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云應用成都視頻監控存儲技術進化史簡析

閱覽次數:244 次  發布日期: -0001-11-30

成都弱電工程訊:

大數據時代數據存儲量呈現爆炸式增長,隨著IT網絡技術的蓬勃發展和成都視頻監控數字化、網絡化、高清化、智能化的逐漸成熟,成都視頻監控前端攝像機視頻采集技術也在飛速發展。

除了上帝,誰都離不開數據.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。作為安防視頻經管系統信息的最終集散地,存儲技術引發了行業變革。那么,追根溯源,我國成都視頻監控存儲技術,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。

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經管。從DVR開始,引爆了當時安防的數字化升級浪潮。成都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。

并駕齊驅的雙雄之爭

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展過程中的一個階段,都可以歸納為網絡存儲。現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的發展,我們發現2018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熟悉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定,非常適應安防行業。NVR這個概念有蘇州科達提出,2008年當時是一石激起千層浪,引發行業另外巨頭研發混合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在安防行業出現也較早,在2005年到2018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2018年之后,IPSAN同門師兄(FCSAN誕生早于IPSAN),FCSAN在安防耀世而出,開始了征程。與IPSAN相比較,優勢顯而易見。

其一,能大幅提高系統架構的穩定性。一般來說IPSAN監控存儲設備的磁盤控制器不是采用FCSAN存儲設備中的硬件RAID芯片+中央處理器的結構,而是采用每個磁盤柜中分為多個磁盤組,而每個磁盤組由一個微處理芯片控制所有的磁盤RAID操作(采用軟件計算,效率較低)和RAID組的經管操作。

這樣一來,每一次磁盤I/O操作都將經過IPSAN存儲內置的一個類似交換機的設備從前端眾多的主機端口中讀取或者寫入數據,而這些操作都是基于IP交換協議,其協議本身就要求每一個微處理芯片工作時需要大容量的緩存來支持數據包隊列的排隊操作,所以一般我們看到的IPSAN存儲都具有幾十個GB的緩存。利用這個大的緩存區,IPSAN存儲在測試Cache的最大讀帶寬時可以獲得600,000IOPS甚至以上這樣高的值,但是這個值并不能真正說明在實際應用中就能夠獲得好的性能。

因為在具有海量存儲的時候,不可能所有的數據均載入到系統緩存中,這個時候就需要大量的磁盤I/O操作來查找數據,而IP-SAN存儲所采用的SATA磁盤在這一塊切切性能非常弱,而且還涉及到一個在IP網絡上流動的iSCSI數據向ATA格式數據轉化的效率損失問題。也就是說IP-SAN存儲存在一個緩存Cache到磁盤的數據I/O和數據處理瓶頸。而采用FC磁盤的FCSAN存儲設備就不存在這樣的問題。

通過2條甚至4條冗余的后端光纖磁盤通道,可以獲得一個非常高的磁盤讀寫帶寬,而且FC的磁盤讀寫協議不存在一個數據格式轉換的問題,因為他們內部采用的都是SCSI協議傳輸,避免了效率的損失。而且FCSAN存儲設備由于光纖交換和數據傳輸的高效性,并不需要很大的緩存就能夠獲得一個好的數據命中率和讀寫性能,一般2Gb或者4Gb即可滿足要求。另外由于具備專門的硬件RAID校驗控制芯片,所以磁盤RAID性能將比軟件RAID性能好很多,并且可靠性更好。

其二,比IPSAN節省50%以上的項目建設成本,利于產品的再次升級或換代。FCSAN誕生于1991年(被美國的行業尺度協會批準通過),一直應用在銀行、電信、廣電、證券交易所等高端行業,其中證券交易所是國家規定必須使用光纖存儲,在以往光纖核心技術都在國外的廠家手里,使用成本很高。成都智慧倉存儲技術有限公司在國內率先開發RAID算法,設備不需使用RAID卡;同時穩定支持用戶自購的監控級硬盤,是用戶購買費用大幅降低。而IPSAN誕生于2001年,專門開發的低端存儲,以往的應用范圍也不是很廣,到了高清視頻廣泛應用之后,才大規模使用,成本只有市場上最低價格FCSAN的三分之一或四分之一。雖然IPSAN的千兆起步價格確實比較廉價,但今天的千兆以太網假如要在性能上與FCSAN一爭高下的話,必須全部升級來達到下一代10G的速度才有可能與4GFCSAN相提并論。但目前來看,10G以太網技術主要應用在大型城域網骨干,10G桌面的以太網技術和產品尚不普及,10GIPSAN價格也遠高于4GFCSAN。

最后,FCSAN解決了目前低端IPSAN存儲的主要技術問題,如IPSAN常見的科學技術缺失(光纖通道技術、RAID技術等),可以大大改進存儲的平安性、穩定性、磁盤兼容性和可維護性等。智慧倉的FCSAN是嵌入式操作系統,一般非嵌入式系統盤容為1GB,而智慧倉只有其十分之一,平安性大為提高。假如是非嵌入式系統,故障率一般較高,抗以外破壞能力也弱,斷電等意外情況經常會導致系統重新啟動或RAID不能正常組裝。我們的RAID技術除了經濟性高還有較高使用壽命,獨有的配置方法可以保證多組RAID大量硬盤的運轉穩定。此外,在售后中可以簡樸更換整機而無需重新初始化RAID,提供平安性。

IPSAN到今天為止,最快的傳輸速度約為50MB/s,而FCSAN早已達到200MB/s,那么,對于需要超大帶寬的應用方案,如視頻點播等,FCSAN就比較具有優勢,但對于一般的聯網、備份、資料庫等,兩者均可滿足。

當然,在這個發展階段,NAS\DAS也有出現并贏得了小眾市場,畢竟非主流,不在這里介紹。

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