分布式存儲系統(tǒng)

在一個視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，選擇什么樣的存儲解決方案直接決定了整個系統(tǒng)的系統(tǒng)架構以及系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定程度。

一種是在攝像監(jiān)控前端采用有一定存儲容量(如1.2T)的DVR設備，所有需要的數(shù)據(jù)均保存在前端DVR的存儲設備中，比較好的方案中，后臺軟件可以管理和維護多臺的DVR設備，包括這些DVR設備的存儲數(shù)據(jù)，如錄像的轉存、刪除和回放等功能。這種方案中所有數(shù)據(jù)主要保存在DVR中，后臺主要負責維護和必要的存儲。

另一種是在攝像監(jiān)控前端采用DVR或者網(wǎng)絡視頻服務器，而存儲主要在遠端通過后臺的PC或者服務器軟件來將數(shù)據(jù)保存在后臺的存儲設備上。

上述兩種存儲方案均有很多弊端，尤其當監(jiān)控點很多，需要的存儲量又很大的情況下，這些可能的弊端包括:由于存儲分散導致難以維護;由于存儲的專業(yè)程度不高導致存儲的可靠性不高，進而導致整個系統(tǒng)的可靠性不高;存儲的利用率不高;存儲的擴展性不好。

為了克服這些弊端，并推薦使用基于分布式存儲、集中管理思路的、以及基于iSCSI技術的IPSAN來作為視頻監(jiān)控的存儲解決方案，這個方案的主要特點包括:

1、分布式存儲，集中管理;

2、基于iSCSI技術的IPSAN(STorageAreaNetwork);

3、流媒體網(wǎng)關可以作為存儲解決方案的核心設備。

在這個方案中，共有三級:

1、上級監(jiān)控中心:上級監(jiān)控中心通常只有一個，主要由數(shù)字矩陣、認證服務器和VSTARClerk軟件等。

2、本地監(jiān)控中心:本地監(jiān)控中心可以有多個，可依據(jù)地理位置設置，或者依據(jù)行政隸屬關系設立，主要由數(shù)字矩陣、流媒體網(wǎng)關、iSCSI存儲設備、VSTARRecorder軟件等組成;音視頻的數(shù)據(jù)均主要保存在本地監(jiān)控中心，這就是分布式存儲的概念。

3、監(jiān)控前端:主要由攝像頭、網(wǎng)絡視頻服務器組成，其中VE4000系列的網(wǎng)絡視頻服務器可以帶硬盤，該硬盤主要是用于網(wǎng)絡不暢時，暫時對音視頻數(shù)據(jù)進行保存，或者需要在前端保存一些重要數(shù)據(jù)的情況。

本地監(jiān)控中心的存儲設備也可以用一臺服務器，帶SCSI磁盤陣列的形式，但由于服務器的網(wǎng)絡收發(fā)性能有限，從而影響整個存儲系統(tǒng)的性能，因此有建議選用專業(yè)的iSCSI存儲設備。

1) iSCSI原理簡介

iSCSI 是由IETF 開發(fā)的一種基于存儲網(wǎng)絡的新的Internet 協(xié)議，iSCSI 的原理是將SCSI 命令通過IP 網(wǎng)絡傳輸，這樣就可以使在網(wǎng)絡上傳送數(shù)據(jù)更加便利，而且可以實現(xiàn)遠程存儲管理。

iSCSI 使標準的SCSI 命令能夠在TCP/IP 網(wǎng)絡上的主機系統(tǒng)(啟動器，Initiator)和存儲設備(目標器，target)之間傳送。而且iSCSI 協(xié)議支持在系統(tǒng)之間傳送標準的SCSI 命令。在系統(tǒng)之間的連接是通過標準的IP 網(wǎng)絡基礎設施實現(xiàn)的，iSCSI 的協(xié)議模型如圖1 所示。

圖2 iSCSI 的協(xié)議模型

iSCSI 的工作原理是:當終端用戶或應用程序(啟動器)發(fā)送一個請求后，操作系統(tǒng)將生成一個適當?shù)腟CSI 命令和數(shù)據(jù)請求，SCSI 命令通過封裝，在需要加密的時候要執(zhí)行加密處理。這些命令加上TCP/IP 協(xié)議的包頭，就可以在以太網(wǎng)上傳輸。接收端(目標器)在收到這個數(shù)據(jù)包后按照相反的方向進行解包，解析出SCSI 命令和數(shù)據(jù)請求，SCSI命令再發(fā)送給SCSI 存儲設備驅(qū)動程序，因為iSCSI 是雙向的協(xié)議，所以它可以將數(shù)據(jù)返回給原來的請求。

2) 基于IP SAN的網(wǎng)絡存儲方案

圖3 基于IP SAN 的網(wǎng)絡存儲方案

在這個解決方案中，網(wǎng)絡視頻服務器需要支持iSCSI 協(xié)議，是啟動器，而位于監(jiān)控中心的iSCSI 存儲設備則是目標器。本地監(jiān)控中心的iSCSI 存儲設備可以充當多個網(wǎng)絡視頻服務器的存儲設備，而且iSCSI 存儲設備還可以再外掛磁帶設備，進一步擴大存儲容量。

在網(wǎng)絡存儲方案中，每臺網(wǎng)絡視頻服務器均占有一個IP，如果希望通過Internet 來進行遠程監(jiān)控，則網(wǎng)絡視頻服務器的IP 地址必須是公網(wǎng)IP，在通常情況，公網(wǎng)IP 地址都是稀有資源;另外遠程監(jiān)控受到網(wǎng)絡容量的限制以及網(wǎng)絡擁塞的影響，帶寬通常不能保證，給遠程監(jiān)控帶來了不便，而卓揚科技的流媒體網(wǎng)關可以解決這兩個問題。

卓揚科技的流媒體網(wǎng)關是一個嵌入式的硬件設備，所有的報文轉發(fā)均是基于硬件轉發(fā)(如果是軟件轉發(fā)，性能達不到要求)，報文的轉發(fā)能力可以達到1Gbps 以上，卓揚科技的流媒體網(wǎng)關的主要功能包括:

支持NAT 轉換功能

支持視頻分發(fā)功能，當多個遠程監(jiān)控的用戶訪問同一臺網(wǎng)絡視頻服務器的時候，均需要向流媒體網(wǎng)關發(fā)請求，然后流媒體網(wǎng)關再向網(wǎng)絡視頻服務器發(fā)出請求，當流媒體網(wǎng)關收到網(wǎng)絡視頻服務器的數(shù)據(jù)后(注意視頻服務器與流媒體網(wǎng)關之間的數(shù)據(jù)流只有一份)再負責分發(fā)給遠端的多個監(jiān)控用戶支持視頻點播服務，遠端用戶可以通過流媒體網(wǎng)關完成視頻點播的功能支持iSCSI 的Initiator

卓揚科技的流媒體網(wǎng)關可以對上述的功能進行分別進行配置。

下圖是一個流媒體網(wǎng)關與IP SAN 結合的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的解決方案，在方案中，流媒體網(wǎng)關沒有使能iSCSI 的Initiator，iSCSI 的Initiator 是由網(wǎng)絡視頻服務器完成，其中iSCSI 的存儲流是把監(jiān)控流封裝了iSCSI 而成的。

圖4 與流媒體網(wǎng)關相配合的網(wǎng)絡存儲方案1

下圖的網(wǎng)絡存儲方案中，流媒體網(wǎng)關使能了iSCSI Initiator 功能，而網(wǎng)絡視頻服務器與流媒體網(wǎng)關傳送的均是原始的視頻數(shù)據(jù)流(與iSCSI 存儲流相比)。

圖5 中，需要對數(shù)據(jù)進行存儲的時候，流媒體網(wǎng)關首先從網(wǎng)絡視頻服務器活動數(shù)據(jù)(①)，然后再通過iSCSI 存儲流將視頻數(shù)據(jù)保存到iSCSI 的存儲設備上(②)。當A 用戶需要進行遠程監(jiān)控的時候，首先A 用戶向流媒體網(wǎng)關發(fā)出請求(③)，流媒體網(wǎng)關再向視頻服務器獲取數(shù)據(jù)(①)，然后流媒體網(wǎng)關把監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶A(③)。當B 用戶需要進行視頻點播的時候，B 用戶首先向流媒體網(wǎng)關發(fā)出請求(④)，流媒體網(wǎng)關再向iSCSI 存儲設備獲取數(shù)據(jù)(②)，然后然后流媒體網(wǎng)關把監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶B(④)。

圖5 與流媒體網(wǎng)關相配合的網(wǎng)絡存儲方案2

另外，在圖4 和圖5 中，是否進行NAT 轉換視組網(wǎng)需求而定，可以靈活配置。

五、 后記

基于iSCSI 的IP SAN 存儲方案無疑是解決存儲問題的一個良方，尤其當iSCSI 的存儲設備的性能不斷提高、價格不斷降低的時候，采用這種方式就更是必然的選擇，我們深信，基于iSCSI 技術的存儲解決方案會逐漸成為大型網(wǎng)絡視頻監(jiān)控中存儲技術的主流。