平安城市高清视频监控系统和卡口系统视频存储建设方案.docx

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1、平安城市高清视频监控系统和卡口系统视频存储建设方案图像信息管理系统的一个重要功能就是对所监控区域进 行录像，为公安机关案件的侦破提供有力的证据，因此在平 台的搭建中设置专用的存储设备，实现对重要图像数据的录 像备份。1.1视频存储策略视频监控系统的录像存储方式主要包括：日常录像存储 和重要录像备份。日常录像存储一般采用循环覆盖的方式， 存储时间不少于30天。重要录像备份是指对于重要的视频监 控进行长时间备份。分局、派出所以本辖区内日常录像存储为主；市局、分 局两级还应当部署重要录像备份设备。1. 2存储方式高清视频监控图像可采用集中式存储和NVR设备分布式 存储两种模式进行存储。磁盘阵列设置为

2、RAID5或者更高的 级别，以保证数据的安全性。集中式存储：监控点直接连接或者通过NVR连接到监控 平台中，在监控平台调度下，在网络存储阵列中进行图像信 息的集中存储。NVR设备分布式存储：高清摄像机以网络方式连接到对 误判，以达到将硬盘故障导致的宕机时间减少80%的目标。主动式硬盘检测：传统的硬盘故障处理是一种事后模式, 即在发生故障后进行修复。硬盘诊断机制是一种故障前的主 动检测。在系统正常运行过程中，硬盘检测模块会周期性的 检测数据盘的RAID校验信息和对空白盘、热备盘进行全盘扫 描，从而能够比应用系统更早感知到硬盘故障，并提前启动 对应的修复措施。快速故障修复：在检测到硬盘故障后，支持

3、多种数据修 复策略。对于硬盘的假性故障，可以通过自动的硬盘上/下电 等操作进行修复；对于硬盘的少量坏块，可以采用硬盘的 Remap和RAID/CRAID机制进行坏块替换；对于硬盘的大量 坏块，可以通过CRAID技术进行快速重建。硬盘故障确诊：硬盘的故障误判，在存储系统中是一种 常见的现象。为了减少对硬盘故障的误判，对于发生初次检 测发生故障的硬盘，会在硬盘检测中心再次进行硬盘检测和 修复，将硬盘故障的误判减到最低。（五）双控全冗余高可靠设计在硬件架构上，采用双控全冗余模块化设计，不仅实现 了数据通道的端到端冗余，而且主要模块均支持即插即用和 快速更换。双冗余架构：数据从服务器写入硬盘，会经过主

4、机通道、 控制器、缓存、硬盘通道、硬盘柜、硬盘等组件。在这整个 数据的通道上，采用了完全冗余的架构，保障系统的可靠性。 采用双控制器设计，当单个控制器发生故障时，能够自动实 现业务切换；采用缓存镜像机制，写缓存被一式两份保存， 并且能在掉电后，将缓存数据下刷到保留硬盘；支持ALUA 多路径机制，能够实现主机路径的故障切换；双SAS链路设 计，为每个SAS硬盘柜提供两个冗余的外接端口，当其中一 条链路发生故障时，自动进行路径切换；采用双接口SAS硬 盘，提供两条数据通路，实现硬盘链路的冗余互备。双活控制器：双控制器不仅仅支持故障冗余，而且支持 负载均衡。双控制器平时都处于活动状态，承载独立的业务

5、, 当某个控制器的性能出现瓶颈时，控制器之间能够自动进行 调整，将部分业务迁移到另一个控制器上，从而实现自动的 负载均衡。模块化设计：控制器的机箱、控制器、电源、风扇、电 池、主机接口卡等主要组件采用模块化设计，支持单独组件 的热插拔和在线更换。当个别组件发生故障时，能够实现快 速的故障隔离和组件更换，避免对整个系统造成大的影响。多类型10接口卡：每个控制器配置多个10接口卡插槽， 可根据需要灵活选择IGb/s iSCSI、8Gb/sFC、10Gb/s iSCSL lOGb/s FCoE、24Gb/s SAS等类型的接口卡。通过接口卡的灵 活选择，可轻松搭建IP SAN、FC SAN、混合SA

6、N等存储环 境。完善的供电和冷却系统：采用冗余电源设计，电源模块 提供完善的保护功能，能够在输出过流、输出短路、输出过 压等异常情况下保证设备的安全性；涡轮风扇能够根据温度 变化自适应调整；控制器上、下轴对称设计，不仅提高了风 扇的冷却效果，而且使得单个风扇发生故障的情况下，整机 的冷却效果不受大的影响。（六）丰富的数据保护功能在采用全冗余高可靠设计、完善的硬盘安全策略的基础 之上，还能够提供丰富的数据保护功能，包括连续数据快照、 数据复制、数据镜像等特性。通过这些特性，实现了从在线 到近线、从本地到远程的数据管理和保护，为用户轻松提供 多层次、跨地域的存储解决方案。数据快照：连续数据快照功能

7、，可以为数据卷创建多个 基于增量的历史时间点拷贝。当发生数据“软”故障，比如 软件程序导致的数据损坏、病毒破坏、意外删除等，可以通 过对合适的时间点标记进行“回滚”来快速恢复数据。该功 能特别适用于关键性业务的连续数据保护。数据复制：数据复制功能，可以为用户数据实现异地的 备份，在发生意外灾难时能够对数据进行快速恢复，确保用 户的业务持续性。通过IP接口能够与广域IP链路无缝对接， 无须协议转换就实现跨IP广域网的远距离数据灾备，有效降 低灾备链路成本。数据镜像：数据镜像功能，通过在两台硬盘阵列之间建 立镜像数据，为主数据保存一份完全同步的实时镜像。每一 个写入的IO都会同时保存到主存储和镜像

8、存储上，当主存储 发生故障时，可以由镜像存储提供存储业务。（七）人性化的管理方式提供完善的GUI、CLI管理界面，操作简单方便。通过应 用相关型的引导界面，管理员只需简单的点击鼠标，设置应 用类型和空间大小等信息，就能轻松完成资源分配。支持EventLog、指示灯告警、控制台告警、蜂鸣器告警、 SNMP告警、邮件告警、短信告警等多种告警机制。在告警 处理上，支持故障事件和告警联动方式自定义，管理员可为 每种事件配置不同的告警联动方式。支持集中式管理，不仅支持通过SNMP TRAP实现状态查 询、告警上报，还为主要的管理功能提供了WebService调用 接口，方便进行第三方的统一管理。提供完善

9、的性能监控机制，不仅实现对控制器、LUN、 Cell、RAID、硬盘等各个层面的性能监控，还能提供丰富的 性能报表。（八）开放式数据存储平台创新性地采用“开放式数据存储平台（ODSP, Open Data Storage Platform）,能够通过接口开放、规格功能定制、行业 特性开发移植等方式，将存储系统真正与用户业务系统无缝 融合，使存储不再是一个传统的“数据存取黑盒子”。在硬件平台上，基于Intel最新平台的模块化设计，不仅能 够按需配置组件，而且能够提供硬件接口卡的定制；在软件 架构上，能够提供开放的编程接口(API),支持功能特性植入 和二次开发；在管理接口上，实现集中式图形化管理

10、，并提 供完善的命令行界面/SNMP/WebService接口。(九)全系列产品兼容，平滑升级基于ODSP统一软件平台，可与全系列产品兼容，并且支 持平滑升级。通过更换控制器，中低端产品向上平滑升级， 可平滑升级到更高产品档次，升级过程中无需数据迁移，有 效保护用户投资。1.5 NVR存储设计1.5.1 架构图NVR1. 5. 2功能特点（一）标准化图像编码格式标准SVACH.264MPEG-4SP/ASPMJPEG网络通讯协议标准ONVIFPSIA产品标准化（二）关键功能前端设备管理支持市场上众多品牌的网络摄像机；支持高清网络摄像机的接入；支持ONVIF, PSIA协议的网络摄像机接入；自动

11、搜索网络摄像机；支持即插即用；方便的网络摄像机管理功能：修改IP地址、参数配置、事 件管理、校时等。录像和存储管理支持盘组管理、支持冗余录像；支持录像文件的锁定和硬盘“只读”属性的设置；支持“事件” “定时” 2套录像参数设置；不同通道可以设定不同的录像保存时间；支持预录和延时录像；支持本地存储（SATA硬盘）；支持ESATA扩展；支持网络存储：NAS、IP-SAN；硬盘人性化安装设计，便于安装和拆卸；支持一键备份功能。网络功能支持WEB浏览器、客户端软件和手机远程访问；支持远程回放（视频点播），远程备份，远程预览（流媒 体转发），参数配置等功能；支持TCP、UDP、RTP、SADP、NTP、

12、SMTP、NFS iSCSI等多种网络传输协议；提供SDK,供第三方开发。本地预览、回放功能支持HDMI, VGA, CVBS显示输出；支持事件检索、回放；支持同步回放；支持倒放；支持多画面预览分割。报警联动及其他功能统一管理网络摄像机的报警事件，包括：移动侦测，10 报警，遮挡，视频丢失等；报警事件触发联动动作：上传中心，邮件，报警提示音,联动PTZ,报警输出，触发录像；便捷的云台控制，3D定位；电子放大功能。应的NVR设备中进行存储，前端监控资源可利用监控设备自 带存储或挂接磁盘阵列的方式存储视音频信息，保证联网系 统对前端存储的统一管理、查询和调用。各分局可根据本单位的情况自行选择以上两

13、种存储方式 的一种。录像存储编码格式：H.264,在2014年10份之后招标的分 局必须同时采用支持SVAC和H.264的视频编解码标准。1.3存储容量和传输网络带宽要求1. 1080P监控图像，码率可按8Mbps （25帧/s）估算。2 .监控点和存储设备直接的传输网络带宽，应至少大于 所有需存储监控点的码流总和的1.25倍。即带宽要求N监控点 数x码率x 1.25。3 .公安部门可控的一类视频图像信息保存时间应不小于 30天，重要视频图像信息作长期保存。4 .存储设备的容量大小，应大于所有需存储监控图像空间总和的1.2倍。即存储空间要求（Byte） N监控点数x码率x 3600 x24 x

14、 存储天数/ 8 x 1.2。1.4 IP-SAN存储设计1.4.1 架构图核心交换机存储服务器存储服务器以太网交换机以太网交换机IP-SANIP-SAN采用双链路冗余架构，避免出现单点故障，存储服务器 和IP-SAN磁盘阵列可以根据前端摄像机的数量和需保存的 图像容量横向扩展，利于保护投资。1. 4. 2功能特性（一）高性能体系架构在架构设计上，采用大量业界先进的技术，包括大容量 缓存扩展、PCI-E2.0、SAS2.0、SSD等，构建高性能的存储 平台。(1)高带宽总线技术PCI-E2.0技术：在每个控制器的内部，采用16个PCI-E2.0通道。单个PCI-E2.0通道的带宽为5.0Gb/

15、s, 16个PCI-E2.0通 道的总带宽达到80Gbps。采用多条PCI-E 2.0总线连接前端主 机通道、后端硬盘通道及缓存镜像通道，保障整个系统端到 端的性能匹配。SAS2.0技术：SAS技术近几年在带宽、稳定性、兼容性、 效率等方面都超越了FC技术，已经成为存储阵列的主流架 构。而SAS 2.0技术的成熟商用，使得SAS的领先优势更为明 显。在SAS 2.0标准中，单个SAS通道的带宽达到6Gbps,四 路宽端口的带宽达到24Gbps。采用SAS 2.0技术构建后端硬盘 架构，每个控制器自带2个四路SAS宽端口，总带宽达到 96GbpSo(2)大容量智能缓存管理缓存调度是存储阵列的核心

16、机制，也是影响存储控制器 性能的最主要因素之一。由于技术上的限制，传统存储阵列 的缓存容量小，扩展困难，而且调优管理非常复杂。在云计 算环境下，存储的并发I/O访问量快速增长，数据存取热点变 动频繁，对存储缓存的容量要求也急剧增长。与此同时，大 容量缓存对于存储的缓存管理也提出了更高的要求。在支持大容量缓存的同时，采用业界领先的智能缓存管 理机制，大大提升了缓存的效率。容量按需配置：缓存大小是决定存储阵列档次的重要标 准，通过增加缓存能够显著的提升存储性能。在缓存大小上, 支持8-64GB的灵活配置，用户可根据实际的应用需求来选 择。相对于采用更高的产品型号来增加性能的传统方式，这 种通过扩展

17、缓存来提高性能的方式，具有更高的性价比。全局智能调度：采用智能缓存调度机制，对全局性缓存 进行管理。不仅单个控制器内的读、写缓存可根据实际情况 动态调整，而且两个控制器的缓存也无需对称分配，以充分 发挥控制器的性能。在具体调度策略上，读、写缓存被划分 为预留、共享、突发三大区块，以满足LUN的实时变化的性 能需求。在这种机制下，LUN在大压力下获得大缓存空间， 在小压力下获得小缓存空间，既保证单个LUN不存在性能瓶 颈，也使得整个系统的缓存使用非常高效。数据安全可靠：在缓存数据的安全性上，不仅采用了缓 存镜像机制，而且具备掉电保护功能。在外部电源故障的情 况下，写缓存里的数据能够被下刷保存到存

18、储阵列的前四块 硬盘(保留硬盘)里。当供电恢复后，能够从保留硬盘中将 数据恢复回来。(3)高性能SAS硬盘SAS硬盘技术：SAS硬盘是硬盘领域的一次技术变革。 SAS硬盘在继承SCSI硬盘稳定、可靠性等优点的基础上，还 具备大量新的特性，比如6.0Gb接口速率、双冗余接口、全 双工模式、兼容SATA硬盘等。由于这些优势，SAS硬盘已经 成为了主流的硬盘技术，并且将服务器、存储阵列两个不同 领域的硬盘进行了统一。如今的SAS硬盘不仅同时支持 15000/10000/7200转三种速率，而且还支持2.5/3.5二种尺寸， 给用户带来了更多的选择。（二）基于Cell的智能资源管理Cell,形象称之为

19、“细胞”，指带“活性”的数据单元， 是设备进行存储资源管理的基本单位。采用Cell机制从数据 块底层改变了传统的卷（LUN）管理机制，并在此基础上构 建了完全的存储虚拟化架构，实现了资源的精细化管理和弹 性调度。传统意义的存储逻辑资源管理是以卷（LUN）为基本的 操作单元。LUN、RAID、硬盘三者是串行关系，一旦LUN 分配之后，LUN所在的空间就被牢牢固化到具体的RAID类 型和硬盘之上，不仅性能、容量难以扩展，而且配置改动困 难。任何一次资源配置的改动都是“伤筋动骨”，最严重的 情况是整个应用需要重做。ICMT （Intelligent Cell Management Technolog

20、y,基于Cell 的智能资源管理技术）是宏杉科技的一项创新技术。采用 ICMT技术后，LUN所对应的不再是一整块的RAID空间，而 是由多个Cell组成的一个逻辑空间。LUN不关心Cell采用的是 何种的RAID方式，也无需知道Cell所在的实际位置。以Cell 为核心来进行逻辑资源的管理，彻底破除LUN与RAID、Disk 之间的捆绑关系，在存储阵列内部形成完全的虚拟化架构。容量弹性配置：初始空间分配时，系统自动在Cell池中获 取存储空间，无需管理员指定。此后，再通过自动精简配置 技术实现空间的自动增长。比如：应用系统需要1TB的逻辑 空间，存储阵列初始只为其分配500GB的物理空间，当应

21、用 的实际容量接近或达到500GB时，会按照预设策略为应用系 统分配新的物理空间，比如再分配200GB,使得实际的物理 空间达到700GB。通过ICMT和自动精简配置技术，应用系统 只需向存储阵列提出空间需求，而不关心资源的空间限制和 物理位置，由存储系统自动进行容量的弹性配置和管理。自动分层存储：采用ICMT技术后，LUN与RAID、硬盘 之间没有绑定关系。通过基于Cell的数据拷贝和迁移，可以 依据数据的访问频度，实现数据在不同的硬盘介质上的自由 流动，从而实现自动的分层/分级存储。比如对于热点的数据, 将其放置在SSD硬盘上；对于非热点的在线数据，将其放置 在高速SAS盘上；对于归档/备

22、份数据，将其放置在低速SAS 盘上，并将其休眠。通过ICMT和自动分层存储策略，彻底 解决动态数据热点的性能问题。（三）创新的CRAID技术传统的RAID机制是以硬盘为基本的操作单元，当硬盘内 出现少量坏块后，整块硬盘会被作为问题硬盘“踢”出RAID 组，然后在热备盘上对整块硬盘的数据进行重建。随着硬盘 容量的急剧增大,这种粗颗粒度的RAID机制遇到了巨大的挑 战，不仅数据重建过程漫长，而且会消耗大量的系统资源。 例如，1块2TB的SATA硬盘的RAID5重建时间，在无流量压 力的情况下需要20个小时，在有流量压力下需要数天甚至超 过一个星期的时间。CRAID （基于Cell的RAID技术）是

23、在RAID机制上的一项 创新技术。在CRAID环境中，建立传统的RAID组之后，系 统会再将RAID空间划分成一个个的小数据块，称之为Cell, 然后以Cell为单元进行资源的管理。比如当硬盘内出现部分 数据坏块时，其影响的只是坏数据块所在的Cell,系统只会 针对这个Cell进行数据重建，而硬盘的其它数据部分不会受 到影响。CRAID通过Cell来实现对硬盘的精细化管理，不仅 提高了对硬盘故障的容忍度，而且将数据重建的效率提高了 数倍，具体包括：同一RAID组允许多块硬盘出现介质故障：在RAID组内， 只要同一Cell内的两个数据块不同时出现故障，RAID组允许 多块硬盘发生介质损坏，而数据

24、不会丢失。容忍任意三块磁盘物理故障：传统RAID方式，RAID5/6 的磁盘利用率较高，但数据丢失风险较大，RAID5只允许坏1 块硬盘，RAID6只允许同时坏2块硬盘；相对之下，RAID1/10 等安全性较高，但空间使用率只有一半，并且同为镜像的两 块硬盘一旦同时出现物理故障，数据同样丢失。在保证数据 安全、磁盘空间使用率和性能的基础上，CRAID2.0技术， 打破了传统RAID技术的瓶颈限制，采用三重数据校验机制, 可允许同一个磁盘组中任意三块硬盘出现整盘物理故障，数 据不丢失。只重建数据Cell：如果硬盘出现严重故障（比如物理故障） 需要数据重建时，CRAID只对已有数据的Cell进行重

25、建，空 闲Cell不重建。局部重建：如果硬盘发生暂时性故障（比如被拔出后快 速插回），CRAID只重建数据发生变化的Cell,不对整个硬 盘进行重建。快速重建：如果硬盘发生不完全损坏（存在部分介质错 误），CRAID只对发生介质错误的Cell进行校验重建，其它数 据通过拷贝的方式重建。（四）完善的硬盘安全策略传统意义的存储安全，主要关注系统冗余性、数据保护 二个方面，对硬盘安全的关注度不高。但是，据统计，存储 系统的硬件故障90%以上都是由硬盘故障引发的。可以说， 硬盘的安全才是存储安全的根本。在硬盘安全方面，建立了一整套完善的机制，通过主动 式硬盘诊断中心（IDDC）,在硬盘检测、故障修复、故障处 理三个环节实现了对硬盘故障的主动预防、快速修复和减少