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思拓创新存储技术(中国)有限公司
随着大量视频监控项目的实施，许多不同类型的存储被用做视频监控系统核心图像数据的存储设备。为适应视频监控系统的特殊要求，产生了一些专门的存储系统。
优势特点
应用存储是指当存储设备本身所能提供的性能远超过系统需求时，借用存储设备的高可性和稳定性，在存储上运行一定的应用软件服务。与普通存储设备相对，应用存储除了增加了许多软件应用及服务功能，也将改变很多应用系统的架构设计。
1.高可用性
存储设备一般都基于模块化、冗余的、支持热插拔的原则而设计，消除了内部的单点故障，其安全性和稳定性远超于系统中采用的普通PC服务器。
2.高效性
存储设备的核心，即控制器，一般都采用专门设计的总线结构、专门的处理芯片和缓存，在数据校验和数据传输方面做了优化。长时间运行情况下，应用存储不仅能保证软件和服务器功的安全和稳定，还能保证具有比普通PC服务器有更高的运行和计算效率，可为系统提供更高的服务质量。
3.系统架构简单
由于应用存储中集中了许多软件应用和服务功能，在系统结构设计时，就可以节省大量的PC服务器和与之相连接的网络连接设备、网络接口卡，极大地简化了系统结构。系统结构的简单化有利于优化系统的工作流程，提高系统的运行效率。同时由于减少系统所需的设备类型及数量，也可以大大减小系统的建设成本。
4.节省带宽
若采用应用存储，视频转码等软件或服务运行在应用存储设备，完成视频文件转码的整个过程中，数据仅在存储设备内部的控制器和磁盘之间传输，不需要外部服务器参与，也不需要网络设备进行传输和交换，因而也不需要占用网络系统的带宽。外部服务器和工作站可获得更多的网络资料，进行其他的操作。
存储系统设计案例
存储系统设计是视频监控系统设计中的一个重要环节，是视频监控能否长期稳定运行、图像数据长期安全存储的关键。
进行视频监控的存储系统设计时，首先要对系统中的摄像头数量、采集视频的格式和码率、视频服务器的数量等参数进行统计和分析，计算出系统中存储的总带宽压力和存储容量要求，设计存储系统的网络架构，然后再根据可选用的存储设备型号及价格成本，最终选定存储设备的型号。
假设某市平安工程视频监控项目中共有2400个点，监控点遍布全市各主要路口和社区。通过建设专用的光纤网络将数字视频编码中的图像数据回传到一个核心平台和一个汇聚平台。核心平台和汇聚平台存储设备分别接收1200路视频图像回传，并分别保存在本地机房的存储设备中。两个机房的直线距离不小于10公里。两个机房可相互进行系统容灾，并通过存储设备自身的卷复制、卷镜像或快照(Snapshot)等功能实现数据备份。
根据公安部视频监控系统的图像质量要求，建议编码器后端实时输出的视频图像格式为D1，帧率为25帧/s，视频图像的码率为2MB/s。我们称格式视频图像为高码率视频，高码率视频在存储上的存储时间为5天。视频图像的存储时间超过5天时，系统自动对视频图像进行减帧转码操作，将视频图像的帧率由25帧/s减少到5帧/s，码率减少为0.4Mb/s。我们称该格式视频图像为低码率视频。低码率视频在存储上的存储时间为10天。
高低码率两种存储可以保证每一路视频图像存储时间为15天的前提下，有效节省存储容量。
1.带宽需求分析
按照设定的视频图像码率，我们来计算当进行图像采集和回放时所需要的总带宽。
进行图像采集时,当2400个摄像头同时向核心平台存储和汇聚平台存储回传实时视频图像时，所占用的总带宽为(2400路×2Mb/s)÷8=600MB/s。核心平台和汇聚平台分别负责1200路视频图像的采集，那么核心平台存储设备和汇聚平台存储的总带宽都必须大于(1200路×2Mb/s)÷8 = 300MB/s。
采集和回放时，假设视频监控系统还随时可能需要回放或点播已有的视频图像，那么当核心平台和汇聚平台各有300路视频图像需要进行回放，两个平台所需要读写总带宽为(1500路×2Mb/s)÷8 =375MB/s。考虑到存储设备必须具有20%的带宽冗余，则核心平台存储和汇聚平台存储设备至少需要分别提供468MB/s的实际可用带宽。
两个平台的存储系统总共需要提供936MB/s的读写带宽。
2.存储系统容量分析
每路视频的存储策略是由5天高码率存储和10天低码率组合构成的。
当视频图像的帧率为25帧/s，码率为25Mb/s时，每路视频存储5天所需要的总存储容量为1路×(2Mb/s×3600s)÷8bit×24小时×5天=105GB，则1200路视频存储5天所需要的总存储容量为1200路×(2Mb/s×3600s)÷8bit×24小时×5天=124TB；当视频图像的帧率为5帧/s，码率为0.4Mb/s时，每路视频存储5天所需要的总存储容量为1路×(0.4Mb/s×3600s)÷8bit×24小时×10天=43GB，则1200路视频存储5天所需要的总存储容量为1200路×(0.4Mb/s×3600s)÷8bit×24小时×10天=50TB；每个平台1200路视频图像在存储设备保存15天时所需要总带宽容量为174TB，考虑到存储设备必须有15%的容量冗余，则每个平台的存储设备所需要的容量为206TB。
两个平台之间的存储需要通过快照方式进行数据备份，快照卷所需要的容量按原卷容量的10%来计算，则每个平台所需要的有效可用容量为230TB。
由上面的计算可知，整个视频监控系统实现2400路视频图像15天在线存储所需要的总有效可用容量为460TB。
3.存储系统结构
根据前面对视频图像存储策略、存储系统带宽和存储系统容量等的分析，并结合应用存储设备的特点，设计出如图所示的存储系统结构。
存储设备采用新型的高性能应用存储设备。应用存储除了具有强大的存储功能外，还具有网络管理、媒体资产管理、视频转码、视频点播和存储共享管理等功能。与常见的视频监控系统相比，本设计方案中不再需要视频服务器或流媒体服务器。网络管理、媒体资产管理、视频转码、视频点播和存储共享管理等功能全部都由应用存储来实现，简化了系统结构，增强了系统的稳定性，并凭借存储设备的高效和稳定，大幅度提高了工作效率。
应用存储设备具有千兆以太网接口，可同时支持IP和iSCSI协议，实现与数字视频编码器之间进行IP或iSCSI连接。
随着大量视频监控项目的实施，许多不同类型的存储被用做视频监控系统核心图像数据的存储设备。为适应视频监控系统的特殊要求，产生了一些专门的存储系统。
优势特点
应用存储是指当存储设备本身所能提供的性能远超过系统需求时，借用存储设备的高可性和稳定性，在存储上运行一定的应用软件服务。与普通存储设备相对，应用存储除了增加了许多软件应用及服务功能，也将改变很多应用系统的架构设计。
1.高可用性
存储设备一般都基于模块化、冗余的、支持热插拔的原则而设计，消除了内部的单点故障，其安全性和稳定性远超于系统中采用的普通PC服务器。
2.高效性
存储设备的核心，即控制器，一般都采用专门设计的总线结构、专门的处理芯片和缓存，在数据校验和数据传输方面做了优化。长时间运行情况下，应用存储不仅能保证软件和服务器功的安全和稳定，还能保证具有比普通PC服务器有更高的运行和计算效率，可为系统提供更高的服务质量。
3.系统架构简单
由于应用存储中集中了许多软件应用和服务功能，在系统结构设计时，就可以节省大量的PC服务器和与之相连接的网络连接设备、网络接口卡，极大地简化了系统结构。系统结构的简单化有利于优化系统的工作流程，提高系统的运行效率。同时由于减少系统所需的设备类型及数量，也可以大大减小系统的建设成本。
4.节省带宽
若采用应用存储，视频转码等软件或服务运行在应用存储设备，完成视频文件转码的整个过程中，数据仅在存储设备内部的控制器和磁盘之间传输，不需要外部服务器参与，也不需要网络设备进行传输和交换，因而也不需要占用网络系统的带宽。外部服务器和工作站可获得更多的网络资料，进行其他的操作。
存储系统设计案例
存储系统设计是视频监控系统设计中的一个重要环节，是视频监控能否长期稳定运行、图像数据长期安全存储的关键。
进行视频监控的存储系统设计时，首先要对系统中的摄像头数量、采集视频的格式和码率、视频服务器的数量等参数进行统计和分析，计算出系统中存储的总带宽压力和存储容量要求，设计存储系统的网络架构，然后再根据可选用的存储设备型号及价格成本，最终选定存储设备的型号。
假设某市平安工程视频监控项目中共有2400个点，监控点遍布全市各主要路口和社区。通过建设专用的光纤网络将数字视频编码中的图像数据回传到一个核心平台和一个汇聚平台。核心平台和汇聚平台存储设备分别接收1200路视频图像回传，并分别保存在本地机房的存储设备中。两个机房的直线距离不小于10公里。两个机房可相互进行系统容灾，并通过存储设备自身的卷复制、卷镜像或快照(Snapshot)等功能实现数据备份。
根据公安部视频监控系统的图像质量要求，建议编码器后端实时输出的视频图像格式为D1，帧率为25帧/s，视频图像的码率为2MB/s。我们称格式视频图像为高码率视频，高码率视频在存储上的存储时间为5天。视频图像的存储时间超过5天时，系统自动对视频图像进行减帧转码操作，将视频图像的帧率由25帧/s减少到5帧/s，码率减少为0.4Mb/s。我们称该格式视频图像为低码率视频。低码率视频在存储上的存储时间为10天。
高低码率两种存储可以保证每一路视频图像存储时间为15天的前提下，有效节省存储容量。
1.带宽需求分析
按照设定的视频图像码率，我们来计算当进行图像采集和回放时所需要的总带宽。
进行图像采集时,当2400个摄像头同时向核心平台存储和汇聚平台存储回传实时视频图像时，所占用的总带宽为(2400路×2Mb/s)÷8=600MB/s。核心平台和汇聚平台分别负责1200路视频图像的采集，那么核心平台存储设备和汇聚平台存储的总带宽都必须大于(1200路×2Mb/s)÷8 = 300MB/s。
采集和回放时，假设视频监控系统还随时可能需要回放或点播已有的视频图像，那么当核心平台和汇聚平台各有300路视频图像需要进行回放，两个平台所需要读写总带宽为(1500路×2Mb/s)÷8 =375MB/s。考虑到存储设备必须具有20%的带宽冗余，则核心平台存储和汇聚平台存储设备至少需要分别提供468MB/s的实际可用带宽。
两个平台的存储系统总共需要提供936MB/s的读写带宽。
2.存储系统容量分析
每路视频的存储策略是由5天高码率存储和10天低码率组合构成的。
当视频图像的帧率为25帧/s，码率为25Mb/s时，每路视频存储5天所需要的总存储容量为1路×(2Mb/s×3600s)÷8bit×24小时×5天=105GB，则1200路视频存储5天所需要的总存储容量为1200路×(2Mb/s×3600s)÷8bit×24小时×5天=124TB；当视频图像的帧率为5帧/s，码率为0.4Mb/s时，每路视频存储5天所需要的总存储容量为1路×(0.4Mb/s×3600s)÷8bit×24小时×10天=43GB，则1200路视频存储5天所需要的总存储容量为1200路×(0.4Mb/s×3600s)÷8bit×24小时×10天=50TB；每个平台1200路视频图像在存储设备保存15天时所需要总带宽容量为174TB，考虑到存储设备必须有15%的容量冗余，则每个平台的存储设备所需要的容量为206TB。
两个平台之间的存储需要通过快照方式进行数据备份，快照卷所需要的容量按原卷容量的10%来计算，则每个平台所需要的有效可用容量为230TB。
由上面的计算可知，整个视频监控系统实现2400路视频图像15天在线存储所需要的总有效可用容量为460TB。
3.存储系统结构
根据前面对视频图像存储策略、存储系统带宽和存储系统容量等的分析，并结合应用存储设备的特点，设计出如图所示的存储系统结构。
存储设备采用新型的高性能应用存储设备。应用存储除了具有强大的存储功能外，还具有网络管理、媒体资产管理、视频转码、视频点播和存储共享管理等功能。与常见的视频监控系统相比，本设计方案中不再需要视频服务器或流媒体服务器。网络管理、媒体资产管理、视频转码、视频点播和存储共享管理等功能全部都由应用存储来实现，简化了系统结构，增强了系统的稳定性，并凭借存储设备的高效和稳定，大幅度提高了工作效率。
应用存储设备具有千兆以太网接口，可同时支持IP和iSCSI协议，实现与数字视频编码器之间进行IP或iSCSI连接。