視頻監(jiān)控專業(yè)存儲解決方案

1、 XX視頻監(jiān)控存儲解決方案目 錄第一章視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)11.1需求分析1系統(tǒng)可靠性需求1數(shù)據(jù)可靠性需求2高可擴展性需求3帶寬需求3性能需求3節(jié)能需求4系統(tǒng)兼容性需求4安全性需求5第二章集中監(jiān)控存儲解決方案62.1系統(tǒng)拓撲結構圖62.2視頻監(jiān)控容量計算72.3其他相關設備配置92.4集中監(jiān)控存儲方案的優(yōu)勢9第三章產(chǎn)品簡介113.1Histream HH-IPS-T1-16一體化存儲系統(tǒng)11第一章 視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)1.1 需求分析隨著數(shù)字信號處理技術、數(shù)字通信技術的發(fā)展及IP網(wǎng)絡傳輸?shù)钠占?安防監(jiān)控系統(tǒng)正逐步從標清向高清、從模擬向數(shù)字進行轉變，傳統(tǒng)監(jiān)控技術所面臨的組網(wǎng)難、共享難和存儲難的問題在新型

2、的數(shù)字化監(jiān)控存儲體系下有了全面改善：網(wǎng)絡化、規(guī)?；?、高可靠性、高安全性、使用簡便性、業(yè)務功能強大、管理功能強大、可擴展性好、易集中存儲和檢索等等，為用戶帶來了全新的應用體驗。XX工程的攝像頭數(shù)量較多，同時視頻錄像的保存時間較長，要構建一個全方位、高密度的治安管理防控體系，其中海量視頻的集中存儲和快速檢索調(diào)用是項目中的關鍵點之一，而大型視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)的需求主要體現(xiàn)在以下幾個方面：系統(tǒng)可靠性需求對于一個存儲系統(tǒng)而言，可靠性是第一位的。高可靠性是保證視頻數(shù)據(jù)連續(xù)寫入的關鍵，那么存儲系統(tǒng)的可靠性需求體現(xiàn)在以下幾個方面：1) 存儲架構的可靠性一般而言，由于嵌入式存儲系統(tǒng)的操作系統(tǒng)固化到控制器中，采用存

3、儲專用操作系統(tǒng)、以提高系統(tǒng)的安全性，減少黑客攻擊及病毒感染的可能性，此外，嵌入式系統(tǒng)具有無線纜設計、關鍵部件全部可熱插拔的特性，所以從架構上優(yōu)于服務器架構的存儲系統(tǒng)，產(chǎn)品選型時，應該優(yōu)先選擇嵌入式架構的存儲系統(tǒng)。 2) 存儲系統(tǒng)的冗余設計存儲系統(tǒng)的冗余設計可以有效避免關鍵部件和鏈路的單點故障問題，從而保證可靠性。這些關鍵部件除控制器外，還應該包括鋰電池、電源、風扇、硬盤等，此外，多個主機端口可以和前端形成多條數(shù)據(jù)鏈路，也可以避免鏈路的單點故障。但是從經(jīng)濟性角度而言，冗余的控制器是成本的較大權重因素，因此實際應用中，可以在冗余性和經(jīng)濟性之間選擇一個折中點。 數(shù)據(jù)可靠性需求本期視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)保存的主

4、要目的就是為了在發(fā)生案件和突發(fā)事件時，能對存儲中的數(shù)據(jù)進行取證和分析，保證整個XX項目安保工作的順利開展，因此數(shù)據(jù)的可靠性至關重要，存儲系統(tǒng)需要從容錯、系統(tǒng)恢復（包括RAID技術、熱備技術、SMART技術、介質(zhì)壞塊自動掃描、數(shù)據(jù)預先遷移等技術）等多方面對數(shù)據(jù)的可靠性和安全性做保障。作為后端視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)集中存儲系統(tǒng)的高可靠性體現(xiàn)在具備可靠性保護能力（RAID技術、熱備技術、SMART技術、介質(zhì)壞塊自動掃描等技術）、故障恢復能力（存儲設備掉電和更換控制器時，系統(tǒng)配置信息不丟失，數(shù)據(jù)不丟失，恢復供電和更換控制器后系統(tǒng)可以自動恢復正常運行）。1) RAID校驗和熱備技術硬盤是存儲系統(tǒng)中的比較容易損壞的

5、部件之一，隨著時間和使用的頻繁程度，硬盤故障極容易造成損壞或故障導致數(shù)據(jù)丟失，因此存儲系統(tǒng)需要有多種RAID校驗技術保證數(shù)據(jù)的安全性；在本期XX項目中，由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用大容量的SATA硬盤，故障率會比小容量硬盤高，因此最好還能支持到RAID6等雙盤校驗保護。存儲系統(tǒng)應具有多種RAID級別供不同應用的靈活選擇，以方便用戶根據(jù)各種不同實際情況來選擇合適的RAID級別來保護數(shù)據(jù)。熱備盤技術可以結合RAID技術增加數(shù)據(jù)的可靠性和安全性，尤其是當RAID級別不采用RAID6等高等級保護時，采用熱備盤技術可以獲得性能和數(shù)據(jù)可靠性的最佳結合。根據(jù)視頻監(jiān)控應用的特點，建議采用RAID5+熱備盤的方式對數(shù)據(jù)

6、進行保護，RAID5提供在線更換新盤的功能，以及對發(fā)生故障磁盤的內(nèi)容進行聯(lián)機重組。具有RAID熱備盤功能的磁盤陣列會在磁盤發(fā)生故障時，首先由熱備盤頂替故障磁盤，在后臺進行RAID重建的同時，仍能保證視頻流數(shù)據(jù)的不間斷寫入。RAID 5熱備盤技術可以在壞兩塊甚至更多塊硬盤的情況下（取決于熱備盤的數(shù)量，一般情況下，一個RAID設置1個熱備盤即可），保證RAID組的數(shù)據(jù)不丟失。2) 磁盤壞塊的自動檢查和數(shù)據(jù)預先遷移技術磁盤陣列應具有強大的自我狀態(tài)診斷和故障隔離功能，如介質(zhì)壞塊自動檢測、壞數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)進行自動遷移等。這種預防措施可以有效防止數(shù)據(jù)丟失，也可以避免較長的RAID重建過程，保證數(shù)據(jù)安全的同時

7、，避免了RAID重建過程中陣列性能的下降。高可擴展性需求視頻數(shù)據(jù)會隨著攝像頭數(shù)量的增加，碼流的提升，保存天數(shù)的增加而急劇增加，因此存儲系統(tǒng)本身必須具有較高的可擴展性，以滿足后續(xù)容量擴展的需要。存儲系統(tǒng)進行容量擴展時，必須能夠進行在線動態(tài)擴容，不影響現(xiàn)有的視頻錄像。就本期項目而言，對于單個磁盤陣列，為了保證業(yè)務的連續(xù)性，在進行容量擴展時，RAID組大小和LUN空間大小要求均可以在線擴容，擴容時對服務器無影響，存儲系統(tǒng)本身也無需重啟，能夠根據(jù)用戶要求進行靈活方便的擴展，可滿足今后繼續(xù)在線、不中斷應用進行容量擴展的需求。動態(tài)的RAID容量擴展和LUN功能擴展功能可以簡化存儲空間擴展的操作。帶寬需求單

8、臺攝像機每秒的存儲流量為2Mbps碼流，所有攝像機存儲流量單攝像機存儲流量×所有攝像頭數(shù)量,帶寬是否能滿足需要，要看各區(qū)域的監(jiān)控點數(shù)量、隨機讀的并發(fā)數(shù)和空閑帶寬的比例，在某些高清視頻監(jiān)控項目中，為了提供較高的帶寬，往往會在核心網(wǎng)絡中采用萬兆交換機。另外，可以根據(jù)經(jīng)驗值10%的存儲訪問概率計算對視頻錄像數(shù)據(jù)的隨機訪問概率。性能需求存儲應具有較好的實時性能，才能滿足高清錄像時對存儲實時寫入的要求，因此，選擇具有專用的RTOS實時操作系統(tǒng)的存儲系統(tǒng)才能保證實時性；同時，存儲設備對寫性能有優(yōu)化處理，才能滿足標清/高清監(jiān)控情況下對高碼率、高并發(fā)和多路碼流的實時讀寫需求。其次，鏈路聚合也叫做Tr

9、unk功能，IP SAN磁盤陣列的多個主機通道可以綁定成一個更大的聚合通道，從而獲得較大的通道帶寬，提高存儲的性能。在設備選型時，建議優(yōu)先選擇具有Trunk功能的磁盤陣列。 節(jié)能需求據(jù)Gartner公司一項針對CIO的調(diào)研表明，70%的被訪者認為，電力和制冷問題是他們的數(shù)據(jù)中心所面臨的一個最大問題，IT預算中能源方面的花費從8%激增到48%。據(jù)國務院信息化工作辦公室的數(shù)據(jù)顯示，中國IT能源消耗占全國每年800億元政府能源消耗的50%，數(shù)據(jù)中心能耗又占到IT總開銷的40%。，為積極響國家 “堅持實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”發(fā)展戰(zhàn)略要求，同時也為了盡可能減少后續(xù)的長期耗電成

10、本，就XX項目的節(jié)能需要注意以下幾個環(huán)節(jié)：1) 在具體的存儲設備選型上，應優(yōu)先選用具有多種節(jié)能特性的產(chǎn)品；2) 在項目建設過程中節(jié)約能源；3) 在系統(tǒng)運行和維護階段，通過存儲系統(tǒng)設計（存儲設備休眠策略、存儲策略等）建立節(jié)約能源的長效機制。XX工程項目的建設和運行對能源需求較大，建議在系統(tǒng)建設和運行的整個階段考慮節(jié)能問題。從IP SAN存儲系統(tǒng)自身而言，由于數(shù)據(jù)量很大，需要幾十套磁盤陣列，那么對于電能的消耗也是非常大的，同時對于給設備降溫的空調(diào)也需要消耗相應的電能，所以所選擇的IP SAN存儲系統(tǒng)需要提供良好的散熱能力、節(jié)能設計等，節(jié)省能源，節(jié)省日常持續(xù)的電費開支。 系統(tǒng)兼容性需求本次項目建設涉

11、及到眾多廠家的大量設備進行連接、通信以及協(xié)調(diào)工作等，存儲系統(tǒng)作為本次視頻監(jiān)控項目的一個后端子系統(tǒng)，必須具有標準化以及廣泛的兼容性，以滿足開放式系統(tǒng)之間的互連互操作等要求。由于存儲系統(tǒng)前端采用的視頻服務器/流媒體服務器等會存在多種可能的操作系統(tǒng)，也可能是不同服務器廠商的不同型號產(chǎn)品，因此存儲系統(tǒng)需要具有廣泛的操作系統(tǒng)兼容性和與不同型號主機的良好互操作性。因此存儲系統(tǒng)要能提供和支持標準的協(xié)議和接口等。安全性需求IP SAN視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)本身接入以太網(wǎng)交換機，因此同樣應該保證足夠的安全性，應具有基本的防病毒能力、防黑客攻擊（例如DoS攻擊）能力、具有安全報警能力；其次，存儲系統(tǒng)要具有防止未授權的服

12、務器訪問存儲卷的功能，防止未授權帳號非法訪問和侵入存儲系統(tǒng)。此外，在工程設計上，存儲系統(tǒng)還應考慮斷電數(shù)據(jù)丟失造成的影響，有斷電數(shù)據(jù)保存的措施和設計。第二章 集中監(jiān)控存儲解決方案2.1 系統(tǒng)拓撲結構圖采用ISCSI磁盤存儲系統(tǒng)產(chǎn)品繼承了SAN系統(tǒng)的優(yōu)點，在大中型視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)中，相對DVR/NVR本地存儲的優(yōu)勢在于：1. 高可靠和高效率的數(shù)據(jù)保護性能：當一個RAID組中有硬盤壞時，采用磁盤陣列的熱備盤技術、數(shù)據(jù)預先遷移技術，可以大大縮短RAID重建時間，避免進一步硬盤壞造成的數(shù)據(jù)丟失；而NVR缺乏這些專業(yè)存儲設備的技術特點，硬盤故障時RAID重建時間很長，同時RAID重建時性能下降很多，會影響

13、到正常讀寫的穩(wěn)定性；2. 優(yōu)秀的磁盤擴展能力，可以平穩(wěn)擴展到至少64塊盤以上。而NVR一般只能最多16塊-20塊盤的擴展能力，NVR是替代DVR的產(chǎn)品，所以本身擴展能力有限，機頭性能無法支撐較大的容量擴展；3. 系統(tǒng)更為可靠，容易維護：由于內(nèi)部都是模塊化設計和無線纜架構，因此更為穩(wěn)定和容易維護。4. 支持全局熱備、本地熱備等多種熱備方式；5. 數(shù)據(jù)讀寫的高效率：采用專用的磁盤陣列，因為采用了專用的存儲實時操作系統(tǒng)和存儲專用處理器，因而機頭的RAID校驗性能和讀寫性能很高；6. 支持更多的RAID保護級別，例如RAID3、RAID1E、RAID6，給予更多靈活的RAID保護級別選擇；2.2 視頻

14、監(jiān)控容量計算65路D1監(jiān)控碼流，所有的監(jiān)控點要求24小時連續(xù)錄像，以25幀/秒的幀率進行存儲，需要保存至少3個月。那么錄像總時長為65路×92天×24小時/天×3600 秒/小時= 516672000秒存儲可用容量：A.存儲格式：D1，25 幀/s 圖像格式B.傳輸速率：2Mb/s， C.因此總的數(shù)據(jù)存儲容量為：2Mbps ×516672000秒÷ 1024 ÷ 1024 ÷ 8123.18TB【注：計算存儲可用容量，也就是視頻監(jiān)控產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量時，一般不計算動態(tài)壓縮率，當然也可以計算動態(tài)壓縮率，一般為85左右，但是不推薦這樣

15、做?！緿.硬盤格式化之前的容量計算：123.18TB÷90136.87TB【注：一般1塊1TB的SATA硬盤格式化以后的容量為917G左右，因此可以用91.7%（或取整91%）來計算1TB SATA盤格式化后的容量；而一塊2TB的SATA硬盤格式化以后的容量為1.89TB左右2TB WD或Seagate的SATAII硬盤格式化后可用容量為1.819TB左右，見下圖，因此可以用90.9%（或取整90%）來計算格式化后的容量】存儲裸容量：A.為了防止硬盤故障造成的數(shù)據(jù)丟失，每十六塊硬盤需要消耗兩塊(RAID5+1塊熱備盤)做數(shù)據(jù)冗余，即12.5的冗余消耗；【注：冗余消耗和磁盤柜的單柜硬盤

16、數(shù)有關系，12盤、14盤、16盤為的冗余消耗百分比是不同的，如果盤位數(shù)不同，就需要根據(jù)具體情況進行調(diào)整，并非一成不變】B.考慮對整個存儲配置2%的余量?！咀ⅲ河嬎愦鎯θ哂嗫臻g/預留余量時，一般可以多預留一些，例如5、10%左右，根據(jù)預算情況定。】C.則需要存儲容量總數(shù)為：【136.87TB/（1-12.5%）】×102% =159.55TB配置iSUM420G3，需要至少配置80塊硬盤2TB SATAII硬盤，按照一拖二來配置（48塊硬盤），需要2個主柜，3個擴展柜。2.3 其他相關設備配置1. 以太網(wǎng)交換機端口：由于每臺磁盤陣列均提供至少2個千兆iSCSI端口和1個百兆網(wǎng)絡管理端口

17、（維護端口，用于配置、維護和發(fā)送報警信號等）接入交換機，因此對于每套磁盤陣列，需要預留3個端口；如果存儲服務器和ISUM420G3只采用1個網(wǎng)口直連，則只需要1個管理網(wǎng)口連接以太網(wǎng)交換機；2. 存儲服務器數(shù)量計算：一般按照經(jīng)驗值，每臺存儲服務器承載90-100路左右的2Mpbs的D1/4CIF碼流順序寫入，同時又有10%左右的隨機視頻點播讀取，那么也就是同時承載100-110路的讀寫流。對于10Mbps的高清碼流，每臺存儲服務器可以承載45-66路的并行寫，再加上10%的隨機讀，也就是50-70路的并發(fā)讀寫。存儲服務器可以用刀片服務器或者機架式服務器，如果需要進一步提高可用性，可以考慮對每臺存

18、儲服務器構建為雙機，存儲服務器的一般參考配置如下：處理器采用至強2.0GHz以上，內(nèi)存2GB以上，雙千兆網(wǎng)卡；3. 存儲的內(nèi)存配置：當存儲用于承載高清碼流時建議配置2G內(nèi)存；當單套ISUM420G3作為NAS存儲來使用時，建議按照如下規(guī)則配置內(nèi)存：（1） 32路碼流：標配的512MB可以滿足要求；（2） 64路碼流：升級到1GB內(nèi)存；（3） 128路碼流：升級到2GB內(nèi)存；4. ISCSI存儲最大容量配置建議：（1） 一拖一或一拖二（48塊盤）時為性能最佳；（2） 一拖三（64塊盤）時性能較好，不建議超過這個值進行配置。2.4 集中監(jiān)控存儲方案的優(yōu)勢1. 充分利用網(wǎng)絡優(yōu)勢，客戶可靈活部署存儲設

19、備和確定安裝位置； 2. 采用權限管理，有利于內(nèi)防內(nèi)控：未授權人員不能隨便接觸到存儲數(shù)據(jù)； 3. 數(shù)據(jù)安全性高： 專用存儲設備的RAID熱備盤保護；4. 可靠性高：嵌入式控制器，關鍵設備冗余架構，數(shù)據(jù)存儲可靠；另外，傳輸iSCSI協(xié)議，比傳統(tǒng)視頻存儲方案（文件級）更加可靠； 5. 擴展能力強：存儲容量大、單位存儲成本低，可以滿足用戶長時間視頻數(shù)據(jù)存儲的需要； 6. 統(tǒng)一管理，便于歷史資料的檢索和回放； 7. 易于管理和維護：采用集中存儲架構，維護簡單，綜合性價比高。 8. 總體擁有成本低：隨著監(jiān)控點個數(shù)的增加，總體擁有成本不斷降低。因為擴容僅僅是增加磁盤柜（vs 更多個DVR），耗電減少（更多

20、個DVR的耗電大于磁盤柜的耗電），設備使用壽命長（嵌入式存儲的壽命大于X86架構的DVR）；第三章 產(chǎn)品簡介3.1 Histream HH-IPS-T1-16一體化存儲系統(tǒng)（1） 產(chǎn)品概述Histream HH-IPS-T1-16是黃河數(shù)字面向網(wǎng)絡視頻監(jiān)控存儲領域推出的一款iSCSI/NAS一體化存儲產(chǎn)品。采用嵌入式控制器和無線纜模塊化結構設計，擁有四大綠色技術，兼容SAS/SATA兩種磁盤，高達112塊磁盤擴展，支持NAS遠程復制，充分滿足客戶對海量數(shù)據(jù)存儲及共享的雙重需求。Histream HH-IPS-T1-16是視頻監(jiān)控存儲系列產(chǎn)品中的“綠色之星”。Histream HH-IPS-T1

21、-16具有IP SAN/NAS一體化訪問特性，擁有出色的綠色特質(zhì)，方便用戶部署統(tǒng)一網(wǎng)絡存儲方案，方便用戶在降低系統(tǒng)功耗的基礎上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的的集中管理、共享及遠程備份。（2） 產(chǎn)品特點專業(yè)存儲平臺Histream HH-IPS-T1-16使用64位專用RISC處理器，嵌入式存儲操作系統(tǒng)，冗余模塊化設計，是一款獨具特色、性能和可靠性領先的一體化存儲產(chǎn)品。綠色節(jié)能設計支持MAID2.0技術，實現(xiàn)三級節(jié)能，磁盤系統(tǒng)功耗低。散熱風扇的自動降速和雙向散熱風道，磁盤柜噪音低、散熱效率高。采用80Plus標準的電源模塊，電源本身能耗低。支持計劃關機、遠程喚醒功能，存儲系統(tǒng)節(jié)能智能化。NAS功能Histre

22、am HH-IPS-T1-16通過CIFS、NTFS等協(xié)議實現(xiàn)多文件系統(tǒng)文件共享；支持NAS遠程復制（異步），保證數(shù)據(jù)卷的一致性，提供完備的NAS安全管理機制。IP帶寬聚合Histream HH-IPS-T1-16可部署于現(xiàn)有的交換式以太網(wǎng)絡，為網(wǎng)絡上的IP-SAN主機提供存儲服務。iSUM420G3支持4個千兆iSCSI主機接口，數(shù)據(jù)傳輸帶寬高達400MB/s。SAS/SATA介質(zhì)兼容Histream HH-IPS-T1-16支持SAS/SATA硬盤混插，提供高達112塊磁盤的擴展空間。高可用設計Histream HH-IPS-T1-16采用無線纜連接技術的模塊化設計，電源、散熱模塊均支持雙冗余配置。Histream HH-IPS-T1-16支持iSCSI端口的帶寬合并，有效地提高主機帶寬。數(shù)據(jù)可靠性保障Histream HH-IPS-T1-16支持的RAID級別有0,1,3,1E,5,6,10,30,50,60，RAID的運算是由專門的芯片來完成的。Histream HH-IPS-T1-16提供自動介質(zhì)掃描功能，能夠精確地發(fā)現(xiàn)并重新分配壞扇區(qū)，保證存儲數(shù)據(jù)的安全可靠。靈活的管理與維護Histream HH-IPS-T1-16提供全中文的管理界面，允許通過RS232、WebGUI、SANManager、CLI、SNMP、OPAS的方式進行管理與維護，客戶端無需安裝任何管