浅谈对数字监控图像存储模式的思考

摘要：城市的现代化建设和经济的快速发展，对公安系统的安防监控工作提出了许多新的要求和课题，建设一套技术先进、质量可靠、经济实用、方便管理的数字化网络监控系统，成为维护社会秩序、打击违法犯罪、保障公民生命财产、促进经济建设的重要手段。

关键词：安防监控；数字化监控系统；

图像存储模式

中图分类号：X924．3　文献标识码：A　文章编号：1006-3315(2011)12-176-001

计算机技术、网络技术、多媒体技术以及通讯技术的发展为现代城市实施数字化的网络监控提供了有力的技术保证和条件，而数字图像数据存储永远是绕不开的主题，如何高效、稳定、可靠地存储图像数据一直是监控系统的重中之重。

上个世纪70年代开始流行的闭路电视系统CCtv，其存储方式主要采用磁带机的存储方式，随着“平安城市”项目的展开，图像监控点位不断增加、完善，我们对于图像清晰度、画面细节的渴求也愈强烈。进入21世纪，一方面网络技术的兴起使数字图像数据可以便捷有效地实现共享和应用，另一方面编码前移的全IP化架构颠覆了原有模拟监控系统架构，突破了传统模拟摄像机在清晰度上的瓶颈，从而迈人数字图像监控高清时代。

随着安防技术的发展，模拟系统针对图像数据存储已经形成了以嵌入式DVR为核心的存储架构。嵌入式DVR一般采用分散式存储架构，将图像数据就近存储于各个监控汇聚中心，通过网络进行管理和调用数据，最大化整合各项资源。通过近十年的市场验证，嵌入式DVR很好地满足了传统模拟监控存储的核心需求——运行稳定、功能固定、数据安全、高性价比。

随着高清时代的到来，占用的网络带宽越来越大，存储空间也在大幅度增加，嵌入式DVR由于硬盘数量和容量的限制，已经无法满足工作需求。在监控系统IP化趋势下，通常网络存储架构有三类：DAS、NAS和SAN。

DAS，即直接数据存储，通过将磁盘阵列挂载在计算机上，该计算机将独享这些硬盘空间。这个类似于传统的存储方案，DVR将已编码的数据通过内部总线直接写入硬盘，区别是视频数据无需通过网络、光纤等传输介质就可以完成存储工作。当服务器在地理上比较分散，很难通过远程连接进行互连时或网络资源有限时，一般采用DAS的存储方式。

NAS，即网络附加存储。将磁盘阵列挂载在网络中，前端的编码器可以将已压缩的码流写入NAS中。

SAN，即存储区域网络。分为利用光纤传输的Fc SAN和网络传输的IP SAN。在采集、编码图像后，数据流通过一台存储服务器，将数据写入磁盘阵列中。

通过以上三者和图像数据存储需求的对比，不难发现，NAS和SAN采用集中式存储架构，主要优势体现在大容量硬盘空间、易扩展性和数据容错性(RAID技术)。NAS曾一度受到青睐，但在长期使用的过程中发现，由于采用“前端直写”的方式，NAS没有自身的文件系统，一旦前端设备发生故障，在实时数据受到影响的同时，历史数据也将无法查询。这个缺陷无法保证数据的安全性和可靠性，显然无法满足视频数据存储的基本要求。IP SAN与NAS相比。lP SAN拥有自己的文件管理系统，不会存在NAS在断开连接后查询不到历史数据的情况；但磁盘阵列的数据读写完全依赖存储服务器的封装、转发，因此，存储服务器的性能瓶颈将会局限整个系统的工作效率，相比于视频监控系统高带宽、持续读写、“写多读少”的特性，IP SAN的架构更适合数据库数据存储系统。

有部分厂商针对服务器瓶颈的问题，也提出了iSCSI直写的模式——即图像数据流不通过存储服务器的转发，直接由编码设备送人磁盘阵列。这种模式表面上看解决了服务器的故障节点风险问题，但是依然没有解决传输系统的高占用和故障节点风险问题。众所周知，在采用IP SAN结构的监控系统中，存储服务器和磁盘阵列几乎全部是安置在后端机房中心的。这种情况下，在网络结构规划中，所有的存储数据流几乎要经历接入、汇聚、核心三层交换机，如此使得交换机的压力剧增，且保持常年高流量运行。在全IP时代，带宽成为了稀缺资源，视频流连续24小时大码流、持续写入数据，IP SAN与NAS大集中存储的理念大大增加了系统负载和成本投入，且系统的稳定性也无法保证。不可否认，RAID技术大大提高了数据存储的容错性，但对于每小时675MB(4CIF分辨率)图像数据来说，几十KB甚至几百KB数据丢包不会给视频质量造成太大影响，反而会加大硬件负荷，降低工作效率，相比之下磁盘预分配技术、预警机制可以较低的硬件造价实现了更适合于图像监控行业的数据安全性。

在数字监控时代，是否能够将嵌入式DVR诸多优点和磁盘阵列大容量存储空间结合起来呢?在市场上主流的视频监控解决方案提供商中，已经有厂商提出了NVR DVR和磁盘阵列结合的产物。NVR使用多盘位磁盘阵列和嵌入式DVR的操作系统，其保留了DVR磁盘预分配技术、硬盘休眠、数字水印、简单实用等特点，并兼备了磁盘阵列硬盘盘位多、数据吞吐量大、高扩容性、支持流媒体转发等特点，很好地满足了数字监控系统对于图像数据存储的要求。

其实，NVR和IP SAN作为两种类型的存储架构，在未来将会更多的结合使用。例如卡口信息识别系统的建设，卡口识别数据、卡口图片数据、卡口图像数据都是系统重要组成部分，在设计系统的存储部分时，可以将大码流、持续写入的卡口图像数据存储于NVR中，分散存储于各个汇聚点；而小数据量、需要进行数据处理的卡口识别数据和卡口图片数据存储于中心IP SAN中。充分利用不同存储架构的特性，各显其能。在许多企业级图像应用的场合，由于其监控系统地理分布较为集中，传输系统成本低，采用ipSAN方案进行存储也可以和企业的其他信息化系统共享后台，不失为一种可行的解决方案；然而在对图像数据安全重视程度极高的行业应用中，利用分散存储、集中管理的模式进行系统建设，则是高稳定、低风险、高性价比的不二之选。

随着大量项目的推进建设，必将形成百花齐放的存储方案。没有最好，只有最合适，作为建设方，始终不迷信技术先进，始终选择适合于自己的方案才是真正的核心理念。