了解決以上當前存儲監控技術的種種問題，主流監控廠商聯合存儲廠商開發出了視頻直寫存儲技術――即把錄像功能，流轉發和播放功能嵌入到存儲設備中，實現編碼器數據流直接寫入存儲，平臺和客戶端可以直接從存儲中取數據及點播。這樣可以提高系統性能和可靠性，同時降低客戶使用成本。
這一類視頻直寫存儲同時可支持IP網絡存儲的SAN和NAS功能，除了標準的ONVIF/RTSP/PSIA/SIP/iSCSI及NAS協議的支持外，也支持編解碼器前端設備或平臺廠商自定義的流媒體協議。按照視頻直寫的數據形態具體劃分，主流的有流媒體直寫，塊直寫和文件直寫共3類；其中，流媒體直寫方式猶如水管輸送水流直接注入水庫；其他直寫方式則像先把水流分裝入水桶，然后再把水桶運輸到水庫邊一桶一桶倒入水庫。由此看出，流媒體直寫存儲是當前視頻存儲效率最高最穩定的；而流媒體直寫技術已經被納入公安部GB28181補充稿正式向公安行業推廣。
視頻直寫存儲方案的優勢：
1)開放式接入前端，支持RTSP/ONVIF/PSIA/SIP等標準協議的直接接入；
2)前端設備以流媒體協議方式直接寫入視頻數據，省去存儲服務器和流媒體服務器；
3)性能高，并發寫入性能較IP SAN模式提高一倍；
4)可獨立組網，支持直接錄像、檢索、回放、轉發功能；
5)解決了覆蓋寫碎片問題和掉電后文件系統不穩定問題；
6)存儲具備本地快速檢索功能，數萬條視頻數據，可以在1秒鐘之內完成檢索。
7)兼容性好：提供配置、檢索與回放的二次開發接口及控件，充分利用靈活對接的特點，兼容多種主流編碼器及平臺產品。
2008年起，視頻直寫存儲技術應勢而生，該直寫方案克服了以上問題并且通過實際應用取得了成功。在主流廠商的大力推動下，該直寫存儲方案逐步替代了IPSAN存儲轉存方案，占據近3年視頻監控存儲方案的主導位置。并且當前已經廣泛應用于平安城市、電信全球眼、網通寬視界以及銀行、交通、智能樓宇等視頻監控行業。
4.云存儲
以上提及的監控存儲技術在不同的監控環境中都已經應用，可以滿足大中小型監控系統的存儲需求。但是對于特大型監控系統（上萬路視頻前端），要求達到PB級的存儲容量，靠單設備和單客戶端的文件系統是做不到的，必須有虛擬化、集群化和離散存儲的解決方案。
近幾年興起的云計算云存儲技術充分利用了虛擬化集群存儲技術，可以實現存儲空間的動態擴展、多設備負載均衡、多設備冗余等，為特大型監控系統的建設提供了新的思路。云計算是信息技術發展新趨勢，云存儲是在云計算概念上延伸和發展出來的一個新概念，是指通過集群應用、網格技術、分布式文件系統等功能，將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作，共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的存儲系統。
就如同云狀的廣域網和互聯網一樣，云存儲對使用者來講，不是指某一個具體的設備，而是指一個由許許多多個存儲設備和服務器所構成的集合體。使用者使用云存儲，并不是使用某一個存儲設備，而是使用整個云存儲系統帶來的一種和應用相結合的數據存儲服務。所以嚴格來講，云存儲不是單一存儲設備，而是一種存儲和應用的結合。
1)采用虛擬化技術全面整合存儲容量，始終對總容量進行管理和維護，按需分配錄像卷且能夠靈活調整大小。
2)采用視頻流直寫存儲設備模式，節省用戶投資。
3)視頻流通過離散算法均衡切片，視頻數據分布式存儲，同時以集群響應方式提供數據并發服務，如高速的并發下載。
4)采用全系統集群工作模式，保證各設備間業務實時負載均衡，提高設備利用率；同時系統任意節點故障，系統都能實現智能接管，保證系統業務不中斷，數據不丟失。
5)全域一體化索引技術，全面提升查詢速率，達到秒級響應。
6)提供標準API接口、WebService接口與行業平臺對接，透明存儲業務處理流程，避免重復開發；同時在大數據智能分析方面提供數據預分析支持等。
7)支持標準IP-SAN存儲設備接入，保護用戶已有投資，利于系統整合。
2011年起，隨著云計算技術的興起，對數據存儲速度提出非常高的要求。存儲廠商為了配合云計算的高速數據儲存需要，借用了云計算的設計思路發展而來一種全新存儲技術--云存儲技術。云存儲方案彌補了視頻直寫存儲技術容易出現單設備熱點效應問題并且成功發揮了高性能和高可靠服務能力的特征。通過2012年到2013年國內公安行業一些平安城市項目實際應用取得了成功。當前在主流廠商的大力推動下，安防云存儲方案逐漸顯現有替代IPSAN和視頻直寫存儲方案的發展趨勢。未來幾年，大中型安防項目建設中，安防云存儲會占據視頻監控存儲方案的主力位置，必將會快速地應用于平安城市、電信全球眼、網通寬視界以及交通、大型企業園區等視頻監控行業。
四、視頻監控存儲市場的發展趨勢
未來幾年，視頻路數在2000路以下的且存儲周期30天以內的中小規模視頻監控系統會以視頻流直寫存儲為主；像視頻路數在2000路甚至10000路以上的且存儲周期30天以上的大規模視頻系統會以安防云存儲為主；并且大規模的甚至特大規模的視頻監控系統普遍出現，自然就帶來了存儲空間在10000TB以上的存儲系統需求，存儲設備數量也會在100臺或幾百臺的規模。
對于特大規模的視頻監控項目來說，不但需要高效集群化存儲系統對外做好空間統一讀寫服務，而且更需要全域存儲資源虛擬化集中統一管理。這就是當前視頻存儲市場中最高端解決方案----安防云存儲。安防云存儲不但要管好海量數據，而且要為大數據應用分析系統提供高速讀寫支撐服務。然而，當前存儲行業中的通用集群存儲因市場定位為通用數據類存儲解決方案，通用數據大多是指文件類和數據庫類等結構化數據；而視頻數據是非結構化數據，所以對安防視頻數據來說，它并不是適合安防行業的存儲解決方案。
相信，安防云存儲必然很快發展成為視頻監控存儲市場的主流解決方案，也會是首選的最佳方案。安防云存儲解決了當前安防行業已經開始面臨海量數據存儲的管理，單一熱點設備性能瓶頸和智能分析應用問題，國內不少平安城市項目正積極與行業巨頭，如?？低暵撌纸ㄔO安防云存儲。2013年在華東地區就出現了5個以上的平安城市項目成功部署了安防云存儲系統，并且通過用戶實際使用取得了非常成功的視頻業務應用體驗。
(本文由重慶安防監控www.dbymec.com.cn編輯)
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