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监控行业里的IP存储何去何从
2014/1/9 13:56:00      来源:《中国安防》    作者:巴丽娟
    通常IP监控系统由如下五部分组成:视频采集和编码、视频传输、视频查看及视频IP存储。IP存储作为监控系统的末端载体,其重要性毋庸置疑。并且在全高清的大背景趋势下,存储在整个系统中的比重越来越大,其商业价值也越来越引起各大厂商的重视。

前言

随着大型平安城市“3111工程全球眼、“平安校园”等项目的开展、安防产业在国内取得了迅猛发展,视频监控已被广泛应用到各行各业,同时安防技术也不断的进行着变革:从模拟监控到数字监控,再到网络监控,相对应的视频存储设备也由最早期的DVR衍变成NVR,再到集中存储。

通常IP监控系统由如下五部分组成:视频采集和编码、视频传输、视频查看及视频IP存储。IP存储作为监控系统的末端载体,其重要性毋庸置疑。并且在全高清的大背景趋势下,存储在整个系统中的比重越来越大,其商业价值也越来越引起各大厂商的重视。据IMS Research2010年全球视频监控系统企业、IP存储市场》报告显示,2013年全球视频监控系统企业的IP存储市场总额将超过25亿美元。蛋糕触发的竞争将异常激烈。

视频监控中常用的存储技术

1DVR存储

在视频监控业务初期,大多项目属于小型工程,编解码器内部存储――DVR存储,是目前最常见的一种存储模式,编解码器设备直接挂接硬盘,最多可带8盘硬盘。由于编解码设备性能的限制,一般采用硬盘顺序写入的模式,无RAID冗余技术来实现对数据的保护。随着硬盘容量的不断增大,单片硬盘故障导致关键数据丢失的几率在同步增长,且DVR性能上的局限性也影响了图像数据的共享及分析。

这种方式的特点是:价格便宜使用方便,通过遥控器和键盘就可以操作,且适合于小规模、分布式的部署。

2CVR/NVR存储

DVR主要应对的是模拟设备,在数字全高清的发展趋势下,模拟向数字的转变过程中,NVR应运而生,其架构同DVR存储方式类似,都是前端统一管理到DVRNVR上,目前以2-16槽位的设备为主,可靠性上相对DVR上有较大改进,支持多种RAID模式及热备方式。

这种方式的特点延续了DVR的特点,且在其基础上在可靠性及容量上有了较大发展,适合中小规模的分布式部署,且对网络传输压力较小。

现阶段NVR的产品形态主要分为两类:一类是低槽位的嵌入式架构,第二类是16槽位及其以上的X86架构。

3)集中存储

集中存储的本质是后端存储,一般分为单中心集中部署模式和多中心分布式部署模式。单中心集中部署模式是指所有视频图像通过网络传送到中心,统一进行视频的管理、解码显示及存储。该模式的优点是图像集中、安全性高、管理方便,但却对网络要求非常高,对存储的性能及容量要求高。

多中心分布式部署的多中心管理模式,即每个中心都部署存储设备,根据录像的重要程度进行分级存储,该方式能大大缓解网络带宽的压力,数据图像安全性高,对存储的容量需求依旧旺盛。

对于如上提及的两种模式,对存储设备本身而言,没有本质的区别,对于存储SAN设备而言,SAN一般分为FC SAN IP SAN,其本质在于传输的不同。

从传输层看,光纤通道的传输采用其FC协议,iSCSI采用TCP/IP协议。FC协议与现有的以太网是完全异构的,两者不能相互接驳。因此光纤通道是具有封闭性的,而且不仅与现有的企业内部网络(以太网)接入,也与其他不同厂商的光纤通道网络接入(由于厂家对FC标准的理解的异样,FC设备的兼容性是一个巨大的难题)。因此,对于以后存储网络的扩展由于兼容性的问题而成为了难题。而且,由于FC协议的特性,网络建成后加入新的存储子网时,必须重新配置整个网络,这也是FC网络扩展的障碍。

iSCSI基于的TCP/IP协议,它本身就运行于以太网之上。TCP/IP网络设备之间的兼容性已无需讨论,无数网络设备厂商提供的网络设备是最好的佐证。从网络管理的角度看,由于支持TCP/IP的设备对协议的支持一致性好,即使是不同厂家的设备,其网络管理方法也是基本一致的。经过这些年的努力,虽然大量的网络管理人才已经掌握了TCP/IP网络的知识,但是,由于其管理采用了专有的软件,运行FC协议的光网络,其技术难度相当大,需要专门的管理人员,且培训费相当高昂。

FC运行于光网络之上,其速度是非常快的,现在已经达到了8G的带宽,这也是它的主要优势所在。今天的千兆以太网已经在普及之中,这也是基于TCP/IPiSCSI协议进入实用的保证。得益于优秀的设计,以太网从诞生到现在,遍及了所有有网络的地方,一直表现出非凡的生命力,在全球无数网络厂商的共同努力下,以太网的速度稳步提升,10G网络已经实际应用,100G网络呼之欲出,以太网的主要部件交换机路由器均已有100G级别的产品。随着产品的不断丰富,以及设备厂商间的剧烈竞争,其建设成本在不断下降,万兆网络的普及指日可待。当iSCSI10Gb的高速传输数据时,基于iSCSI协议的存储技术因为其标准化、低成本接入、高可靠、扩展性及易管理性等多方面的优势被视频监控厂商所认可,也被广泛的应用在大规模集中部署的监控系统里。

分布式部署和集中式部署都能进行集中式管理,尽管物理上是分布式的,但在逻辑上都能实现集中管理,这样既能因地制宜地进行存储设备的部署,简化部署的复杂性,大大缓解网络压力的同时也释放了管理人员的工作量,能在中心对所有设备、存储空间及录像进行逻辑管理。同时,当有新的监控需求时,存储设备还有部分冗余空间,只需要增加前端设备即可,无需单独增加存储设备及资源。当大规模进行点位的新增,需要增加存储设备时,可进行存储无缝扩容,满足重要录像的存储增长。

在监控业务的实际应用中,涵括的模式两种:NASSAN

NASNetwork Attached Storage—网络附加存储)是指连接在网络上,具备数据存储功能的设备,传输的协议有CIFSNFS,是一种文件共享服务。拥有自己的文件系统,通过NFSCIFS对外提供文件访问服务。

NAS包括存储器件(例如硬盘驱动器阵列、CDDVD驱动器、磁带驱动器或可移动的存储介质)和专用服务器。专用服务器上装有专门的操作系统,通常是简化的unix/linux操作系统,或者是一个特殊的win2000内核。它为文件系统管理和访问做了专门的优化。专用服务器利用NFSCIFS,充当远程文件服务器,对外提供文件级的访问。

NAS的优点:

n  可以即插即用。

n  通过TCP/IP网络连接到应用服务器,可以基于已有的企业网络方便连接。

n  专用的操作系统支持不同的文件系统,提供不同操作系统的文件共享。

n  经过优化的文件系统提高了文件的访问效率,也支持相应的网络协议。即使应用服务器不再工作了,仍然可以读出数据。

NAS设备的特性和监控业务对存储的需求非常吻合,业界主流的监控存储方式还是以文件存储为主,NAS天然支持的就是文件,故NAS设备也是监控配套的存储设备。由于NAS的本质是文件类的存储和传输,注定了NAS设备的固有缺陷稳定性问题。市面上的主流NAS设备,基本都是在Linux开源的基础上进行的部分特性的开发和整合,由于其技术和门槛和稳定性问题,NAS设备在监控行业里并未广泛推广。

NAS设备使用的场合受到限制,注定IP SAN是大规模存储时的主流款型,各大厂商对IP SAN的竞争也日益白热化。由低端的工控机厂商生产的工控机设备的也大量充斥着市场。如何衡量IP存储的优劣?笔者认为该标准不单单涵括产品,还和售后保障及稳定性密切相关。

SAN的模式有两种:一种是FC SAN(前面已有介绍),另一种是IP SAN。将数据块和iSCSI指令通过TCP/IP协议承载,通过千兆/万兆专用的以太网络连接应用服务器和存储设备,这样的解决方案称为IP SAN


IP SAN继承了IP网络的优点:

n  实现弹性扩展的存储网络,能自适应应用的改变。

n  已经验证的传输设备保证运行的可靠性。

n  以太网从1G10G及更高速过渡,只需通过简单的升级便可得到极大的性能提升,并保护投资。

n  IP跨长距离扩展能力,轻松实现远程数据复制和灾难恢复。

大量熟悉的网络技术和管理的人才,通过减少培训和人力成本,将以太网的经济性引入到存储以降低用户总体拥有成本。

综合如上对存储技术的分析,总结表格如下:

NAS

FC SAN

IP SAN

表现形式

基于IP存储设备,

提供文件级服务

基于FC的存储设备,

提供块设备级服务

基于IP存储设备,

提供块设备级服务

稳定性

可扩展性

较高

共享

距离

配套设备

以太网卡

以太网交换机

光纤通道卡、

光纤通道交换机

以太网卡、

以太网交换机

商务

中低

中低

结语

存储设备是在监控的实际应用中,也会存在部分问题,如无缝的横向扩展、基于业务的负载均衡、对于旧设备的无缝虚拟化等,现有的存储厂商也都在持续不断的进行技术的优化和改进,随着云存储、大数据的技术推进,我们期待着最真实、完全虚拟化、自动并分离的云存储方案应用于视频监控解决方案。

编辑:许萌
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