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安防監(jiān)控存儲行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析
作者：峰恒普洛 時間：2015-01-12
一、視頻監(jiān)控存儲市場的發(fā)展?fàn)顩r
近幾年來，中國視頻監(jiān)控行業(yè)經(jīng)歷了從平安城市項目建設(shè)到現(xiàn)在的智慧城市項目建設(shè)的重大轉(zhuǎn)變。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用落地和普通家庭民用市場的興起，加快了整個安防行業(yè)市場規(guī)模迅速壯大。而用戶群體和市場需求的迅猛增長，帶動了視頻監(jiān)控行業(yè)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新。尤其是視頻監(jiān)控圖像質(zhì)量由起初的模擬信號標(biāo)清發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)字信號高清，以及今年由行業(yè)巨頭?？低暟l(fā)起的超高清4K攝像機。他們的每路視頻碼流從512Kbps到2M、4M及10Mbps不斷增大，由最初用戶對視頻圖像數(shù)據(jù)剛開始只看不存或少量保存到現(xiàn)在的長時間儲存；使視頻數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸性增長的態(tài)勢，起初的DVR存儲和服務(wù)器本地硬盤保存已經(jīng)滿足不了大量視頻數(shù)據(jù)快速儲存需求。
再者，大量數(shù)字高清IPC的高速建設(shè)，帶動了視頻存儲技術(shù)快速發(fā)展。尤其是基于IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的存儲技術(shù)日新月異，圍繞視頻監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用涌現(xiàn)出了大量形態(tài)的存儲產(chǎn)品，如NVR/CVR存儲、網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器、存儲一體機、云存儲等等；這類存儲形態(tài)歸屬于IPSAN存儲的范疇，他們占據(jù)整個安防存儲市場的主導(dǎo)地位。而另外一類存儲產(chǎn)品FCSAN存儲，F(xiàn)CSAN原來是特殊行業(yè)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸下沉到安防行業(yè)，例如新疆、湖南等地已經(jīng)開始使用。對于整個安防存儲市場總量來說，當(dāng)前僅占有很小的份額。
二、視頻監(jiān)控存儲發(fā)展所面臨的問題
當(dāng)前智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)及智能家居加速建設(shè)，其中核心部分都是以視頻監(jiān)控為中心，尤其是視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯著特點呈現(xiàn)出高清，智能化和融合應(yīng)用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)大量高清視頻應(yīng)用帶來海量數(shù)據(jù)就需要及時快速保存下來，而當(dāng)前圍繞海量視頻數(shù)據(jù)存儲需求，監(jiān)控存儲設(shè)備市場順應(yīng)發(fā)展出現(xiàn)了大量新形態(tài)的產(chǎn)品。常見的主要存儲設(shè)備有：NVR，IPSAN和FCSAN及安防云存儲或通用集群存儲。
但是，隨著高清攝像機的數(shù)量不斷增多和錄像周期的延長（多數(shù)在15天以上），NVR產(chǎn)品因自身容量小而不能滿足需要。IPSAN和FCSAN產(chǎn)品是基于網(wǎng)絡(luò)化的存儲架構(gòu)，可以靈活實現(xiàn)容量擴展；可是，IPSAN/FCSAN存儲設(shè)備數(shù)量越大，帶來存儲服務(wù)器數(shù)量也越多，使用時間越長存儲性能反而越低，關(guān)鍵是容易產(chǎn)生單點故障而中斷服務(wù)。因此，監(jiān)控廠商在視頻數(shù)據(jù)存儲方面做了深入研究，必須聯(lián)合專業(yè)存儲技術(shù)開發(fā)出適合安防數(shù)據(jù)存儲需要的新形態(tài)存儲產(chǎn)品，即視頻直寫存儲設(shè)備。安防行業(yè)專業(yè)名稱：NVR磁盤陣列或NVR網(wǎng)絡(luò)存儲；就國內(nèi)安防存儲設(shè)備市場而言，對應(yīng)的名稱主要有NVR存儲，智能視頻存儲，視頻網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器和CVR存儲等。這些設(shè)備被涉足安防行業(yè)的從業(yè)人員都能耳熟能詳，并且日常工作中經(jīng)常給客戶推薦使用。這類產(chǎn)品技術(shù)方案解決了當(dāng)前大中型項目客戶的使用需求。
所有這些視頻存儲產(chǎn)品在滿足1000路以下或存儲容量在2048TB以下中小規(guī)模，帶給用戶的使用體驗效果覺得還很好的。但是，在此規(guī)模上繼續(xù)增加的話，就會讓用戶覺得設(shè)備數(shù)量太多，響應(yīng)速度變慢，數(shù)據(jù)安全性差和維護管理太累等諸多現(xiàn)實的問題。
三、國內(nèi)視頻監(jiān)控存儲的狀況與特點
縱觀國內(nèi)視頻監(jiān)控存儲技術(shù)的發(fā)展，按照前端攝像機的類型劃分，主要分為模擬和數(shù)字兩大類，圍繞模擬信號和數(shù)字信號的存儲需要，視頻存儲設(shè)備產(chǎn)品出現(xiàn)了DVR、NVR、SAN網(wǎng)絡(luò)存儲、存儲一體機，甚至大型存儲系統(tǒng)--云存儲等。這些產(chǎn)品的共同特點是視頻專用存儲，同時具有視頻監(jiān)控技術(shù)和存儲技術(shù)的特征。并且，他們針對不同的用戶應(yīng)用環(huán)境存在不同的存儲解決方案。下面就當(dāng)前視頻存儲設(shè)備的主流視頻存儲技術(shù)做分析：
1.前端分散存儲
前端分散存儲主要劃分為DVR、DAS和NVR存儲共3類；其中DVR（Digital Video Recorder）--數(shù)字硬盤錄像機，習(xí)慣上稱為硬盤錄像機，主要用于模擬監(jiān)控系統(tǒng)，它用設(shè)備內(nèi)置硬盤存放視頻數(shù)據(jù)。NVR存儲是DVR存儲的網(wǎng)絡(luò)化升級產(chǎn)品，主要用于接入IP網(wǎng)絡(luò)攝像機。他們的特點有：價格低廉，簡單易用；可提供1,2，4，8，16，24個硬盤槽位，適合于前端點比較分散或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不具備集中存儲條件的小規(guī)模監(jiān)控環(huán)境。
從2003起，一直延續(xù)到現(xiàn)在，DVR存儲多用于監(jiān)控點較少、較分散，數(shù)據(jù)保存周期短（大多在7天左右），數(shù)據(jù)安全要求不高的領(lǐng)域，如小型公共場所監(jiān)控、物業(yè)小區(qū)視頻監(jiān)控和工地、廠礦企業(yè)視頻監(jiān)控等。
而DAS（Direct Attached Storage）--直接附加存儲，其依賴于服務(wù)器主機操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的IO讀寫和存儲維護管理，數(shù)據(jù)讀寫等任何操作都要占用服務(wù)器主機資源(包括CPU、系統(tǒng)IO等)。DAS存儲的數(shù)據(jù)量越大，對服務(wù)器硬件的依賴性和影響就越大。
2005年起，曾經(jīng)占據(jù)了一段市場主流地位，到2008年逐漸退出。DAS存儲可以看成是對DVR存儲的有限擴容應(yīng)用，常用于監(jiān)控點少、比較集中，數(shù)據(jù)保存周期長，數(shù)據(jù)安全要求不高的領(lǐng)域，如中小型公共場所監(jiān)控、物業(yè)小區(qū)視頻監(jiān)控和廠礦企業(yè)視頻監(jiān)控等。
2.SAN存儲
SAN（Storage Area Network）--存儲局域網(wǎng)絡(luò)，SAN是大規(guī)模應(yīng)用的先進(jìn)和成熟的海量數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)，是建立在服務(wù)器集群和存儲設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)，給服務(wù)器集群提供集中式共享存儲空間方便管理。SAN存儲模式適用于各類數(shù)據(jù)存儲的應(yīng)用，在大中型監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。SAN存儲模式根據(jù)傳輸鏈路的不同可以分為FC SAN和IP SAN。
（1）FC SAN存儲
FC SAN是指基于FC通道的SAN存儲。開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的光纖通道技術(shù)使得FC SAN非常靈活。FC SAN存儲技術(shù)的特點：
1)高效性：8Gb光纖已經(jīng)廣泛應(yīng)用，系統(tǒng)性能方面十分優(yōu)越，用戶訪問速度非?？旖?。
2)靈活性：只要通光纖的地方，都可以將其與應(yīng)用服務(wù)器通過光纖進(jìn)行連接，做到真正的數(shù)據(jù)大集中。
3)穩(wěn)定性：由于光纖性能較高，在其運行過程中穩(wěn)定性最好。
FC SAN在高性能高穩(wěn)定性需求的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中應(yīng)用很廣泛。但是，F(xiàn)C SAN也存在很多不足之處，例如傳輸距離的限制，各廠商對FC標(biāo)準(zhǔn)解釋不同，成本居高不下，建設(shè)成本過高等。
?。?）IP SAN存儲
iSCSI（Internet SCSI，互聯(lián)網(wǎng)小型計算機系統(tǒng)接口）是一種在Internet協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上運行的SCSI協(xié)議，特別是以太網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，iSCSI協(xié)議上建設(shè)的存儲局域網(wǎng)稱為IP SAN。
IP SAN的優(yōu)點主要有：成本投入小 ，利舊性好；人才較多，管理維護成本低； 基于IP網(wǎng)絡(luò)無距離限制；組建方式靈活，可擴展性高?！?/span>
采用IP SAN的監(jiān)控存儲方案的優(yōu)勢：
1)低成本實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的集中化存儲和統(tǒng)一管理，可靠而穩(wěn)定；
2)存儲設(shè)備與視頻服務(wù)器、監(jiān)控客戶端可以建設(shè)存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，共享性良好；
3)傳輸帶寬更靈活，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)可以建設(shè)成百兆或千兆網(wǎng)絡(luò)，滿足多種環(huán)境下前端和客戶端的存儲、點播等需求；
4)存儲系統(tǒng)擴展性強，后期擴容方便；
5)可靠性極好，多臺存儲共用時彼此之間是相互獨立的，避免單點故障；
2006年起，IPSAN正式進(jìn)入平安城市建設(shè)；如：全球眼和寬視界等大型視頻監(jiān)控項目監(jiān)控中心。與DVR本地存儲相對，該存儲方式更適用于監(jiān)控點數(shù)量大、相對集中，工作環(huán)境較好，數(shù)據(jù)保存周期長，數(shù)據(jù)安全要求高的領(lǐng)域，如金融、機場、大型商業(yè)樓宇等，而“全球眼”、“寬視界”、區(qū)縣一級的“平安城市“項目等更適合使用中心集中存儲方式。
3.視頻直寫存儲
在經(jīng)歷了DVR存儲，DAS存儲和SAN存儲三種方案使用過程中，給用戶和廠商帶來了以下6個問題：
1)視頻讀寫一般都需要通過視頻服務(wù)器，會造成性能瓶頸；當(dāng)視頻監(jiān)控路數(shù)達(dá)到一定程度時，將不得不增加視頻服務(wù)器數(shù)量，這樣又造成服務(wù)器總體資源浪費，成本提高，隨著系統(tǒng)規(guī)模的增加，這部分的開銷將十分龐大；
2)所有數(shù)據(jù)流的讀寫要經(jīng)過視頻存儲服務(wù)器，一旦視頻存儲服務(wù)器出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)都將中斷服務(wù)，即存在單點故障。
3)監(jiān)控系統(tǒng)的特性決定了圖像數(shù)據(jù)周期性地刪除、覆蓋，采用通用的文件系統(tǒng)必然造成大量的碎片，導(dǎo)致存儲性能逐步下降；
4)供電條件、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等因數(shù)造成設(shè)備無法保證無限期不間斷供電，一旦發(fā)生斷電，將造成文件系統(tǒng)的損壞、數(shù)據(jù)的只讀甚至丟失等問題；
5)海量數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)對數(shù)據(jù)檢索的速度要求非常高，在這種模式下視頻數(shù)據(jù)檢索很難滿足需求；
6)文件系統(tǒng)卷大小有限，無法管理海量卷；容量擴展不易，存儲服務(wù)器、存儲設(shè)備同時增加
為了解決以上當(dāng)前存儲監(jiān)控技術(shù)的種種問題，主流監(jiān)控廠商聯(lián)合存儲廠商開發(fā)出了視頻直寫存儲技術(shù)――即把錄像功能，流轉(zhuǎn)發(fā)和播放功能嵌入到存儲設(shè)備中，實現(xiàn)編碼器數(shù)據(jù)流直接寫入存儲，平臺和客戶端可以直接從存儲中取數(shù)據(jù)及點播。這樣可以提高系統(tǒng)性能和可靠性，同時降低客戶使用成本。
這一類視頻直寫存儲同時可支持IP網(wǎng)絡(luò)存儲的SAN和NAS功能，除了標(biāo)準(zhǔn)的ONVIF/RTSP/PSIA/SIP/iSCSI及NAS協(xié)議的支持外，也支持編解碼器前端設(shè)備或平臺廠商自定義的流媒體協(xié)議。按照視頻直寫的數(shù)據(jù)形態(tài)具體劃分，主流的有流媒體直寫，塊直寫和文件直寫共3類；其中，流媒體直寫方式猶如水管輸送水流直接注入水庫；其他直寫方式則像先把水流分裝入水桶，然后再把水桶運輸?shù)剿畮爝呉煌耙煌暗谷胨畮?。由此看出，流媒體直寫存儲是當(dāng)前視頻存儲效率最高最穩(wěn)定的；而流媒體直寫技術(shù)已經(jīng)被納入公安部GB28181補充稿正式向公安行業(yè)推廣。
視頻直寫存儲方案的優(yōu)勢：
1)開放式接入前端，支持RTSP/ONVIF/PSIA/SIP等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的直接接入；
2)前端設(shè)備以流媒體協(xié)議方式直接寫入視頻數(shù)據(jù)，省去存儲服務(wù)器和流媒體服務(wù)器；
3)性能高，并發(fā)寫入性能較IP SAN模式提高一倍；
4)可獨立組網(wǎng)，支持直接錄像、檢索、回放、轉(zhuǎn)發(fā)功能；
5)解決了覆蓋寫碎片問題和掉電后文件系統(tǒng)不穩(wěn)定問題；
6)存儲具備本地快速檢索功能，數(shù)萬條視頻數(shù)據(jù)，可以在1秒鐘之內(nèi)完成檢索。
7)兼容性好：提供配置、檢索與回放的二次開發(fā)接口及控件，充分利用靈活對接的特點，兼容多種主流編碼器及平臺產(chǎn)品。
2008年起，視頻直寫存儲技術(shù)應(yīng)勢而生，該直寫方案克服了以上問題并且通過實際應(yīng)用取得了成功。在主流廠商的大力推動下，該直寫存儲方案逐步替代了IPSAN存儲轉(zhuǎn)存方案，占據(jù)近3年視頻監(jiān)控存儲方案的主導(dǎo)位置。并且當(dāng)前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于平安城市、電信全球眼、網(wǎng)通寬視界以及銀行、交通、智能樓宇等視頻監(jiān)控行業(yè)。
4.云存儲
以上提及的監(jiān)控存儲技術(shù)在不同的監(jiān)控環(huán)境中都已經(jīng)應(yīng)用，可以滿足大中小型監(jiān)控系統(tǒng)的存儲需求。但是對于特大型監(jiān)控系統(tǒng)（上萬路視頻前端），要求達(dá)到PB級的存儲容量，靠單設(shè)備和單客戶端的文件系統(tǒng)是做不到的，必須有虛擬化、集群化和離散存儲的解決方案。
近幾年興起的云計算云存儲技術(shù)充分利用了虛擬化集群存儲技術(shù)，可以實現(xiàn)存儲空間的動態(tài)擴展、多設(shè)備負(fù)載均衡、多設(shè)備冗余等，為特大型監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)提供了新的思路。云計算是信息技術(shù)發(fā)展新趨勢，云存儲是在云計算概念上延伸和發(fā)展出來的一個新概念，是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問功能的存儲系統(tǒng)。
就如同云狀的廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)一樣，云存儲對使用者來講，不是指某一個具體的設(shè)備，而是指一個由許許多多個存儲設(shè)備和服務(wù)器所構(gòu)成的集合體。使用者使用云存儲，并不是使用某一個存儲設(shè)備，而是使用整個云存儲系統(tǒng)帶來的一種和應(yīng)用相結(jié)合的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。所以嚴(yán)格來講，云存儲不是單一存儲設(shè)備，而是一種存儲和應(yīng)用的結(jié)合。
1)采用虛擬化技術(shù)全面整合存儲容量，始終對總?cè)萘窟M(jìn)行管理和維護，按需分配錄像卷且能夠靈活調(diào)整大小。
2)采用視頻流直寫存儲設(shè)備模式，節(jié)省用戶投資。
3)視頻流通過離散算法均衡切片，視頻數(shù)據(jù)分布式存儲，同時以集群響應(yīng)方式提供數(shù)據(jù)并發(fā)服務(wù)，如高速的并發(fā)下載。
4)采用全系統(tǒng)集群工作模式，保證各設(shè)備間業(yè)務(wù)實時負(fù)載均衡，提高設(shè)備利用率；同時系統(tǒng)任意節(jié)點故障，系統(tǒng)都能實現(xiàn)智能接管，保證系統(tǒng)業(yè)務(wù)不中斷，數(shù)據(jù)不丟失。
5)全域一體化索引技術(shù)，全面提升查詢速率，達(dá)到秒級響應(yīng)。
6)提供標(biāo)準(zhǔn)API接口、WebService接口與行業(yè)平臺對接，透明存儲業(yè)務(wù)處理流程，避免重復(fù)開發(fā)；同時在大數(shù)據(jù)智能分析方面提供數(shù)據(jù)預(yù)分析支持等。
7)支持標(biāo)準(zhǔn)IP-SAN存儲設(shè)備接入，保護用戶已有投資，利于系統(tǒng)整合。
2011年起，隨著云計算技術(shù)的興起，對數(shù)據(jù)存儲速度提出非常高的要求。存儲廠商為了配合云計算的高速數(shù)據(jù)儲存需要，借用了云計算的設(shè)計思路發(fā)展而來一種全新存儲技術(shù)--云存儲技術(shù)。云存儲方案彌補了視頻直寫存儲技術(shù)容易出現(xiàn)單設(shè)備熱點效應(yīng)問題并且成功發(fā)揮了高性能和高可靠服務(wù)能力的特征。通過2012年到2013年國內(nèi)公安行業(yè)一些平安城市項目實際應(yīng)用取得了成功。當(dāng)前在主流廠商的大力推動下，安防云存儲方案逐漸顯現(xiàn)有替代IPSAN和視頻直寫存儲方案的發(fā)展趨勢。未來幾年，大中型安防項目建設(shè)中，安防云存儲會占據(jù)視頻監(jiān)控存儲方案的主力位置，必將會快速地應(yīng)用于平安城市、電信全球眼、網(wǎng)通寬視界以及交通、大型企業(yè)園區(qū)等視頻監(jiān)控行業(yè)。
四、視頻監(jiān)控存儲市場的發(fā)展趨勢
未來幾年，視頻路數(shù)在2000路以下的且存儲周期30天以內(nèi)的中小規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)會以視頻流直寫存儲為主；像視頻路數(shù)在2000路甚至10000路以上的且存儲周期30天以上的大規(guī)模視頻系統(tǒng)會以安防云存儲為主；并且大規(guī)模的甚至特大規(guī)模的視頻監(jiān)控系統(tǒng)普遍出現(xiàn)，自然就帶來了存儲空間在10000TB以上的存儲系統(tǒng)需求，存儲設(shè)備數(shù)量也會在100臺或幾百臺的規(guī)模。
對于特大規(guī)模的視頻監(jiān)控項目來說，不但需要高效集群化存儲系統(tǒng)對外做好空間統(tǒng)一讀寫服務(wù)，而且更需要全域存儲資源虛擬化集中統(tǒng)一管理。這就是當(dāng)前視頻存儲市場中最高端解決方案----安防云存儲。安防云存儲不但要管好海量數(shù)據(jù)，而且要為大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析系統(tǒng)提供高速讀寫支撐服務(wù)。然而，當(dāng)前存儲行業(yè)中的通用集群存儲因市場定位為通用數(shù)據(jù)類存儲解決方案，通用數(shù)據(jù)大多是指文件類和數(shù)據(jù)庫類等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；而視頻數(shù)據(jù)是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，所以對安防視頻數(shù)據(jù)來說，它并不是適合安防行業(yè)的存儲解決方案。
相信，安防云存儲必然很快發(fā)展成為視頻監(jiān)控存儲市場的主流解決方案，也會是首選的最佳方案。安防云存儲解決了當(dāng)前安防行業(yè)已經(jīng)開始面臨海量數(shù)據(jù)存儲的管理，單一熱點設(shè)備性能瓶頸和智能分析應(yīng)用問題，國內(nèi)不少平安城市項目正積極與行業(yè)巨頭，如?？低暵?lián)手建設(shè)安防云存儲。2013年在華東地區(qū)就出現(xiàn)了5個以上的平安城市項目成功部署了安防云存儲系統(tǒng)，并且通過用戶實際使用取得了非常成功的視頻業(yè)務(wù)應(yīng)用體驗。
(本文由重慶安防監(jiān)控www.rafz.com.cn編輯)
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