视频监控系统常用存储技术及发展趋势

视频监控系统常用存储技术及发展趋势

作者：陈钢

来源：《数字技术与应用》2013年第03期

摘要：视频监控系统所采用的存储技术较为关键，直接影响到整个系统的运行。目前视频监控较为传统的技术有硬盘录像机硬盘存储，直接连接存储（DAS）、网络附加存储（NAS）、存储区域网络（SAN）等，各有利弊，安装时要加以权衡，选择性价比高的方案。分析存储技术发展的趋势，并介绍新兴的数字存储技术如NVR、云存储等。

关键词：DVR 直接连接存储网络附加存储存储区域网络 NVR 云存储

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0234-02

随着电子、计算机应用、网络技术的不断发展，视频监控系统应用越发广泛，规模逐年增加；而长时间监控、高清图像等要求视频监控存储模式必须高效、可靠，适用性强。一个视频监控实现预警、浏览、回放等作用的好坏，关键在于存储技术，不仅包括存储容量，还包括对数据的访问、传输和管理。目前视频监控系统主要包括本地存储和网络存储两种存储模式，除DVR硬盘存储为本地存储模式外，其余均为网络存储模式。

1 数字硬盘录像机（DVR）硬盘存储

DVR硬盘存储为本地存储模式，数字硬盘录像机内设置硬盘，DVR根据硬盘地址顺序规划逻辑盘符。图像数据根据盘符顺序，依次写入硬盘。DVR视频数据的存储结构大多使用IDE硬盘和E-IDE硬盘总线完成硬盘控制和扩展功能，对硬盘在振动、散热、等方面均有较高要求。具体来说主要存在以下弊端：

（1）故障率高：采取硬盘顺序储存的方式，故障较多，而且发生故障即得更换硬盘，数据丢失不可恢复。

（2）数据分散：视频图像管理存在困难，难以实现集中控制。

（3）存储量小：无法在线扩容。

但是由于其设备便宜，维护成本低，目前仍较为广泛地应用于视频监控系统中，适合用于数据安全性、实时性要求不高，传输量较小视频监控系统。

2 DAS存储

DAS（Direct Attached Storage直接附加存储）存储架构出现比较早，指将存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上，是通过硬盘录像机或服务器，直接连接磁盘阵列柜实现存储的模式。

DAS存储技术的适用条件为：

（1）数台服务器在地理分布上很分散，通过其他方式使它们之间建立联系非常困难；（2）存储系统必须直接连接到应用服务器；（3）存储设备无需与其他服务器共享；

DAS技术主要优点是存储容量扩展的实施简单，投入成本少，见效快。但这种存储技术中存储设备依赖服务器，与服务器主机之间的连接通道通常采用SCSI连接，带宽为10MB/s、20MB/s、40MB/s、80MB/s等。其本身是硬件的堆叠，不带有任何存储操作系统，SCSI通道资源有限会成为系统I/O的瓶颈。具体来说主要存在以下弊端：

（1）资源无法实现共享，尤其是跨平台文件；（2）服务器效能低，而且因数据量存在差异而造成各服务器管理存储空间使用不均衡。（3）用户需要不断及时备份数据和存储数据，存在一定困难，容易造成数据丢失；（4）为了拓展业务增加服务器或者存储设备，使得数据管理更加复杂，无法实现集中管理。

3 NAS存储

NAS（Network Attached Storage网络附加存储）是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心的技术，其服务器与存储之间的通信使用TCP/IP协议，以便于对不同主机和应用服务器进行访问。简单的说，NAS拥有独立嵌入式操作系统，通过网线连接的磁盘阵列（RAID），不需要依靠任何其他主机设备，可以无需服务器直接上网。

RAID是Redundant Array of Independent Disks的缩写，意思是独立磁盘的冗余阵列。RAID允许多个独立的硬盘组成一个逻辑的大硬盘，利用专业的算法，数据跨硬盘分布并作冗余。如此降低由于一个硬盘损坏而丢失所有数据的风险。

SAN存储技术适用条件为：

（1）能够满足那些无法承受SAN昂贵价格的中小企业的需求，性能价格比较高。（2）不要求特定的客户端支持，即可供Windows、UNIX、Linux、Mac等操作系统访问。（3）客户端数目或来自客户端的请求较少。

NAS最主要的应用就是中小企业或部门内部的文件共享，具体来说主要存在以下弊端：

（1）采用File I/O方式，客户端或客户请求较多时，服务器承载能力仍显不足；（2）进行数据备份时需要占用局域网的带宽，造成I/O响应时间长；（3）只能对单个NAS内部设备中的磁盘进行资源整合，进行独立管理。

4 SAN存储

SAN（Storage Area Network存储区域网络），是一种与局域网分离的专用网络，它将几种不同的数据存储设备和相关联的数据服务器都连接起来，是一个连接了一个或者几个服务器的存储子系统网络，具有高带宽和高性能，很好的扩展性，对于数据库环境、数据备份和恢复存在巨大的优势。SAN是独立出一个数据存储网络，网络内部的数据传输率很快。

NAS存储技术适用条件为：

（1）存储量大的工作环境，使用存储的服务器相对比较集中；（2）对数据备份、共享与带宽、可扩展性等系统性能要求极高；（3）有一定经济承受能力的企业或公司；

但SAN存储技术也存在以下弊端：

（1）成本较高，需要专用的连接设备如FC交换机、HBA卡（主机通道适配器）等，价格昂贵；（2）构成SAN存储区域孤岛；（3）操作系统仍停留在服务器端，管理复杂，需要专业技术人员维护；

SAN存储技术根据其传输介质的不同又可以细分为FC-SAN和IP-SAN。所谓FC-SAN即采用光纤传输，其主流产品带宽目前一般提供2Gb/S到4Gb/S的传输数率。IP-SAN中所采用通信协议实际上是一个互联协议，通过将SCSI协议封装在IP包中，使得协议能够在

LAN/WAN中进行传输，即通过IP网络来实现。

5 iSCSI存储

该存储使用专门的存储区域网成本很高，利用普通的数据网来传输SCSI数据实现和SAN 相似的功能，提高系统的灵活性。它将原来用存储区域网来传输的SCSI数据块改为利用普通的TCP/IP网来传输，成本相对SAN来说要低得多。目前该项技术存在的主要问题是：

（1）通过普通网卡存取iSCSI数据时，解码复杂，增加成本；（2）存取速度等受网络运行状况的影响。

6 发展趋势

NAS、SAN、IP-SAN是当前网络存储技术的发展方向，其技术也在不断融合。随着各项技术的不断进步，视频监控系统将朝数字化、网络化、系统集成化等方向发展。数字化首先应该是将系统中所有信息流从模拟状态转为数字状态，从根本上改变视频监控系统从信息采集、信息处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。网络化指的是系统的结构将由集中式向分布式过渡。系统集成则是在前两者基础上，利用软件技术，通过开放式的协议，统一操作平台，实现信息和软硬件资源的充分共享，这也催生了许多新兴技术。