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數據至上的大存儲時代,哪類存儲最吃香 ?

數據至上的大存儲時代,哪類存儲最吃香 ?

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【摘要】:
盛世之下的安防行業,在技術層面進入一個百花齊放的全面競爭時代,如果把存儲技術當做一個微觀市場,那么,它在當下有何市場百態呢?
 
數據至上,三種主流IP存儲方式
 
視頻監控在安防行業三十多年,其存儲也走過了幾代歷程。第一代存儲是早期的監控系統采用的VCR存儲,VCR存儲實現了最基本的記錄功能或記憶功能。
 
這個存儲技術在2000年初較為盛行,韓國品牌為主,國內企業較少涉足。由于年代較于久遠,而且磁盤存儲的諸多不足,在這里不做詳細介紹和點評。
 
第二代的存儲是DVR,DVR產品的出現讓人們眼前一亮,DVR采用數字化視頻圖像處理方式,并應用了計算機及網絡技術,視頻存儲在硬盤上,實現了存儲的數字化,錄像很容易在各種數字介質上轉移和復制,而視頻的質量不會因此有任何的降低。
 
另外,DVR的存儲也可以實現遠程網絡的管理。從DVR開始,引爆了當時中國安防的數字化升級浪潮。
 
杭州出現的上市部落那幾家企業,都是從DVR產品開始企業的技術與資金的原始積累。就到目前為止,DVR仍有市場。
 
不過,從寵愛到邊緣化,只能說安防的演進之路,它算是一個見證者。
 
以網絡為代表的第三代存儲技術是當下最為關注和最主流的存儲方式,其分為三種:
 
前端存儲
 
所謂前端存儲,是在網絡視頻監控系統的前端設備(如網絡視頻編碼器或網絡攝像機)中內置存儲部件,由前端設備直接完成監控圖像的本地錄制和保存。
 
前端存儲具有幾個方面的優勢:一是可以通過分布式的存儲部署,來減輕集中存儲帶來的容量壓力;二是可以有效緩解集中存儲帶來的網絡流量壓力;三是可以避免集中存儲在網絡發生故障時的圖像丟失。
 
對于前端存儲,由于單個前端編碼設備通常所帶監控點路數不多,存儲時間也不長,所以對存儲容量要求不高,網絡攝像機一般用CF卡或SD卡,視頻服務器一般用內置硬盤。這與以往單機存儲相比,基本沒有區別。
 
而與以往單機存儲本質上不同的是,為了保證用戶訪問的靈活性和便捷性,網絡視頻監控系統中的所有前端存儲除了要能夠提供點對點的單機訪問外,還要能夠通過一個統一的接口提供所有內容的集中共享。
 
為此,網絡視頻監控系統通過中心業務平臺對所有前端存儲進行統一管理和調度,并實現存儲空間和存儲內容的網絡化。
 
這樣,用戶既可以直接登錄單個前端設備進行錄像資料的點播回放,也可以統一登錄中心業務平臺進行所有前端錄像資料的集中檢索和回放。
 
中心存儲
 
在網絡視頻監控系統中,部署得更多的是中心存儲。前端設備采集監控點圖像并編碼壓縮處理成數字監控碼流,然后通過網絡傳送到中心業務平臺,由中心業務平臺將碼流分發給網絡錄像單元進行集中存儲。
 
在很多大型的視頻監控聯網應用中,也可采用多級分布的中心存儲方式,即分中心存儲,這樣一方面可以降低一個中心點集中存儲帶來的存儲容量和網絡流量的壓力,一方面可以大幅度提升系統的可靠性。
 
使用中心/分中心存儲,在以下幾個方面具有明顯優勢:一是對于用戶而言,檢索和調用錄像資源更為方便;二是存儲內容的完整性更容易保證,不會因為某個前端設備失竊或損壞而導致重要內容的丟失;三是可以合理的進行資源調度,為前端設備按需分配存儲空間,從而節約資源;四是有利于制定多樣化的存儲策略,以滿足用戶的個性化需求;五是維護方便,便于集中檢測和及時排查問題。
 
對于監控點路數比較少、存儲時間要求不長的應用場合,中心/分中心存儲可以采用服務器插硬盤或外接磁盤柜這種比較簡單的方式進行部署,稱DAS,與單機類似。
 
而隨著網絡視頻監控的優勢被廣泛認可,現在開始出現越來越多的大型甚至超大型視頻監控系統,比如“平安城市”建設中的社會面治安監控系統、中國電信和中國網通正在全面推進的“全球眼”和“寬視界”這兩大運營級視頻監控系統,這些監控系統都面臨著前端設備的大規模接入和大容量集中存儲的需求。
 
以往的單機存儲方式無法滿足這些系統在容量靈活擴展方面的應用需求,必須采用更為先進的網絡存儲設備和存儲技術,其中典型的就是 SAN、NAS以及iSCSI。
 
SAN起源于上世紀九十年代中后期,與DAS不同,SAN基于光纖通道技術,服務器和存儲陣列之間通過光纖通道交換機連接,形成專用于數據存儲的區域網絡。
 
SAN采用了面向網絡的存儲結構,數據處理和數據存儲分離,具有存儲空間易于擴展、尋址靈活、可遠距離傳輸數據、I/O性能高、存儲設備利用率高等特點,是一種全新的存儲體系結構。
 
混合型存儲
 
對于視頻監控網絡比較復雜,對存儲安全性和可靠性要求又非常高的應用場合,可以采用既有集中存儲也有前端存儲的部署方式,兼有二者的優勢,并規避可能存在的風險,是一種比較好的選擇。
 
但會帶來管理的復雜度和高昂的建設成本,需要根據具體情況而定。這種存儲方式在視頻監控行業應用不多,平安城市中的智慧警務應用是主要的應用場景。
 
總之,網絡化存儲方式是在視頻監控系統中的主流應用,但也從兩個方面對存儲提出了網絡化的要求:
 
01 部署和訪問上的網絡化,考慮到流量和存儲空間的合理分配,存儲設備在整個系統中的部署位置將趨于分布化和前端化,而從便于用戶統一訪問的角度,系統中所有存儲空間對用戶都應該是透明的,用戶僅需通過一個接口即可訪問所有存儲資源;
 
02 存儲設備本身的網絡化,網絡視頻監控非常適合大型監控聯網應用,為了滿足大容量集中存儲的需求,存儲設備本身要采用先進的網絡存儲技術以保證空間擴展的靈活性。
 
邊緣存儲技術欲將成為IP小場景存儲應用主流
 
可以明確,當下視頻監控的存儲技術依賴網絡,就此我們來探討一些新的亮點。隨著??档腁I  Cloud在2017年深圳安博會的發布,安防行業關于邊緣計算、邊緣AI的話題引發行業熱議。其實在存儲端的前端存儲也可以邊緣化。
 
如今,大多數 IP 視頻監控攝像頭都有內置的 microSD 卡插槽以支持邊緣存儲。機載存儲可實現直接視頻錄制,并提供遠程應用(例如網絡視頻錄像機 [NVR]、帶視頻管理軟件 [VMS] 的中央監控系統、移動設備等),即可以通過網絡檢索存儲卡中存儲的視頻。
 
簡單來看,邊緣存儲技術是指錄制視頻并存儲在攝像頭或直連存儲設備中,而不是通過網絡存儲到集中式記錄設施中。
 
這項技術迅速得到了認可,并在 IP 視頻監控應用中得到了廣泛的采用。通過在 IP 攝像頭中使用邊緣存儲,視頻監控解決方案開發人員能夠更加靈活地進行系統設計,并獲得更多成本優勢。
 
而系統集成商利用基于本地 microSD 卡的存儲,可以針對 IP 網絡負載/可用容量、記錄冗余和移動訪問來優化設計。商業/工業視頻監控是一種獨特的全天候錄制應用,如果使用消費級/零售 microSD 卡很有可能不夠可靠;
 
因此,選擇為行業領先的攝像頭制造商設計并優化了固件的高品質 microSD 卡,對于實現可靠、穩健且對維護要求不高的系統設計來說至關重要。
 
這種方式的存儲主要還是民用為主,但在一些中小企業 (SMB) IP 攝像頭部署中,可以去掉中央 NVR 而只使用邊緣存儲,只需利用合適的監控專用 microSD 卡并采用很多IP 攝像頭都具備的先進視頻壓縮技術即可。
 
用戶仍可以通過智能手機、PC 或平板電腦,觀看視頻直播或視頻存檔。在這種場景應用中,邊緣存儲可優化現場部署的設備規模、降低存儲成本(不需要額外的云存儲訂閱費用,也不需要帶硬盤的 NVR),并降低隱私問題的不確定性(在本地 microSD 卡中記錄私人數據)。
 
在安防民用化風行的當下,邊緣存儲是一項新技術,大多數 IP 監控攝像機頭支持 microSD 卡插槽,因此無需更改系統或設計,即可集成邊緣存儲。
 
既然已經談及到了民用化和小場景的監控存儲新方式,那么也可以綜合來看除了邊緣存儲之外,對于小場景視頻監控存儲還依賴哪些新技術。
 
安全的外部存儲:民用化的視頻監控將視頻存儲在安全的外部存儲器中。這種體系結構使用邊緣存儲來填補由網絡與外部存儲中斷造成的內容缺失。
 
隨著邊緣存儲技術的改進,可以解決更多的內容丟失問題,但始終需要一個外部存儲。外部存儲就是一個解決方案集,包括存儲視頻和提供訪問這些視頻的所有軟件(包括VMS)。
 
雙重錄制:為了實現高可用性,外部存儲必須采用冗余架構。理想情況下,構成外部存儲的獨立組件的存儲介質,相關的硬件和軟件(包括VMS組件)應該單獨冗余,并具有智能互聯性。
 
然而,市面上的解決方案將這些組件死死的聯系在一起。單個組件失效會導致外部存儲失敗。例如,服務器的硬件故障導致VMS組件故障和存儲故障。對于市場上的這些解決方案,可通過在部件故障期間增加額外的外部存儲部件來實現的。
 
總結而言,網絡存儲方式的邊緣存儲技術解決了目前行業痛點:其一,網絡鏈路容錯差,監控視頻直接上傳至中心云存儲,因鏈路路由和網絡抖動等問題造成網絡容錯性低,鏈路不可靠;其二,帶寬利用率低。
 
監控視頻直接上傳至云端會受到鏈路質量影響無法提速,造成本地帶寬利用率低,成本浪費;本地存儲受限,傳統監控設備的 SD 或 NVR 的本地存儲方案,空間有限,成本較高,讀寫壽命短,數據安全無法保障且運維復雜。
 
而該技術的優點也很明顯:
 
01  就近高速上傳,選取就近邊緣節點,多維調度智能選取優質鏈路,保障監控視頻數據上傳至邊緣。
02  自動同步中心,邊緣數據自動同步至中心備份,保證數據完整性及安全性,同時支持用戶主動備份至云存儲。
03  全網實時查看,采用多策略多層次調度,智能選取優質線路,保障用戶可全網實時查看監控視頻,且支持最高 64 倍速播放。
04  傳輸高速可靠,多維調度策略選取傳輸鏈路,保障傳輸高速可靠,可充分利用鏈路帶寬。
05  數據多重保護,對數據傳輸及存儲采用網銀級加密保護,邊緣可自定義處理敏感數據,及時脫敏。
06  兼容對象存儲已有功能特性及接口,支持與邊緣計算相結合,拓展邊緣智能。
 
其實這種存儲方式在安防行業應用較少,隨著IP加速和網絡環境的改善,在5G時代的民用小場景應用中,邊緣存儲技術將會成主流。
 
存儲技術在向智能靠近
 
因AI的到來,關乎智能化的聲音滲透到各行各業,而視頻監控的存儲技術也能智能。那為什么安防行業需要存儲智能呢?
 
就是因為存儲的數據量越來越大,與畫面質量的要求、畫面尺寸的大小、畫面的幀率、存儲時間的長短、訪問人數等因素有關,這就是從監控圖像轉向視頻數據帶來的壓力。
 
而智能視頻存儲具體做法是什么,當下有兩種方案,一種是在中心存儲端努力實現擁有統一文件系統視圖的多層架構。這是慣例實施多層、智能存儲基礎設施是管理視頻數據的最好方法。
 
多層架構被視為單一文件系統,它包含高性能磁盤、二級磁盤、磁帶和云存儲,能夠讓視頻文件在高成本效益的狀態下長期保留,并快速提取,且在需要的時候容易進行分析,因為該系統管理著數據在層之間的移動,保持了元數據的完整性。另一種是2018年由華為提出的安防行業軟件定義的智能存儲方式。
 
IT界巨頭浪潮也依托ICT技術,在去年年底成彭高速采用了軟件定義存儲AS13000系列解決方案,基于場景化定制,以高速交通數據存儲和應用特點為基礎,解決成彭高速現有系統的難點、痛點。
 
首先,通過軟件定義存儲構建海量存儲平臺,并采用元數據集群避免性能瓶頸。系統共有7個AS13000M3節點,單節點配備2塊800GB數據中心級SSD、3.5英寸SATA3機械盤(單盤容量為4TB),節點磁盤滿配置,系統裸容量達874T,使用容量達561T,充分滿足了成彭高速海量數據存儲需求。
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