高清视频存储下的监控模式

文 | 巴丽娟

视频监控系统作为人类视觉在空间和时间两个维护的延伸，落到实处即为：实时的看和控是视觉在空间上的延伸，录像的存和查则是视觉在时间上的延伸。因此高清模式下监控录像的存储、检索和回放，在监控系统的建设和使用中，占据着举足轻重的地位。

　　如今的监控模式，从模拟来到数字，码流也从模拟的CIF来到了高清时代，在高清存储模式下如何部署更加完善的监控解决方案是大家思考的首要问题。

高清存储环境下，传统文件存储的弊端

　　存储设备在业界有着非常广泛的使用，大都是采用文件或者是数据库等结构化的数据形式，但是监控视频存储采用传统的文件形式，特别是面对高清视频存储时，并不是很合适的。

　　因为采用文件形式对视频数据进行存储，只是把DVR的存储模式简单的移植到了专业的存储设备上来，DVR受限于较低的处理能力，为了便于对本来就不多的录像数据进行管理，自然而然的就采用了性能效率都不太高但是消耗处理资源很少的文件系统，这样，一般的监控厂家就一脉相承的把文件存储方式转移到了集中存储中来了。

为什么说文件存储方式不适合高清模式下监控视频存储呢？
　　这是由监控视频的特点决定的，与传统的文档数据、数据库数据不同，高清监控视频“无头无尾”，随时间的延续线性增加，属于非结构性数据，以流的模式存在。强行将“高清流”切片成一个一个的文件形式，会带来这样那样的问题：

　　容易形成图像丢失
　　假假设以5分钟的图像为一个文件，那么假如当存储到2分钟的时候，系统发生故障，已经存入的2分钟历史图像由于并没有形成一个完整的文件（还需要3分钟的图像存储才能形成一个完整文件），并没有存入存储设备中去，这样就丢失了2分钟的历史图像，往往是这2分钟内发生的事件导致了故障的发生，却没有记录下来，这是监控系统无法容忍的。

录像的查询效率低下
　　如果需要马上知道当前时间前一瞬间发生了什么事件，但是由于没有达到文件形成的时间长度，所以无法立即查看当前录像。解决这类问题的直接方法是缩短文件的时间段，比如1分钟一个文件，甚至半分钟、15秒一个文件，这样就会带来另外一个问题，形成大量的磁盘碎片，浪费大量的空间——我们知道PC机中的小文件越多，空间浪费就越严重。而且在调用存储录像的时候，需要频繁的打开关闭文件，降低了读取效率，写入也存在同样的效率问题。

　　作为非结构化数据的高清监控视频，我们把它进行纯粹的非结构化存储——就象传统录像带存储一样，用流的方式进行记录——怎么样呢？这样又会带来检索的问题，如果以流的方式存储，那么磁盘空间就无法索引，只能通过时间进行线性检索。如果是磁带存储，那这样做是唯一的方法，而磁盘是可以通过“磁盘、磁道、簇”进行三维检索的，通过时间来进行线性检索就极大的降低了检索效率，造成了资源浪费。

流媒体服务器成为整个系统瓶颈
　　文件格式的存储大部分都是由流媒体服务器转存的方式进行的。单台流媒体服务器的硬盘配置是有限的，不能无限扩展及延伸，所以单台流媒体服务器的处理性能是一定的，和前端码流成反比，即前端码流越小，流媒体服务器能处理的路数越大，当前端码流步入高清时代时，单台流媒体服务转存的录像则变小，当整个系统中的前端路数一定是，码流越大，流媒体服务器的处理路数越少，则配置的台数约多，带来的商务成本压力越大。

　　传统文件系统的文件碎片问题
　　传统文件系统随着长时间反复的写入覆盖，会出现磁盘碎片问题。文件碎片的产生会导致系统性能下降，可用存储空间减少等问题，对于高清监控系统，这是致命的缺陷，它会在无预兆的情况下出现无空间可存储或被覆盖，有可能在夜间、也有可能在中午，导致的后果是录像丢失或者存储系统崩溃。所以传统的此类系统需要定时磁盘整理，甚至停机检修重新格式化磁盘文件系统。

宇视（Uniview）高清存储监控解决方案

　　Uniview针对高清存储模式，提出了自己的“iSCSI块直存”监控存储解决方案：

iSCSI“块直存”技术
　　Uniview将iSCSI块存储的存储方式引入监控中，从而有效的解决了流媒体服务器引入的存储的性能、可靠性以及检索效率的问题。

　　当监控点的图像需要进行存储时，前端编码设备或高清IPC与存储设备建立iSCSI连接，然后直接采用数据块的方式将媒体数据写入存储设备中。

　　通过这种方式，监控媒体数据的存储不需要转换为视频文件，也不需要流媒体服务器，前端IPC直接写入到后端存储，实现了“iSCSI块直存”，从而有效的规避了引发“哑铃效应”的文件系统问题和流媒体服务器性能瓶颈问题。特别适用于高清存储的模式，只需要根据容量计算出对应的存储，其他部件无需增加，无流媒体服务器瓶颈，更吻合高清模式。

多重部署模式
　　支持前端存储、中心存储以及分布式存储模式，不论是模拟改造，还是新建IP监控专网，都可以适应相应的应用场景。

存储录像统一管理
　　UNIVIEW引入了数据管理单元，通过全局性的资源统一划分和调度，实现数据的全局性管理，可实现存储录像资料物理上分散、逻辑上统一管理。

　　同时，还能可以实现存储设备的即加即用，存储设备加入到组网后，只需要向管理平台进行注册，无需其他设备加入。

录像资料的秒级检索
　　对媒体数据的存储和检索回放等都是直接通过iSCSI数据块操作完成，可实现对历史图像的随时回放及精确到秒级的检索，满足安防应急响应的监控需求。

高可靠存储保护技术

前端缓存补录
　　当系统采用后端集中存储方式，如果网络线路故障时，前端的编码设备（编码器/IPC）可通过SD卡实现录像缓存，待网络恢复时自动补录到后端存储设备。

超级RAID技术
　　多磁盘故障及自动修复：独有的硬盘容错处理算法，在阵列多个磁盘错误的情况下，仍然保证业务可持续，并具有自动修复故障扇区的能力。

　　RAID的无感知重建：集中的视频存储量巨大，其对应的存储硬盘个数也越来越多，面对多个机柜的硬盘，如何准确的定位故障硬盘，防止误拔盘带来的RAID重建？宇视科技推出的RAID无感知重建，能屏蔽硬盘10分钟内硬盘误拔的时间，减少RAID重建带来的性能影响，提高设备的整体可靠性。

存储的N+M保护
　　监控图像在存储过程中，当出现存储卷损坏、存储设备损坏的情况时，可由备份的存储系统直接接管，进行冗余存储，以实现数据的可靠性保护。无论视频数据在原有存储设备还是备份存储设备，均可以实现统一管理和调度。

存储设备的高可靠
　　UNIVIEW自主知识产权的IP存储设备，支持RAID 0、1、5、6、10等RAID级别，提供多种热备盘（Hot spare Disk）安全保护机制。