分布式存储在网络视频监控中的应用 - 安防知识网

在视频监控系统中，存储解决方案的选择对整个系统的架构、性能及稳定程度起着决定性的作用。本文以分布式存储、集中管理的思路为出发点，与大家共同探讨基于iSCSI技术的IP SAN来作为视频监控的存储解决方案的可行性。\r\n

在一个视频监控系统中，选择什么样的存储解决方案直接决定了整个系统的系统架构以及系统的性能和稳定程度，目前视频监控系统中的存储方案大致上有两种。

视频监控系统存储方案

一种是在摄像监控前端采用有一定存储容量(如1.2T)的DVR设备，所有需要的数据均保存在前端DVR的存储设备中，比较好的方案中，后台软件可以管理和维护多台的DVR设备，包括这些DVR设备的存储数据，如录像的转存、删除和回放等功能。这种方案中所有数据主要保存在DVR中，后台主要负责维护和必要的存储。另一种是在摄像监控前端采用DVR或者网络视频服务器，而存储主要在远端通过后台的PC或者服务器软件来将数据保存在后台的存储设备上。上述两种存储方案均有很多弊端，尤其当监控点很多，需要的存储量又很大的情况下，这些可能的弊端包括：由于存储分散导致难以维护；由于存储的专业程度不高导致存储的可靠性不高，进而导致整个系统的可靠性不高；存储的利用率不高；存储的扩展性不好。为了克服这些弊端，现在有推荐使用基于分布式存储、集中管理思路的、以及基于iSCSI技术的IP SAN来作为视频监控的存储解决方案，这个方案的主要特点包括： 1、分布式存储，集中管理； 2、基于iSCSI技术的IP SAN(Storage Area Network)； 3、流媒体网关可以作为存储解决方案的核心设备。

分布式存储，集中管理

在这个方案中，共有三级： 1、上级监控中心：上级监控中心通常只有一个，主要由数字矩阵、认证服务器和VSTAR Clerk软件等。 2、本地监控中心：本地监控中心可以有多个，可依据地理位置设置，或者依据行政隶属关系设立，主要由数字矩阵、流媒体网关、iSCSI存储设备、VSTAR Recorder软件等组成；音视频的数据均主要保存在本地监控中心，这就是分布式存储的概念。 3、监控前端：主要由摄像头、网络视频服务器组成，其中VE4000系列的网络视频服务器可以带硬盘，该硬盘主要是用于网络不畅时，暂时对音视频数据进行保存，或者需要在前端保存一些重要数据的情况。在图1的方案中，VSTAR Recorder是一个Server软件，负责分布式存储；VSTAR Clerk是一个Client软件，通过Client/Server方式，可以对所有的存储进行集中管理。每个VSTAR Recorder软件可以管理多台视频服务器，而每个VSTAR Clerk依据权限可以登录到每个VSTAR Recorder上，从而达到集中管理的目的。本地监控中心的存储设备也可以用一台服务器，带SCSI磁盘阵列的形式，但由于服务器的网络收发性能有限，从而影响整个存储系统的性能，因此有建议选用专业的iSCSI存储设备。

基于iSCSI技术的IP SAN

iSCSI原理简介

这是由IETF开发的一种基于存储网络的新的Internet协议，其原理是将SCSI命令通过IP网络传输，这样就可以使在网络上传送数据更加便利，而且可以实现远程存储管理。 iSCSI使标准的SCSI命令能够在TCP/IP网络上的主机系统（启动器，Initiator）和存储设备（目标器，target）之间传送，而且iSCSI协议支持在系统之间传送标准的SCSI命令。在系统之间的连接是通过标准的IP网络基础设施实现的，iSCSI的协议模型如图2所示iSCSI的工作原理是：当终端用户或应用程序(启动器)发送一个请求后，操作系统将生成一个适当的SCSI命令和数据请求，SCSI命令通过封装，在需要加密的时候要执行加密处理。这些命令加上TCP/IP协议的包头，就可以在以太网上传输。接收端(目标器)在收到这个数据包后按照相反的方向进行解包，解析出SCSI命令和数据请求，SCSI命令再发送给SCSI存储设备驱动程序，因为iSCSI是双向的协议，所以它可以将数据返回给原来的请求。

基于IP SAN的网络存储方案

在这个解决方案中，网络视频服务器需要支持iSCSI协议，是启动器，而位于监控中心的iSCSI存储设备则是目标器。本地监控中心的iSCSI存储设备可以充当多个网络视频服务器的存储设备，而且iSCSI存储设备还可以再外挂磁带设备，进一步扩大存储容量。

与流媒体网关配合的网络存储方案

在网络存储方案中，每台网络视频服务器均占有一个IP，如果希望通过Internet来进行远程监控，则网络视频服务器的IP地址必须是公网IP，在通常情况，公网IP地址都是稀有资源；另外远程监控受到网络容量的限制以及网络拥塞的影响，带宽通常不能保证，给远程监控带来了不便，而现在市场上已有一种流媒体网关可以解决这两个问题。该流媒体网关是一个嵌入式的硬件设备，所有的报文转发均是基于硬件转发(如果是软件转发，性能达不到要求)，转发能力可以达到1Gbps以上。该流媒体网关的主要功能包括： 1、支持NAT转换功能； 2、支持视频分发功能，当多个远程监控的用户访问同一台网络视频服务器的时候，均需要向流媒体网关发请求，然后流媒体网关再向网络视频服务器发出请求，当流媒体网关收到网络视频服务器的数据后(注意视频服务器与流媒体网关之间的数据流只有一份)再负责分发给远端的多个监控用户； 3、支持视频点播服务，远端用户可以通过流媒体网关完成视频点播的功能； 4、支持iSCSI的Initiator。对上述的功能流媒体网关还可以分别进行配置。图4是一个流媒体网关与IP SAN结合的网络视频监控的解决方案。在方案中，流媒体网关没有使能iSCSI的Initiator，iSCSI的Initiator是由网络视频服务器完成，其中iSCSI的存储流是把监控流封装了iSCSI而成的。在图5的网络存储方案中，流媒体网关使能了iSCSI Initiator功能，而网络视频服务器与流媒体网关传送的均是原始的视频数据流(与iSCSI存储流相比)。图5中，需要对数据进行存储的时候，流媒体网关首先从网络视频服务器活动数据(①)，然后再通过iSCSI存储流将视频数据保存到iSCSI的存储设备上(②)。当A用户需要进行远程监控的时候， A用户首先向流媒体网关发出请求(③)，流媒体网关再向视频服务器获取数据(①)，然后流媒体网关把监控视频数据发送给用户A(③)。而当B用户需要进行视频点播的时候，B用户首先向流媒体网关发出请求(④)，流媒体网关再向iSCSI存储设备获取数据(②)，然后然后流媒体网关把监控视频数据发送给用户B(④)。另外，在图4和图5中，是否进行NAT转换视组网需求而定，可以灵活配置。

结语

在目前的视频监控系统中，由于存储方案的局限导致的视频监控系统性能和可靠性的下降，时时困扰着我们，而基于iSCSI的IP SAN存储方案无疑是解决存储问题的一个良方，尤其当iSCSI的存储设备的性能不断提高、价格不断降低的时候，采用这种方式就更是必然的选择，可以深信，基于iSCSI技术的存储解决方案会逐渐成为大型网络视频监控中存储技术的主流。