視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)化史

　　除了上帝，誰(shuí)都離不開(kāi)數(shù)據(jù)，所以，大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)。同時(shí)，隨著IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展和視頻監(jiān)控?cái)?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、高清化、 智能化的逐漸成熟，視頻監(jiān)控前端攝像機(jī)視頻采集技術(shù)也在飛速發(fā)展，從早期的10萬(wàn)像素到今天的200萬(wàn)、500萬(wàn)像素，視頻清晰度越來(lái)越高，視頻畫(huà)面中的 信息量也越來(lái)越豐富。作為安防視頻管理系統(tǒng)信息的最終集散地，存儲(chǔ)技術(shù)引發(fā)了行業(yè)變革。那么，追根溯源，我國(guó)視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)，經(jīng)歷了哪些變革呢？

　　被遺忘的存儲(chǔ)記憶

　　第一代存儲(chǔ)是早期的監(jiān)控系統(tǒng)采用的VCR存儲(chǔ)，VCR存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)了最基本的記錄功能或記憶功能。這個(gè)存儲(chǔ)技術(shù)在2000年初較為盛行，韓國(guó)品牌為主，國(guó)內(nèi)企業(yè)較少涉足。由于年代較于久遠(yuǎn)，而且磁盤(pán)存儲(chǔ)的諸多不足，在這里不做詳細(xì)介紹和點(diǎn)評(píng)。

　　從寵愛(ài)到非主流

　 　第二代的存儲(chǔ)是DVR，DVR產(chǎn)品的出現(xiàn)讓人們眼前一亮，DVR采用數(shù)字化視頻圖像處理方式，并應(yīng)用了計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，視頻存儲(chǔ)在硬盤(pán)上，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ) 的數(shù)字化，錄像很容易在各種數(shù)字介質(zhì)上轉(zhuǎn)移和復(fù)制，而視頻的質(zhì)量不會(huì)因此有任何的降低。另外，DVR的存儲(chǔ)也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的管理。從DVR開(kāi)始，引爆 了當(dāng)時(shí)中國(guó)安防的數(shù)字化升級(jí)浪潮。杭州出現(xiàn)的上市部落那幾家企業(yè)，都是從DVR產(chǎn)品開(kāi)始企業(yè)的技術(shù)與資金的原始積累。就到目前為止，DVR仍有市場(chǎng)。不 過(guò)，從寵愛(ài)到邊緣化，只能說(shuō)安防的演進(jìn)之路，它算是一個(gè)見(jiàn)證者。

　　并駕齊驅(qū)的雙雄之爭(zhēng)

　 　第三代存儲(chǔ)，這里一直存在爭(zhēng)議，有人說(shuō)NVR，有人說(shuō)是IP存儲(chǔ)。其實(shí)這兩種存儲(chǔ)都是視頻存儲(chǔ)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)階段，都可以歸納為網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)。現(xiàn)在很多用 戶和工程商將網(wǎng)絡(luò)和高清等同了，其實(shí)這是概念的錯(cuò)位，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)最重要的不是解決網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，而是解決高清的問(wèn)題。早期的IPC確實(shí)是解決網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，模擬 系統(tǒng)無(wú)法讓終端的客戶控制最前端的攝像頭，所以IPC誕生了，隨著IPC的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)2012年之前只有網(wǎng)絡(luò)才是解決高清的最好的方式。所以才導(dǎo)致很 多人誤將高清和網(wǎng)絡(luò)混淆了。這樣我們就很清晰的認(rèn)識(shí)到第三代存儲(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，用網(wǎng)絡(luò)手段解決了高清的問(wèn)題。

　　網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)最為常見(jiàn)的就是 NVR和SAN，前者是由DVR發(fā)展而來(lái)的，DVR接模擬攝像頭，改為接網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)就是NVR了，所以NVR集成了 DVR的各種技術(shù)，表現(xiàn)出產(chǎn)品非常成熟和穩(wěn)定，非常適應(yīng)安防行業(yè)。NVR這個(gè)概念有蘇州科達(dá)提出，2008年當(dāng)時(shí)是一石激起千層浪，引發(fā)行業(yè)其他巨頭研發(fā) 混合DVR與之抗衡。就目前應(yīng)用而言，NVR自身技術(shù)也在升級(jí)，完全可以適合于小型高清項(xiàng)目應(yīng)用。

　　IPSAN在安防行業(yè)出現(xiàn)也較早，在 2005年到2011年之間，仿佛最早的集中存儲(chǔ)方案，IP-SAN是存儲(chǔ)的唯一選擇。而2011年之后，IPSAN同門(mén)師兄（FCSAN誕生早于 IPSAN），F(xiàn)CSAN在安防耀世而出，開(kāi)始了征程。與IPSAN相比較，優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。

　　其一，能大幅提高系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定性。一般來(lái) 說(shuō)IPSAN監(jiān)控存儲(chǔ)設(shè)備的磁盤(pán)控制器不是采用FCSAN存儲(chǔ)設(shè)備中的硬件RAID芯片+中央處理器的結(jié)構(gòu)，而是采用每個(gè)磁盤(pán)柜中分為多個(gè)磁盤(pán)組，而每個(gè) 磁盤(pán)組由一個(gè)微處理芯片控制所有的磁盤(pán)RAID操作（采用軟件計(jì)算，效率較低）和RAID組的管理操作。這樣一來(lái)，每一次磁盤(pán)I/O操作都將經(jīng)過(guò) IPSAN存儲(chǔ)內(nèi)置的一個(gè)類(lèi)似交換機(jī)的設(shè)備從前端眾多的主機(jī)端口中讀取或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)，而這些操作都是基于IP 交換協(xié)議，其協(xié)議本身就要求每一個(gè)微處理芯片工作時(shí)需要大容量的緩存來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)包隊(duì)列的排隊(duì)操作，所以一般我們看到的IPSAN存儲(chǔ)都具有幾十個(gè)GB的緩 存。利用這個(gè)大的緩存區(qū)，IPSAN存儲(chǔ)在測(cè)試Cache的最大讀帶寬時(shí)可以獲得600，000IOPS甚至以上這樣高的值，但是這個(gè)值并不能真正說(shuō)明在 實(shí)際應(yīng)用中就能夠獲得好的性能。因?yàn)樵诰哂泻Ａ看鎯?chǔ)的時(shí)候，不可能所有的數(shù)據(jù)均載入到系統(tǒng)緩存中，這個(gè)時(shí)候就需要大量的磁盤(pán)I/O操作來(lái)查找數(shù)據(jù)，而 IP-SAN存儲(chǔ)所采用的SATA磁盤(pán)在這一塊切切性能非常弱，而且還涉及到一個(gè)在IP網(wǎng)絡(luò)上流動(dòng)的iSCSI數(shù)據(jù)向ATA格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的效率損失問(wèn)題。 也就是說(shuō)IP-SAN存儲(chǔ)存在一個(gè)緩存Cache到磁盤(pán)的數(shù)據(jù)I/O和數(shù)據(jù)處理瓶頸。而采用FC磁盤(pán)的FCSAN存儲(chǔ)設(shè)備就不存在這樣的問(wèn)題。通過(guò)2條甚 至4條冗余的后端光纖磁盤(pán)通道，可以獲得一個(gè)非常高的磁盤(pán)讀寫(xiě)帶寬，而且FC的磁盤(pán)讀寫(xiě)協(xié)議不存在一個(gè)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，因?yàn)樗麄儍?nèi)部采用的都是 SCSI協(xié)議傳輸，避免了效率的損失。而且FCSAN存儲(chǔ)設(shè)備由于光纖交換和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?，并不需要很大的緩存就能夠獲得一個(gè)好的數(shù)據(jù)命中率和讀寫(xiě)性 能，一般2Gb或者4Gb即可滿足要求。另外由于具備專(zhuān)門(mén)的硬件RAID校驗(yàn)控制芯片，所以磁盤(pán)RAID性能將比軟件RAID性能好很多，并且可靠性更 好。

　　其二，比IPSAN節(jié)省50%以上的項(xiàng)目建設(shè)成本，利于產(chǎn)品的再次升級(jí)或換代。FCSAN誕生于1991年（被美國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) 批準(zhǔn)通過(guò)），一直應(yīng)用在銀行、電信、廣電、證券交易所等高端行業(yè)，其中證券交易所是國(guó)家規(guī)定必須使用光纖存儲(chǔ)，在以往光纖核心技術(shù)都在國(guó)外的廠家手里，使 用成本很高。北京智慧倉(cāng)存儲(chǔ)技術(shù)有限公司在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)發(fā)RAID算法，設(shè)備不需使用RAID卡;同時(shí)穩(wěn)定支持用戶自購(gòu)的監(jiān)控級(jí)硬盤(pán)，是用戶購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用大幅降 低。而 IPSAN誕生于2001年，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的低端存儲(chǔ)，以往的應(yīng)用范圍也不是很廣，到了高清視頻廣泛應(yīng)用之后，才大規(guī)模使用，成本只有市場(chǎng)上最低價(jià)格 FCSAN的三分之一或四分之一。雖然IPSAN的千兆起步價(jià)格確實(shí)比較便宜，但今天的千兆以太網(wǎng)如果要在性能上與FCSAN一爭(zhēng)高下的話，必須全部升級(jí) 來(lái)達(dá)到下一代10G的速度才有可能與4GFCSAN相提并論。但目前來(lái)看，10G以太網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用在大型城域網(wǎng)骨干，10G桌面的以太網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品尚不 普及，10GIPSAN價(jià)格也遠(yuǎn)高于4GFCSAN。

　　最后，F(xiàn)CSAN解決了目前低端IPSAN存儲(chǔ)的主要技術(shù)問(wèn)題，如IPSAN常見(jiàn) 的科學(xué)技術(shù)缺失（光纖通道技術(shù)、RAID技術(shù)等），可以大大改進(jìn)存儲(chǔ)的安全性、穩(wěn)定性、磁盤(pán)兼容性和可維護(hù)性等。智慧倉(cāng)的FCSAN是嵌入式操作系統(tǒng)，一 般非嵌入式系統(tǒng)盤(pán)容為1GB，而智慧倉(cāng)只有其十分之一，安全性大為提高。如果是非嵌入式系統(tǒng)，故障率一般較高，抗以外破壞能力也弱，斷電等意外情況經(jīng)常會(huì) 導(dǎo)致系統(tǒng)重新啟動(dòng)或RAID不能正常組裝。我們的RAID技術(shù)除了經(jīng)濟(jì)性高還有較高使用壽命，獨(dú)有的配置方法可以保證多組RAID大量硬盤(pán)的運(yùn)行穩(wěn)定。此 外，在售后中可以簡(jiǎn)單更換整機(jī)而無(wú)需重新初始化RAID，提供安全性。

　　IPSAN到今天為止，最快的傳輸速度約為50MB/s，而FCSAN早已達(dá)到200MB/s，那么，對(duì)于需要超大帶寬的應(yīng)用方案，如視頻點(diǎn)播等，F(xiàn)CSAN就比較具有優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于一般的聯(lián)網(wǎng)、備份、資料庫(kù)等，兩者均可滿足。

　　當(dāng)然，在這個(gè)發(fā)展階段，NASDAS也有出現(xiàn)并贏得了小眾市場(chǎng)，畢竟非主流，不在這里介紹。

　　停在云端的存儲(chǔ)新未來(lái)

　 　云存儲(chǔ)，這個(gè)炙手可熱的新一代存儲(chǔ)方式，牽動(dòng)和行業(yè)神經(jīng)。提到先進(jìn)的存儲(chǔ)技術(shù)就不能不講到云存儲(chǔ)。這是一種具有很大誘惑性的存儲(chǔ)技術(shù)，云存儲(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)存 儲(chǔ)完全虛擬化，大大簡(jiǎn)化應(yīng)用環(huán)節(jié)，節(jié)省客戶建設(shè)成本，同時(shí)，提供更強(qiáng)的存儲(chǔ)和共享功能。云狀存儲(chǔ)中所有設(shè)備對(duì)使用者完全透明，任何地方、任何被授權(quán)用戶都 可以通過(guò)一根接入線與云存儲(chǔ)連接，進(jìn)行空間與數(shù)據(jù)訪問(wèn)。用戶無(wú)需關(guān)心存儲(chǔ)設(shè)備型號(hào)、數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)協(xié)議、應(yīng)用接口等，應(yīng)用簡(jiǎn)單透明。云存儲(chǔ)對(duì)使用者 來(lái)講，不是指某一個(gè)具體的設(shè)備，而是指一個(gè)由許許多多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器所構(gòu)成的集合體。使用者使用云存儲(chǔ)并不是使用某一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，而是使用整個(gè)云存儲(chǔ) 系統(tǒng)帶來(lái)的一種數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。所以嚴(yán)格來(lái)講，云存儲(chǔ)不是存儲(chǔ)，而是一種服務(wù)?？梢哉f(shuō)，云存儲(chǔ)是安防未來(lái)的主流，但目前國(guó)內(nèi)企業(yè)真正具備其技術(shù)的廠家較少， 還有許多完善之處，特別是與大數(shù)據(jù)的結(jié)合應(yīng)用。

　　值得一提的是，云存儲(chǔ)不僅僅是存儲(chǔ)，更多的是應(yīng)用。應(yīng)用存儲(chǔ)是一種在存儲(chǔ)設(shè)備中集成了應(yīng) 用軟件功能的存儲(chǔ)設(shè)備，它不僅具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，還具有應(yīng)用軟件功能，可以看作是服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備的集合體。而云存儲(chǔ)的基礎(chǔ)層基本上是SAN存儲(chǔ)，這些 SAN數(shù)量龐大且分布在多不同地域，如何實(shí)現(xiàn)不同廠商、不同型號(hào)甚至于不同類(lèi)型（如FC存儲(chǔ)和IP存儲(chǔ)）的多臺(tái)設(shè)備之間的邏輯卷管理、存儲(chǔ)虛擬化管理和多 鏈路冗余管理將會(huì)是一個(gè)巨大的難題，這個(gè)問(wèn)題得不到解決，存儲(chǔ)設(shè)備就會(huì)是整個(gè)云存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能瓶頸，結(jié)構(gòu)上也無(wú)法形成一個(gè)整體，而且還會(huì)帶來(lái)后期容量和性 能擴(kuò)展難等問(wèn)題。所以，云和SAN如何高效結(jié)合，是未來(lái)存儲(chǔ)技術(shù)提升的關(guān)鍵。

　　結(jié)束語(yǔ)

　 　對(duì)于當(dāng)下視頻監(jiān)控存儲(chǔ)技術(shù)，可以說(shuō)群雄逐鹿。我們看待存儲(chǔ)方式，不僅在于產(chǎn)品質(zhì)量，更為重要的是該存儲(chǔ)產(chǎn)品是否能和目前的行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，同時(shí)還能 顧及到未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，具有出色的兼容性。從目前來(lái)看，我國(guó)的安防市場(chǎng)，云存儲(chǔ)的應(yīng)用前景巨大，未來(lái)在以NVR、SAN為核心存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，存儲(chǔ)架構(gòu)也將 有相應(yīng)的改變。這是一個(gè)最好的時(shí)代，百花齊放才是春！