巴麗娟
隨著平安校園建設(shè)的展開(kāi)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本上在每個(gè)校園都得到了不同程度的應(yīng)用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為人類(lèi)視覺(jué)在空間和時(shí)間上的延伸，實(shí)際上有兩大功能需求：實(shí)時(shí)的看和控是視覺(jué)在空間上的延伸，錄像的存和查則是視覺(jué)在時(shí)間上的延伸。因此監(jiān)控錄像的存儲(chǔ)、檢索和回放，在校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和使用中，占據(jù)著舉足輕重的地位。
集中存儲(chǔ)已成大勢(shì)所趨
在早期的平安校園建設(shè)中，DVR 發(fā)揮了重要的作用，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用的擴(kuò)展，分散部署的DVR 已經(jīng)越來(lái)越不能滿足現(xiàn)在的平安校園建設(shè)的需求。
首先是過(guò)于分散的存儲(chǔ)對(duì)于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與利用帶來(lái)較大的障礙；其次由于DVR作為非專(zhuān)業(yè)存儲(chǔ)設(shè)備，在從使用硬盤(pán)的專(zhuān)業(yè)性和存儲(chǔ)可靠性保證措施（包括RAID，部件冗余）上來(lái)看，較之專(zhuān)業(yè)存儲(chǔ)設(shè)備還有很大差距；而DVR 最大的優(yōu)勢(shì)就是本地存儲(chǔ)能夠大量的節(jié)約存儲(chǔ)帶寬，但是這一點(diǎn)在校園網(wǎng)帶寬資源相對(duì)豐富的學(xué)校來(lái)說(shuō)，就沒(méi)有太大的優(yōu)勢(shì)了。
特別是DVR 或者是盒式NVR 設(shè)備，實(shí)時(shí)查看和存儲(chǔ)回放都在同一臺(tái)設(shè)備上完成，一線安保值班人員能夠很方便的接觸到歷史錄像，對(duì)于一些敏感區(qū)域——如學(xué)生宿舍等，數(shù)據(jù)安全性就不能得到很好的保證。
在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷帶動(dòng)下，端到端的帶寬成倍增長(zhǎng)，不斷增長(zhǎng)的視頻數(shù)據(jù)在帶來(lái)海量視頻存儲(chǔ)需求的同時(shí)對(duì)集中存儲(chǔ)也提出了新的技術(shù)述求和挑戰(zhàn)：
■如何實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)容量的平滑擴(kuò)展？
■如何有效的降低由此帶來(lái)的存儲(chǔ)成本？
■如何更可靠地保存、更安全地使用和更便捷地分享這些數(shù)據(jù)？
■如何解決越來(lái)越龐大的系統(tǒng)給維護(hù)管理帶來(lái)的困擾？
傳統(tǒng)以IPSAN 方式為主的集中存儲(chǔ)技術(shù)不能較好的解決如上幾個(gè)問(wèn)題，核心問(wèn)題在“虛擬化”和“共享”這兩個(gè)命題。以集中IPSAN存儲(chǔ)為基礎(chǔ)，圍繞“虛擬化”和“共享”兩大核心技術(shù)為中心的視頻監(jiān)控的云存儲(chǔ)技術(shù)完全符合平安校園建設(shè)的需求，能實(shí)現(xiàn)基于錄像的平滑伸縮、便捷的數(shù)據(jù)分享、簡(jiǎn)單的維護(hù)工作能解決平安校園的建設(shè)以來(lái)遇到的各種問(wèn)題。
文件存儲(chǔ)的弊端及其解決
談及云存儲(chǔ)，業(yè)界主流也是以分布式文件系統(tǒng)為代表的云存儲(chǔ)技術(shù)?！拔募鎯?chǔ)”和“分布式”是傳統(tǒng)云存儲(chǔ)核心。文件存儲(chǔ)不適合大規(guī)模的視頻業(yè)務(wù)。
存儲(chǔ)設(shè)備或者是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用在校園有非常廣泛的使用，大都是采用文件或者是數(shù)據(jù)庫(kù)等結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)形式，但是監(jiān)控視頻存儲(chǔ)采用傳統(tǒng)的文件形式并不是很合適的。因?yàn)椴捎梦募问綄?duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，只是把DVR 的存儲(chǔ)模式簡(jiǎn)單的移植到了專(zhuān)業(yè)的存儲(chǔ)設(shè)備上來(lái)，DVR 受限于較低的處理能力，為了便于對(duì)本來(lái)就不多的錄像數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，自然而然的就采用了性能效率都不太高但是消耗處理資源很少的文件系統(tǒng)，這樣一般的監(jiān)控廠家就一脈相承的把文件存儲(chǔ)方式轉(zhuǎn)移到了集中存儲(chǔ)中來(lái)了。
為什么說(shuō)文件存儲(chǔ)方式不適合監(jiān)控視頻存儲(chǔ)呢？這是由監(jiān)控視頻的特點(diǎn)決定的，與傳統(tǒng)的文檔數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)不同，監(jiān)控視頻沒(méi)頭沒(méi)尾，隨時(shí)間的延續(xù)線性增長(zhǎng)，屬于非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)，以流的模式存在。非要把一道流切片成一個(gè)一個(gè)的文件形式，會(huì)帶來(lái)這樣那樣的問(wèn)題。
首先就是容易形成圖像丟失，假設(shè)以5 分鐘的圖像為一個(gè)文件，那么假如當(dāng)存儲(chǔ)到2 分鐘的時(shí)候，系統(tǒng)發(fā)生故障，已經(jīng)存入的2 分鐘歷史圖像由于并沒(méi)有形成一個(gè)完整的文件（還需要3 分鐘的圖像存儲(chǔ)才能形成一個(gè)完整文件），并沒(méi)有存入存儲(chǔ)設(shè)備中去，這樣就丟失了2 分鐘的歷史圖像，往往是這2 分鐘內(nèi)發(fā)生的事件導(dǎo)致了故障的發(fā)生，卻沒(méi)有記錄下來(lái)，這是監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)法容忍的。與此同時(shí)還有當(dāng)前錄像的查詢問(wèn)題，如果需要馬上知道當(dāng)前時(shí)間前一瞬間發(fā)生了什么事件，但是由于沒(méi)有達(dá)到文件形成的時(shí)間長(zhǎng)度，所以無(wú)法立即查看當(dāng)前錄像。解決這類(lèi)問(wèn)題的直接方法是縮短文件的時(shí)間段，比如1 分鐘一個(gè)文件，甚至半分鐘、15 秒一個(gè)文件，這樣就會(huì)帶來(lái)另外一個(gè)問(wèn)題，形成大量的磁盤(pán)碎片，浪費(fèi)大量的空間——我們知道PC 機(jī)中的小文件越多，空間浪費(fèi)就越嚴(yán)重。而且在調(diào)用存儲(chǔ)錄像的時(shí)候，需要頻繁的打開(kāi)關(guān)閉文件，降低了讀取效率，寫(xiě)入也存在同樣的效率問(wèn)題。
那么作為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的監(jiān)控視頻，我們把它進(jìn)行純粹的非結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)——就像傳統(tǒng)錄像帶存儲(chǔ)一樣，用流的方式進(jìn)行記錄——怎么樣呢？這樣又會(huì)帶來(lái)檢索的問(wèn)題，如果以流的方式存儲(chǔ)，那么磁盤(pán)空間就無(wú)法索引，只能通過(guò)時(shí)間進(jìn)行線性檢索。如果是磁帶存儲(chǔ)，那這樣做是唯一的方法，而磁盤(pán)是可以通過(guò)“磁盤(pán)、磁道、簇”進(jìn)行三維檢索的，通過(guò)時(shí)間來(lái)進(jìn)行線性檢索就極大地降低了檢索效率，浪費(fèi)了資源。
基于“塊”格式的視頻云存儲(chǔ)模式有效的解決了上述兩難問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)。即以非常微小的裸數(shù)據(jù)塊的形式存儲(chǔ)監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)，就如同物理上的“波粒二象性”一樣，從宏觀上看，視頻是以流的模式存儲(chǔ)的，提高了讀寫(xiě)效率，提升了視頻存儲(chǔ)的可靠性；從微觀上看，視頻又是被分割成一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)塊，便于建立索引，提高檢索效率，提升檢索精度，這也是能夠?qū)崿F(xiàn)秒級(jí)檢索、即時(shí)回放的技術(shù)基礎(chǔ)。
基于“塊”的視頻云存儲(chǔ)的分布式的架構(gòu)對(duì)內(nèi)能講所有存儲(chǔ)資源進(jìn)行整合，虛擬存儲(chǔ)資源池，解決存儲(chǔ)容量變大或縮小的需求；對(duì)外能提供統(tǒng)一的訪問(wèn)模式和接口，更可靠地保存、更安全地使用和更便捷地分享這些數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)容錯(cuò)上，可以通過(guò)扇區(qū)、磁盤(pán)、設(shè)備、RAID、糾刪碼 五個(gè)層次解決數(shù)據(jù)容錯(cuò)的問(wèn)題，大大減少單點(diǎn)故障導(dǎo)致的業(yè)務(wù)停滯或數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題。
硬盤(pán)的應(yīng)用
學(xué)校，特別是高校，也許是各個(gè)行業(yè)中硬盤(pán)密度最高的行業(yè)之一，從師生個(gè)人PC 上的桌面級(jí)硬盤(pán)，到各院系保衛(wèi)處的監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)，再到教學(xué)科研數(shù)據(jù)中心的企業(yè)級(jí)硬盤(pán)，那么監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)究竟該用什么樣的硬盤(pán)呢？對(duì)于監(jiān)控錄像的存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，桌面級(jí)硬盤(pán)自然是不可用的，因?yàn)樽烂婕?jí)硬盤(pán)的工作時(shí)間是7×8 小時(shí)，而監(jiān)控錄像的存儲(chǔ)則必須是7×24 小時(shí)的。這樣在采用桌面級(jí)硬盤(pán)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的時(shí)候，剛開(kāi)始的時(shí)候系統(tǒng)是能夠正常運(yùn)行的，但是隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，硬盤(pán)的損壞率會(huì)成指數(shù)級(jí)別的飛速增長(zhǎng)，整個(gè)系統(tǒng)的日常維護(hù)成本大幅上升，而系統(tǒng)壽命也會(huì)深受影響。
那么采用所謂的監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)又如何呢？從硬盤(pán)廠商的專(zhuān)業(yè)資料可以得知，監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)是硬盤(pán)廠商專(zhuān)門(mén)為DVR 等盒式設(shè)備設(shè)計(jì)的，其設(shè)計(jì)工作時(shí)間是7×24 小時(shí)，可以很好的支撐DVR/NVR 的長(zhǎng)時(shí)間的工作。但是，誠(chéng)如前文所述，對(duì)于平安校園的建設(shè)來(lái)說(shuō)，集中存儲(chǔ)已經(jīng)成為大勢(shì)所趨，對(duì)于集中式存儲(chǔ)設(shè)備SAN 來(lái)說(shuō)，監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)已經(jīng)不能滿足SAN設(shè)備的需求。因?yàn)橐坏┦褂肧AN 設(shè)備完成集中存儲(chǔ)，那么必然會(huì)帶來(lái)兩個(gè)應(yīng)用：首先是一臺(tái)設(shè)備基本上需要承載幾百個(gè)前端設(shè)備的同時(shí)寫(xiě)入，和十幾個(gè)甚至是幾十個(gè)用戶的同時(shí)讀出的可能性；其次是RAID 的應(yīng)用，一般來(lái)說(shuō)是RAID5，而RAID 的啟用要求存儲(chǔ)設(shè)備中的所有硬盤(pán)同時(shí)工作。那么對(duì)于這兩種應(yīng)用，監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)5400 轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速和對(duì)RAID 的不支持就成為了很自然的瓶頸，因?yàn)?，轉(zhuǎn)速過(guò)低的話，多個(gè)前端的快速寫(xiě)入自然會(huì)受到影響；而對(duì)RAID支持程度的不高，使得監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)只能支持單個(gè)硬盤(pán)的順序?qū)懭?，對(duì)于多個(gè)硬盤(pán)的同時(shí)讀寫(xiě)，特別是并發(fā)寫(xiě)入，會(huì)導(dǎo)致硬盤(pán)壽命的快速下降。
但監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)和企業(yè)級(jí)硬盤(pán)商務(wù)上的巨大差距，也讓視頻存儲(chǔ)廠商從數(shù)據(jù)下發(fā)源頭進(jìn)行研究，流量盡量平均的分配在各個(gè)硬盤(pán)上，降低臨時(shí)流量的訪問(wèn)，使業(yè)務(wù)對(duì)硬盤(pán)的讀寫(xiě)更加平滑，降低硬盤(pán)轉(zhuǎn)速的需求。同時(shí)在設(shè)備的硬件上增加減震設(shè)計(jì)，減少監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)在組成RAID 后導(dǎo)致“共震”，拉平監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)和企業(yè)級(jí)硬盤(pán)在使用的差距，原則上性價(jià)比更高的監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)會(huì)在采用集中存儲(chǔ)模式的平安校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。
有效的利用生命周期管理
監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)成本，特別是存儲(chǔ)硬盤(pán)采購(gòu)、維護(hù)成本，在整個(gè)平安校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)成本中占據(jù)了相當(dāng)大的比重。而錄像存儲(chǔ)數(shù)據(jù)中又有大量的數(shù)據(jù)是無(wú)效、無(wú)用的數(shù)據(jù)，比如說(shuō)在某個(gè)監(jiān)控點(diǎn)一天24 小時(shí)的數(shù)據(jù)中，可能只有8 個(gè)小時(shí)是有人員活動(dòng)的，那么就有16 個(gè)小時(shí)是無(wú)效圖像，但是我們依然需要將這16 個(gè)小時(shí)的無(wú)效錄像保持30 天。此外，監(jiān)控錄像的時(shí)效性也是很強(qiáng)的，隨著時(shí)間的流逝，錄像數(shù)據(jù)的有效性也在飛速下降，例如20 天前的錄像的價(jià)值肯定遠(yuǎn)不如3 天前的錄像。也就是說(shuō)，監(jiān)控錄像數(shù)據(jù)的生命周期非常明確，如錄像的創(chuàng)建期、活動(dòng)期、消亡期和終結(jié)期，那么在不同的時(shí)期，相同時(shí)間長(zhǎng)度的錄像占據(jù)的存儲(chǔ)空間可以是完全不同的。因此，為了有效降低錄像存儲(chǔ)成本，減少存儲(chǔ)空間，降低硬盤(pán)使用數(shù)量，及時(shí)的刪除無(wú)效錄像，或者靈活的應(yīng)用備份/歸檔規(guī)則——抽幀備份、事件備份或者智能備份（有活動(dòng)的圖像備份），都能夠迅速的提高存儲(chǔ)空間的利用效率，降低整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)成本。
云存儲(chǔ)已然成為了全球儲(chǔ)存業(yè)的行業(yè)潮流，安防行業(yè)也緊追行業(yè)趨勢(shì)。反觀安防行業(yè)，發(fā)展的依仗聚焦在視頻監(jiān)控板塊。那么視頻云存儲(chǔ)的成熟發(fā)展，將之應(yīng)用到視頻監(jiān)控當(dāng)中，不僅可以輕松將視頻監(jiān)控所攝取的海量視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，更能進(jìn)一步從關(guān)鍵數(shù)據(jù)中獲取真實(shí)的關(guān)鍵信息，再向具體業(yè)務(wù)提供支撐，進(jìn)一步深化安防，并且能夠在商務(wù)上升不多的情況下將視頻云存儲(chǔ)得到廣泛應(yīng)用。因此視頻云存儲(chǔ)不僅僅在平安校園，在整個(gè)安防行業(yè)的應(yīng)用，會(huì)隨著技術(shù)的成熟，而日益普及。
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