探索安防的大存儲時代

□ 本刊記者　羅　超

大存儲時代看點百出，有人在談論NVR如何逆襲市場、IP SAN如何與云存儲結合、云存儲究竟能為安防帶來哪些質的改變、智能監(jiān)控技術到底應該如何智能等等，不管行業(yè)發(fā)出哪些聲音，這都是屬于大存儲時代的。

歷經三十多年的中國安防，產業(yè)進程在技術演進中延續(xù)，從而演變出時代的印記。很顯然，當下的中國安防，邁入大存儲時代。于是，與此相關的話題，不絕于耳。

一直在進化的存儲技術

隨著IT網絡技術的蓬勃發(fā)展和視頻監(jiān)控數字化、網絡化、高清化、智能化的逐漸成熟，視頻監(jiān)控前端攝像機視頻采集技術也在飛速發(fā)展，從早期的10萬像素到今天的200萬、500萬像素，視頻清晰度越來越高，視頻畫面中的信息量也越來越豐富。作為安防視頻管理系統信息的最終集散地，存儲技術引發(fā)了行業(yè)變革。那么，追根溯源，我國視頻監(jiān)控存儲技術，經歷了哪些變革呢？

被遺忘的存儲記憶

第一代存儲是早期的監(jiān)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(yè)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。

從寵愛到非主流

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(yè)，都是從DVR產品開始企業(yè)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。

大存儲時代的格局

從數字化存儲開始，安防行業(yè)對于存儲技術就格外關注，而網絡監(jiān)控大行其道時，就已經形成了存儲多方式并行發(fā)展的格局，也為大存儲時代進行了鋪墊。

網絡存儲多方式并行發(fā)展

第三代存儲，這里一直存在爭議，有人說NVR，有人說是IP存儲。其實這兩種存儲都是視頻存儲發(fā)展過程中的一個階段，都可以歸納為網絡存儲?，F在很多用戶和工程商將網絡和高清等同了，其實這是概念的錯位，網絡存儲最重要的不是解決網絡的問題，而是解決高清的問題。早期的IPC確實是解決網絡的問題，模擬系統無法讓終端的客戶控制最前端的攝像頭，所以IPC誕生了，隨著IPC的發(fā)展，我們發(fā)現2012年之前只有網絡才是解決高清的最好的方式。所以才導致很多人誤將高清和網絡混淆了。這樣我們就很清晰的認識到第三代存儲是網絡存儲，用網絡手段解決了高清的問題。

網絡存儲最為常見的就是NVR和SAN，前者是由DVR發(fā)展而來的，DVR接模擬攝像頭，改為接網絡攝像機就是NVR了，所以NVR集成了DVR的各種技術，表現出產品非常成熟和穩(wěn)定，非常適應安防行業(yè)。NVR這個概念有蘇州科達提出，2008年當時是一石激起千層浪，引發(fā)行業(yè)其他巨頭研發(fā)混合DVR與之抗衡。就目前應用而言，NVR自身技術也在升級，完全可以適合于小型高清項目應用。IPSAN在安防行業(yè)出現也較早，IP SAN基于十分成熟的以太網技術，由于設置配置的技術簡單、低成本的特色相當明顯，而且普通服務器或PC機只需要具備網卡，即可共享和使用大容量的存儲空間。由于是基于IP協議的，能容納所有IP協議網絡中的部件，因此，用戶可以在任何需要的地方創(chuàng)建實際的SAN網絡，而不需要專門的光纖通道網絡在服務器和存儲設備之間傳送數據。同時，因為沒有光纖通道對傳輸距離的限制，IP SAN使用標準的TCP/IP協議，數據即可在以太網上進行傳輸。IP SAN網絡對于那些要求流量不太高的應用場合以及預算不充足的用戶，是一個非常好的選擇。

在2005年到2011年之間，仿佛最早的集中存儲方案，IP-SAN是存儲的唯一選擇。而2011年之后，IPSAN同門師兄FCSAN在安防耀世而出，開始了征程。其也具有明顯的優(yōu)勢：FCSAN采用磁盤陣列架構，能把多個類型、容量、接口甚至品牌一致的專用磁盤或普通硬盤連成一個陣列，使其以更快的速度、準確、安全的方式讀寫磁盤數據，從而加快數據讀取速度、提高數據保存的安全性；FCSAN是存儲區(qū)域網絡，它允許服務器在共享存儲裝置的同時仍能高速傳送數據。這一方案具有帶寬高、可用性高、容錯能力強的優(yōu)點，而且它可以輕松升級，容易管理，有助于改善整個系統的總體成本狀況；FCSAN的數據備份包括數據備份的計劃，自動操作，備份日志的保存。RAID配置方法，可以解決以下問題，保證多組RAID大量硬盤的運行穩(wěn)定性。

需要指出的是，在網絡存儲時代NAS存儲 （網絡接入存儲）、DAS存儲 （直連式存儲）其實在行業(yè)也有見到，但是這兩種網絡存儲方式在安防行業(yè)應用存儲最大的弊端在于只適合應用在較小的網絡或者局域網內。因為NASDAS受限于企業(yè)網絡的帶寬，很可能會出現當多臺客戶端訪問文件系統時，這兩種存儲方式的性能大大的下降，最終不能滿足用戶的需求。

還有一點，或許讀者會有疑惑，用于網絡攝像機的SD卡存儲方式也在行業(yè)留下深深印記，值得闡述，但鑒于本身該方式的存儲并沒多少技術含量，僅僅受制于SD卡本身的容量大小和讀取速度發(fā)展，最重要的原因在于應用該類產品的攝像機大多為民用產品，當下幾乎已經被云存儲方式所取代。

云存儲為大存儲時代插上騰飛的翅膀

毋庸置疑，無需太多表述，云存儲就是當下安防行業(yè)最為主流和前沿的存儲技術。如果說網絡存儲多方式的并行發(fā)展將行業(yè)的存儲技術推向了新的應用臺階的話，那么云存儲的加入，徹底宣告了安防大存儲時代已經來了。

云存儲，這個炙手可熱的新一代存儲方式，牽動和行業(yè)神經。提到先進的存儲技術就不能不講到云存儲。這是一種具有很大誘惑性的存儲技術，云存儲可以實現存儲完全虛擬化，大大簡化應用環(huán)節(jié)，節(jié)省客戶建設成本，同時，提供更強的存儲和共享功能。云狀存儲中所有設備對使用者完全透明，任何地方、任何被授權用戶都可以通過一根接入線與云存儲連接，進行空間與數據訪問。用戶無需關心存儲設備型號、數量、網絡結構、存儲協議、應用接口等，應用簡單透明。云存儲對使用者來講，不是指某一個具體的設備，而是指一個由許許多多個存儲設備和服務器所構成的集合體。使用者使用云存儲并不是使用某一個存儲設備，而是使用整個云存儲系統帶來的一種數據訪問服務。所以嚴格來講，云存儲不是存儲，而是一種服務。

云存儲在安防視頻監(jiān)控行業(yè)的應用，帶來的一系列價值的提升，將有效推動形成新的商業(yè)模式。家庭安全視頻監(jiān)控服務需求的不斷增長，將讓人們購買安全服務相購買話費套餐一樣簡單。人們可以通過自己的手機或車載瘦終端來實現對家庭成員或重要位置的全天候實時監(jiān)控，享受這種便捷的安全服務。 云存儲的發(fā)展有利于推動各種視頻監(jiān)控資源在云中融合，在安防領域，視頻監(jiān)控不能單獨成為一個獨立于其他安防措施的系統，它應當和警務督察系統、110報警系統、道路監(jiān)控系統、車輛管理系統、人口稽查系統、GPS可視化系統等等多種安全防護系統聯動，最終成為一套成熟的安全防護系統。而這些系統如果真正實現融合，資源共享就離不開云存儲。

建立在圖像智能檢索，智能分析基礎上的智能應用離不開云存儲。網絡監(jiān)控的誕生解決了傳統監(jiān)控效果的難題，改變了傳統的連接方式，更簡單更便捷，但同時衍生了更龐大的存儲需求和更高的帶寬滿足，以目前最基本的720P效果為例，每路視頻壓縮到較低碼率也要每小時3G容量需求，一個月監(jiān)控錄像就要2TB左右的容量，那么試想一下，如果需要幾百上千路這樣的高清監(jiān)控，如此龐大的視頻文件，有如潮水般的沖擊著存儲系統，不僅對存儲設備的容量，讀寫性能、可靠提出了更高要求。回放是否能支撐這么大的信息量也是問題。同時，存儲的高清視頻的安全性要求也很高。從保存的海量的高清視頻中，如何檢索、調用圖像進行圖像分析也是挑戰(zhàn)之一。如果云存儲的海量圖像無法有效調用，那么圖像存儲就變得沒有意義?？梢哉f，云存儲是安防未來的主流，但目前國內企業(yè)真正具備其技術的廠家較少，還有許多完善之處，特別是與大數據的結合應用。

值得一提的是，云存儲不僅僅是存儲，更多的是應用。應用存儲是一種在存儲設備中集成了應用軟件功能的存儲設備，它不僅具有數據存儲功能，還具有應用軟件功能，可以看作是服務器和存儲設備的集合體。而云存儲的基礎層基本上是SAN存儲，這些SAN數量龐大且分布在多不同地域，如何實現不同廠商、不同型號甚至于不同類型的多臺設備之間的邏輯卷管理、存儲虛擬化管理和多鏈路冗余管理將會是一個巨大的難題，這個問題得不到解決，存儲設備就會是整個云存儲系統的性能瓶頸，結構上也無法形成一個整體，而且還會帶來后期容量和性能擴展難等問題。所以，云和SAN如何高效結合，是未來存儲技術提升的關鍵。

上述研究表明，數字學術的出現對英國高校圖書館的服務產生了一定的影響，英國高校圖書館界逐步意識到數字學術能力的重要性，以及開展數字學術支持的重要性，并通過設置相應職位、開展具體服務等方式支持數字學術。英國高校圖書館的數字學術服務實踐，對我們多角度地了解數字學術環(huán)境及高校圖書館的數字學術服務發(fā)展方向具有積極的借鑒意義。本文對英國高校圖書館開展的數字學術服務實踐進行調查分析，以期為我國高校圖書館的相關服務提供參考。

大存儲時代呼喚智能存儲技術

以上也提到，云存儲和大數據的結合是一個趨勢，也是難點。其實在大存儲時代，特別是在大型視頻監(jiān)控系統的存儲方案中，視頻內容的數據量是海量的，而如何在海量數據中獲得有效內容，只依靠人力不僅是困難的，更是成本高昂的。而海量視頻數據中的內容的價值有時又是非常高的。因此有效地內容檢索，即對存儲內容的智能管理，成為視頻監(jiān)控市場的迫切需求。

智能存儲理念的提出者ADIC（美國先進數字信息公司）對智能存儲的定義是：更加靈活、高效、可靠地保護、管理和訪問日益增長的關鍵業(yè)務數據。智能存儲被公認的核心概念是應用程序和用戶透明，其中最大的優(yōu)勢在于保護的安全性、管理的易操作、I/O性能的高效。而實現上述三大主要目標的途徑則在于存儲的集中化、數字化、系統化。其中視頻監(jiān)控的智能化存儲，本質上則是基于內容的智能化存儲。

曾幾何時，行業(yè)在智能存儲方面做出過嘗試和努力，比如增加存儲的MAID應用，以使非讀寫盤處于非工作狀態(tài)，降低功耗；通過優(yōu)化錄像寫入方式，在系統中降低、減少硬件設備的配置，以節(jié)省電耗，但收效和意義并不大。可以肯定，將來的智能視頻存儲將不再僅僅是錄像數據及與其相關的錄像索引信息的存儲，還有與智能監(jiān)控相關的附加信息的存儲，因為高清監(jiān)控，除了帶來更高的清晰度之外，還會有更多智能監(jiān)控的應用在其中體現。如何在存儲過程中實現視頻數據與信息數據的關聯，以實現智能的應用，并提高其應用效率，都具有非常實際的意義。

根據以上綜合判斷，智能監(jiān)控存儲技術已經有所發(fā)展，但目前比較完美的綜合性的解決方案還較少，所以列舉安防行業(yè)應用的幾種智能存儲技術。

智能碼流技術

智能碼流，是系統根據圖像識別后，根據畫面運動主體的運動速度，將正常錄制的視頻進行碼流調整，進行最后的視頻存儲。對于運動慢的運動主體，碼流記錄甚至可以低至8幀/秒（fps）以下，對于正常速度運動的主體，碼流設定正常的25fps，對于敏感圖像的運動物體的視頻碼流可設定在 30fps以上。對于高速的運動主體，在高速攝像機的配合下，碼流可高達1000fps以上。智能碼流技術，可以減少非敏感圖像占用視頻存儲資源，從而對敏感圖像提供了充裕的記載能力。

動態(tài)區(qū)域自適應的智能監(jiān)控技術

非敏感區(qū)域的低碼流記載技術

視頻上方的25%到30%的區(qū)域，通常是天空或建筑的頂部圖像，基本屬于敏感要素不太可能出現的區(qū)域。如某些典型監(jiān)控圖像中的紅色馬賽克部分的圖像，基本不會含有人們關心的視頻內容，因此可以把視頻圖像的非敏感區(qū)域的忽略或者用低碼流另外記錄，只需在回放的時候與高碼流的視頻做一個同步。值得說明的是，非敏感區(qū)域在不同應用場景，各有不同，有的也許在視頻圖像的下方，有的監(jiān)控場景，非敏感區(qū)域是不規(guī)則的，可以在視頻監(jiān)控系統安置好后，根據實際情況再進行應用層面的人工設定。

人臉/車輛識別驅動高清攝錄技術

在特殊的場景下，比如大樓的進口處、電梯等地方，人臉是敏感圖像。在車庫內、小區(qū)的進出口處，車輛及其號牌是敏感圖像。若全部用高清的視頻固然可以滿足監(jiān)控需求，但視頻存儲，特別是長時間的保存就會需要海量的存儲空間；若根據圖像識別技術，判斷出現設定的敏感圖像的時候，才驅動攝像頭啟動高清記錄，對于一般的非敏感圖像，則啟動標清甚至低碼率的視頻流來記錄。這樣高清與標清相結合的監(jiān)控記錄，即保證了記錄敏感圖像的質量，同時又較大程度上減少了視頻存儲量。

序列幀視頻文件分布存儲技術

把視頻在一秒內產生的幀為標識成序列幀，同時編制存儲與播放序列，把不同序列的幀劃分為數個文件存儲；單個幀序列文件可以單獨播放，效果等同于低碼流記錄的視頻效果。所有幀序列可以合成完全視頻一起播放時，則是高清的視頻效果。當需要回收存儲空間的時候，可按存儲策略規(guī)劃，先將一部分序列幀視頻文件所占的區(qū)域覆蓋。另一部份則保存下來，從而更有效的利用存儲空間。例如按原存儲能力可以保留1個月的視頻數據，經過視頻幀文件的分布存儲后，可以保留數個月的有選擇的序列幀視頻的文件數據。對已保留了中長期的序列幀視頻文件進行部分覆蓋，實現淡入淡出式的視頻逐漸丟棄，長期保留的視頻數據不是一下完全消失，而是慢慢的消失、丟棄，從而最大限度地延長監(jiān)控視頻保留的時間。

結束語

大存儲時代看點百出，有人在談論NVR如何逆襲市場、IP SAN如何與云存儲結合、云存儲究竟能為安防帶來哪些質的改變、智能監(jiān)控技術到底應該如何智能等等，不管行業(yè)發(fā)出哪些聲音，這都是屬于大存儲時代的。