平安城市视频监控数据存储解决方案.pdf

1/10 平安城市视频监控数据存储解决方案 监控行业概述 监控技术从上个世纪 80 年代进入我国以来，随着安防需求的急剧增加一直在飞速发展，从技术层面上来看，已经经历了多个不同的发展阶段。随着计算机技术的发展和网络的普及，目前，视频监控已经发展到了网络多媒体监控系统。网络多媒体视频服务器（Network Media Video Sever，NMVS）负责前端的视频处理部分，它同时具备了网络视频服务器的网络传输功能和硬盘录像机的存储功能（Video Sever+DVR），NMVS 是一种对视频、音频、数据进行压缩、存储及处理的专用计算机设备，它在视频监控、网络教学、IP 视频会议、视频直播及视频点播等方面都有广泛的应用。NMVS 采用最先进的 MPEG4 或 H.264等压缩格式，在符合技术指标的情况下对视频数据进行压缩编码，以满足存储和传输的要求。视频监控存储需求特点 对存储的容量需求弹性比较大，存储容量的多少随着画面质量的提高、画面尺寸的增大、视频线路的增加都会成倍的增加容量需求。对存储的性能要求不高，但是需要能够满足长时间的连续数据读写，数据流量大但访问请求数量低。数据保存周期短，一般的监控场所数据保存一定时间（如 1 个月）以后便可以删除。用户需求 2/10 监控系统用户为小区派出所，需要对辖区内的重要区域采取视频监控的措施，保障辖区内的安全。具体情况如下：共有 10 个派出所，分别对各自辖区进行监控，并分别存储视频监控数据。每个派出所控制 300 个左右摄像头，10 个派出所一共 3000 个摄像头。摄像头的视频监控格式采用 CIF 格式。所有摄像头全天候 24 小时监控本辖区。视频监控数据要求保存 1 个月。存储空间计算 用户采用的 CIF 视频存储格式每路摄像头的码率约为 500kb/s，1 路摄像头每天的数据量约为 5GB，24 小时监控，视频数据存储 1 个月，则每个派出所所需要的存储空间为：500kb83600243030045.3TB 考虑一定的冗余空间，我们建议每个派出所配置 46-48TB 的磁盘空间。传输带宽计算 CIF 视频格式每路摄像头的码率为 500kb/s，即每路摄像头所需的数据传输带宽为 500kb/s，每个派出所全部 300 路摄像头所需的数据传输带宽为：500kb830019MB/s 大部分磁盘阵列都能满足这样的带宽要求。另外，目前市面上主流的视频服务器都能支持 100-200 路左右的摄像头，而根据用户每个派出所控制 300 个左右摄像头的实际需求，可以推算出每个派出所最多只需 3-4 台视频服务器。3/10 方案设计原则 紧密结合用户的实际需求 存储区域网建设是视频监控数据存储系统的基础，它直接地影响到视频监控数据的安全性，可用性，因此只有紧密结合实际需求才能设计出一套切实可行而又行之有效技术的方案，我们对监控行业的需求做了认真的分析研究，并且将用户地具体需求一步一步地细化，然后结合其他地区存储区域网以往网络集成的经验，从而制定了本方案。保持技术上的先进性 存储区域网络建成后的不仅要能够满足目前的应用需求，而且还要能够为将来的存储区域网发展打下良好的基础，这就要求在技术方案必须保持具备相当的先进性，从而保障网络建成后在相当一段时间之内不会落伍，不会被淘汰，因此本方案中采用先进的体系结构、软硬件技术设备，使系统在未来保持尽可能长的生命周期，即达到提高信息化水平、实现先进管理思想的目标，又保护对新系统的投资。开放式模块化系统 模块化的系统结构方便用户的升级管理，开放式的系统有利于和其他系统的互联实现资源的有效共享。具体针对用户存储系统的特殊性和数据的重要性，以及长时间的数据存储和随时地查询调用等读写数据的要求，整个监控视频数据存储系统必须具备以下特点：o 高可用性 能应对大量数据传输、交换，长时间的不间断的数据读写，重要数据的存储和妥善保存，确保数据的安全性。4/10 o 高性能(负载均衡和并行处理)对网络数据读写的实时性和网络调用数据提高响应的速率。o 高灵活性 必须满足用户系统增减容量的需求，及根据服务器应用的灵活配置，保证存储系统的扩展性。o 高性价比 必须考虑一次性软硬件成本的投入，及最终用户在系统维护方面技术和资源的投入，同时必须充分考虑到投资的时效性。采用标准化的技术和产品 在方案设计中，所有硬件、软件和网络产品必须坚持标准化原则，遵从国际化组织所制定的各种国际标准及各种工业标准，从而使系统实现具有如下特点：o 可移植性 系统中所开发的各种应用软件具有良好的可移植性。o 可扩展性 主机、存储设备、网络、应用系统均要有良好的扩展能力。o 互联性 构建网络灵活，支持各种网络结构以及多种通信媒体，实现跨平台、跨应用的各种设备和网络的互联。o 兼容性 随着时间的推移，监控系统还有可能面临升级或增加设备，这就使得在不同时期建立起来的网络信息系统大多都采用的是不同品牌不同技术性能的产品，因此，存储产品的兼容性显得更加的重要，必须要与市面上的主流产品相兼容。5/10 系统的易管理性和稳定性 任何一个网络的建设都需要考虑到应当方便用户的管理，另外所建成的网络系统需要是一个稳定性好、可靠性高的系统，监控系统的稳定性更是重中之重，一旦系统或是重要数据产生任何的严重错误，将造成不可估量的损失和后果。IP SAN 存储介绍 IP SAN 中所采用 iSCSI 通信协议是 internet Small Computer System Interface的缩写，实际上是一个互联协议，是 SAN 结构的一种。通过将 SCSI 协议封装在 IP 包中，使得 SCSI 协议能够在 LAN/WAN 中进行传输。IP SAN 的特点 o 为存储区域网定义(SANs)。IP SAN 是 SAN 的一种，通过 IP 实现的 SAN，即 IPSAN。o 支持数据库应用所需的基于块的存储。虽然是通过 IP 传输，但iSCSI 却是基于块的存储，这有别于 NAS 的基于文件的存储。o 基于 TCP/IP，iSCSI 是被封装在 IP 包中进行传输的，所以它具有TCP/IP 的所有优点，诸如可靠传输，可路由等。o 建立和管理基于 IP 的存储设备，主机和客户端之间的连接是建立在广泛使用的，为大家所熟悉的开放标准上的。o 提供高级的 IP 路由，管理和安全工具。现有的绝大部分网络管理工具都可以用来管理 IPSAN。6/10 IP SAN 的优势 与 FC SAN 一样，IP SAN 也属于 SAN 大家庭中的一员，它的优点正是FC SAN 目前存在的普遍缺点。o 低成本 由于通过以太网进行传输，企业可以利用现有的以太网设施来部署iSCSI 存储网络，而不需要更改企业的网络体系，所以他的部署成本比较低。由于对以太网的熟悉程度都比较高，所以培训和维护管理的费用也大大降低。o 协议本身没有距离限制 由于使用 TCP/IP 进行传输，他不但可以在局域网中进行部署，也可以跨过路由设备在广域网中进行部署，大大扩展了 iSCSI 存储网络的部署范围。灵活的拓扑结构：iSCSI 不但可以在局域网内部署，还可以在广域网内部署，拓扑结构非常灵活。o 易于使用 即使是多个厂家的设备：iSCSI 结构简单，容易理解，协议通用，不同厂家的产品可以有机的结合起来共同使用，极大地保护了企业的投资。o 易于扩展 由于 iSCSI 存储系统可以直接在现有的网络系统中进行组建，并不需要改变网络体系，加上运用交换机来连接存储设备，对于需要增加存储空间的企业用户来说，只需要增加存储设备就可完全满足，因此，iSCSI 存储系统的可扩展性高。7/10 针对视频监控用户的需求和数据存储应用特点，IP SAN 架构无疑是最合适的，其较 FC SAN 的成本优势，较 NAS 的性能优势和数据块级的存储都为 IP SAN 成为最适合视频监控系统应用的先天性优势。方案设计 Hstore SI-1600 IP SAN存储方案 o 方案说明 每个派出所的 300 路摄像头连接在视频服务器、硬盘录像机或其他视频采集设备上，视频服务器再与存储设备通过千兆以太网双绞线相连。SI-1600 内部采用 SATA II 磁盘，SATA II 硬盘是目前性价比非常高的也是应用最为广泛的磁盘类型。根据存储容量，本方案中每个派出所采用 4 台磁盘阵列，每台阵列上安装 15 颗 1TB 的 SATA-II 硬盘，共计 60 颗。用每台 SI-1600磁盘阵列的 14 块硬盘创建为 RAID5，剩余一块硬盘作为热备援盘，以确保存储数据的安全性，保证数据在常规情况下不会丢失。每台 SI-1600 磁盘阵列装配 15 块磁盘，每台阵列的容量为（15-2）1TB=13TB（注：15-2 是创建 RAID5 和热备盘所需的 2 块），4 台磁盘阵列的总容量为 52TB。考虑磁盘的实际容量与理论容量不符，且还需为整个监控系统预留一定的冗余度，则 52TB 的容量完全可以满足用户需求。8/10 o 方案拓扑图 o 方案配置清单 o 方案特点 管理性 Hstore SI-1600 磁盘阵列可以通过阵列前面的液晶面板和9/10 超级终端对阵列进行配置、管理、维护和监控，可在液晶面板中查看阵列当前的状态和运行情况，及配置信息，并且在阵列出现故障、读写错误或其他异常时，液晶面板上会显示错误信息，并有蜂鸣报警，以及时通知管理员。毫无疑问，SI-1600 的前液晶面板的设计为系统管理员带来了极大的方便，并能够让管理员迅速地掌握阵列的操作。稳定性 由于每台 SI-1600 磁盘阵列都有各自的控制器，大大增加了单台磁盘阵列的稳定性。Hstore SI-1600 整机和所有配件出厂前都进行了严格的稳定性测试，保证磁盘阵列在出现一般性故障时不会造成数据读写中断，或数据丢失等严重后果。SI-1600 可以完全满足视频监控系统长时间工作对存储设备稳定性的要求。扩展性 由于监控数据的增长很快，且带有一定的不确定性，所以对于视频监控系统来说，扩展性也是比较重要的方面。由于IPSAN 有着 SAN 的架构，扩展时只要根据所需容量添加SI-1600 设备即可，不受目前存储环境的影响。关于方案投资 o 目前在较大型的安防监控行业，对 IPSAN 已经有大量的应用，正是由于其优良的架构、方便地管理、简便地扩展、比 NAS 更优异地性能、比 FC 更低廉的价格赢得了业内的信任。10/10 o Hstore SI-1600 的实施方便、管理简单，采用目前最具性价比的SATA II 大容量磁盘，同样容量的情况下，可把使用的阵列数量减少，降低了投资。o 方便的扩展性，可以根据对容量的需求随时扩容，不需要改变目前的环境架构。o Hstore SI-1600 在安防监控行业中的应用，是非常具有性价比的。