安防领域网络存储的分类与选型

　　随着数字化安防技术的普及，存储设备从监控系统的边缘化位置，逐渐走向了中心和后端，在监控系统的比重也随着集中化的提升而得以大幅提高。但是，安防视频方案的架构特点决定了存储在监控领域的多样化特性，而不像在传统IT领域，SAN存储那样的独领风骚，也不像NAS存储在文件共享领域的一枝独秀。安防视频的存储选择更像是一场博弈，每种产品、技术、解决方案都在努力适应这个市场的需求，这将最终在整个高清大潮来临之际影响到行业标准化的确立。

　　安防存储的特殊需求

　　如果做一个大胆的假设，预测一下若干年后的安防存储技术主要采用哪种方式，具体的答案是比较难作答的，服务器存储技术的不断进步让我们的方案随时都有着不断择优的内在动力，预测哪种技术更能占据市场的上风形成一种标准关键在于综合市场需求后阶段性选择。但是，万变不离其宗，任何技术或产品的大行其道都和它的应用、它对用户问题的完善解决是分不开的，所以我们必须了解监控应用对存储的需求是什么。

　　海量存储的需求

　　监控数据是7×24小时写入，存放时间从1个月、3个月……甚至到1年，数据量随时间增加呈线性增长。对于一个平安城市项目而言，总的监控路数通常几千到上万路，上千TB的项目比较常见，这对于传统的存储行业是难以想象的。

　　存储性能的需求

　　视频监控主要是视频码流的写入，由码流、编码方案、前段视频接入路数、网络条件这些因素组成。在多路并发写的情况下，对带宽、数据能力、缓存等都有较大影响，对存储的压力很大，适合安防视频存储的产品必需有专门针对视频写入数据的专属优化处理。

　　价格敏感的需求

　　安防监控行业的海量存储，由于总容量大，造成总的价格成本上升。即对单位容量成本（每TB价格）的要求很高。

　　集中管理的要求

　　安防存储技术应用中，应用到大量存储设备存储海量数据，必须被有效的管理起来，对最终用户的使用提供方便、可靠、透明的支持，并且有利于产品的生命周期和容量扩展。

　　网络化的要求

　　网络化的需求是集中管理的一个有效前提，同时TCP/IP网络是安防监控技术向高清方向发展的基础，基于TCP/IP网络的存储技术将在安防监控技术网络化进程中发挥不可替代的作用。

　　基于对以上需求的梳理，我们假设得出一个结论：监控领域的安防存储技术可能朝着两大领域发展，一是对于前端摄像机点位不是太多的中小型应用中，NVR存储是主要的发展方向；其次是大型的监控系统，视频管理平台结合SAN存储（ISCSI方式）仍旧是大型监控系统的主流选择。

　　存储技术的分类

　　我们认为随着高清、网络化、集中管理等安防基础概念的确立，原来的安防管理中心已经越来越接近标准IT数据中心的特点。因此选择哪一种数据存储和管理技术直接决定了一个安防视频监控项目的技术先进性、结构可扩展性以及产品生命周期。这些都是在朝着“数据中心”概念融合过程中，项目经理必须考虑到的问题。下面我们将展开现有技术方案做一个具体的罗列比较（见图1）。

　　本地存储技术

　　最典型的应用是数字硬盘录像机（DVR），其采用内置硬盘的方式进行图像存储。DVR存储是目前最常见的一种存储模式，编解码器设备直接挂接硬盘，最多可直接带8个硬盘。由于编译码设备性能的限制，一般采用硬盘顺序写入的模式，没有应用RAID冗余技术来实现对数据的保护。随着硬盘容量的不断增大，单片硬盘故障导致关键数据丢失的几率在同步增长。随着远程视频监控的不断发展，DVR存储也表现出明显的前端化和单机化的特征。

　　网络数字硬盘录像机（NVR）是近两年中国安防市场上逐渐兴起的一种产品形态。在视频监控系统中，NVR是模拟录像机和硬盘录像机的升级换代产品，是在原来DVR基础上实现的免除窗口操作系统和计算机配合的单机独立操作设备。由于NVR采取高度集成化的芯片技术，拥有先进的数字化录像、存储和重放功能，无需计算机配合和日常维护，因此，能够实现较高分辨率（可达到1080P分辨率）、高质量实时监控，并且简单易用。NVR是基于大系统、联网设计的，业务可能是“数据中心”化的，往往内置了多种Raid磁盘阵列技术协议，并且具备丰富的磁盘接入数量选择，8Bay、12Bay、16Bay甚至24Bay产品比比皆是，并且除了解决存储之外更为高级的数据备份分类应用也在初露端倪。

　　外挂式存储技术

　　外挂式存储，简称DAS、磁盘阵列、JBOD，主要采用SATA、USB、SAS等存储协定扩展数据存储。这种方式适合于中小规模的部署，监控视频数据通过RAID技术在可靠性上得到了一定保证。这种技术的缺点是不能共享并且扩展能力较低，但是优点也很明显，其数据的直接写入，减少了服务器中转这一环节，在性能提升的同时也节省了用户的投资。

　　网络存储技术

　　网络存储中和新的技术方案主要是NAS（网络区域存储）和SAN（区域存储网络）这两个存储协议在初期进入安防市场过程中造成了不少混淆和不恰当的应用。从需求层面入手可以比较好的来区分这两种存储类型：

　　NAS技术的诞生主要是为了解决不同操作系统客户端之间的文件共享以及交互，并且作为一种高级协议在大的存储压力下有很多的数据损耗和对客户端以及服务器往来IP包的封包解包压力，效能上偏低下。

　　SAN协议主要是为了解决数据容量的问题，更接近于存储的本质基础性需求，为客户在TCP/IP网络上提供大容量的可用空间，并且由于技术协议的优越性，特别适合大并发数据写入。

　　通过表1协议的比较不难看出，IP SAN（ISCSI）为目前安防视频监控领域的准标准，取得了性能和架构实用性的完美平衡。当然在目前一些大型项目中，我们也可以看到光纤类产品即FC SAN产品的应用，这往往是一些大型关键性存储数据项目才有所需要的。

　　安防存储设备选型

　　服务器架构和控制器架构的选择

　　在我们选型存储产品时，常会遇到究竟是选择服务器架构存储产品还是选择控制器架构产品的困惑，这种困惑在架构上而言类似于工控DVR和嵌入式DVR的选择。对于具体项目来说，服务器存储的优点在于可扩展性强，性能配置灵活，并且规格普遍较高，比如4核处理器8GB内存6千兆网卡等高规格的配置模式，而控制器主要标称的规格集中在双核IOP芯片（一块专门用来处理Raid运算的芯片）以及双控制器冗余这些参数。

　　从项目应用功能上而言，服务器有着比较天然的多协议兼容的优势，往往能够同时具备SAN和NAS两种功能特性，控制器会比较单一，往往只有IP SAN的功能。

　　从扩展性来说控制器的优势在于具备双控制器，但主要解决高可用性的安全问题，确保在一个控制器宕机的情况下有一个热备控制器接管主机运作。一旦上升到24盘位、48盘位这样一下大容量单节点存储需求的时候控制器不仅造价较高，而且实现起来难度很大。

　　Raid级别的选择

　　Raid技术的诞生主要是解决三个问题--容量、速度、安全性。面对大量的Raid级别选择视频监控主要关心如下这些技术功能：

　　JBOD功能

　　该功能不具备速度提升和数据保护功能，特别适合与DAS磁盘阵列的应用，属于最基础的数据容量扩展模式，其本质是把多个磁盘组成一个大物理卷，方便存储部署。

　　Raid5功能

　　该功能是众多Raid级别中最为优化的选择，在速度和安全性上取得平衡，损失单个裸盘的容量并且具备XOR校验算法防止数据丢失。

　　热备功能

　　也叫做HotSpare，热备技术分为专属热备和全局热备，分别意味着对某一个Raid卷组的热备支持和对整个设备所有磁盘的热备支持。

　　灾难恢复的特性

　　安防视频监控数据的有效数性伴随着很大的随机性，往往集中在几个小时或者几分钟，整个记录周期所产生的数据真正对客户有用的可能不足1%，但恰恰是为了确保这些有效数据的存在和可读取分析，我们尤其要关注数据灾难后的处理方式。所以在选型过程中我们尤其要关心存储系统是否具备数据恢复功能以及设置恢复功能。

　　存储模式的选择

　　前述中我们已经罗列了多种RAID存储的模式，究竟用哪一种我们还是要依据数据重要性和项目规模来做组合、搭配、选择。

　　DAS磁盘阵列

　　一般来说适合中小型项目，尤其是采用ESATA或者USB技术的产品，但其高端产品如采用SAS总线技术的JBOD产品，则可以搭配服务器和存储设备级联支撑大型项目，并且有着良好的成本控制相关性。对于一些核心数据的后端存储也可以考虑SAS JBOD或者SAS磁盘阵列产品。

　　IP SAN网络存储

　　是真正普及意义的存储设备，适合各类大中小型项目。它的技术要点主要在Raid级别上分为软件Raid和硬件Raid，后者造价较高，适合关键性项目，前者在应对64D1以内的项目上绰绰有余。NAS网络存储NAS网络存储适合的应用在关键数据备份，结合备份同步功能把关键录像数据集中备份存储起来并且做到和管理平台相结合，方便多客户端浏览。也可以作为CMS或者NVR的数据库索引备份中心来使用。

　　结束语

　　对于高清时代的到来，市场无疑有着热烈而狂热的预期存在，这不仅仅意味着巨大商机，还伴随着市场新格局的形成。但在这一过程中，我们必须谨慎理智的思考当真正海量数据汇聚起来后，存储、服务器、数据中心管理这些新技术基础架构和方案的完善和与时俱进。（作者单位：北京汉邦高科数字技术有限公司）