分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用方案

在一個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，選擇什么樣的存儲(chǔ)解決方案直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)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(chǔ)容量(如1.2T)的DVR設(shè)備，所有需要的數(shù)據(jù)均保存在前端DVR的存儲(chǔ)設(shè)備中，比較好的方案中，后臺(tái)軟件可以管理和維護(hù)多臺(tái)的DVR設(shè)備，包括這些DVR設(shè)備的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如錄像的轉(zhuǎn)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(tái)主要負(fù)責(zé)維護(hù)和必要的存儲(chǔ)。

另一種是在攝像監(jiān)控前端采用DVR或者網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，而存儲(chǔ)主要在遠(yuǎn)端通過后臺(tái)的PC或者服務(wù)器軟件來將數(shù)據(jù)保存在后臺(tái)的存儲(chǔ)設(shè)備上。

上述兩種存儲(chǔ)方案均有很多弊端，尤其當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)很多，需要的存儲(chǔ)量又很大的情況下，這些可能的弊端包括:由于存儲(chǔ)分散導(dǎo)致難以維護(hù);由于存儲(chǔ)的專業(yè)程度不高導(dǎo)致存儲(chǔ)的可靠性不高，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的可靠性不高;存儲(chǔ)的利用率不高;存儲(chǔ)的擴(kuò)展性不好。

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

1、分布式存儲(chǔ)，集中管理;

2、基于iSCSI技術(shù)的IPSAN(STorageAreaNetwork);

3、流媒體網(wǎng)關(guān)可以作為存儲(chǔ)解決方案的核心設(shè)備。

在這個(gè)方案中，共有三級(jí):

1、上級(jí)監(jiān)控中心:上級(jí)監(jiān)控中心通常只有一個(gè)，主要由數(shù)字矩陣、認(rèn)證服務(wù)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(gè)，可依據(jù)地理位置設(shè)置，或者依據(jù)行政隸屬關(guān)系設(shè)立，主要由數(shù)字矩陣、流媒體網(wǎng)關(guān)、iSCSI存儲(chǔ)設(shè)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(chǔ)的概念。

3、監(jiān)控前端:主要由攝像頭、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器組成，其中VE4000系列的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器可以帶硬盤，該硬盤主要是用于網(wǎng)絡(luò)不暢時(shí)，暫時(shí)對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǔ)設(shè)備也可以用一臺(tái)服務(wù)器，帶SCSI磁盤陣列的形式，但由于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)性能有限，從而影響整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能，因此有建議選用專業(yè)的iSCSI存儲(chǔ)設(shè)備。

1) iSCSI原理簡介

iSCSI 是由IETF 開發(fā)的一種基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的新的Internet 協(xié)議，iSCSI 的原理是將SCSI 命令通過IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸，這樣就可以使在網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)更加便利，而且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)管理。

iSCSI 使標(biāo)準(zhǔn)的SCSI 命令能夠在TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)系統(tǒng)(啟動(dòng)器，Initiator)和存儲(chǔ)設(shè)備(目標(biāo)器，target)之間傳送。而且iSCSI 協(xié)議支持在系統(tǒng)之間傳送標(biāo)準(zhǔn)的SCSI 命令。在系統(tǒng)之間的連接是通過標(biāo)準(zhǔn)的IP 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)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(dāng)終端用戶或應(yīng)用程序(啟動(dòng)器)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求后，操作系統(tǒng)將生成一個(gè)適當(dāng)?shù)腟CSI 命令和數(shù)據(jù)請(qǐng)求，SCSI 命令通過封裝，在需要加密的時(shí)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(biāo)器)在收到這個(gè)數(shù)據(jù)包后按照相反的方向進(jìn)行解包，解析出SCSI 命令和數(shù)據(jù)請(qǐng)求，SCSI命令再發(fā)送給SCSI 存儲(chǔ)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，因?yàn)閕SCSI 是雙向的協(xié)議，所以它可以將數(shù)據(jù)返回給原來的請(qǐng)求。

2) 基于IP SAN的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案

圖3 基于IP SAN 的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案

在這個(gè)解決方案中，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器需要支持iSCSI 協(xié)議，是啟動(dòng)器，而位于監(jiān)控中心的iSCSI 存儲(chǔ)設(shè)備則是目標(biāo)器。本地監(jiān)控中心的iSCSI 存儲(chǔ)設(shè)備可以充當(dāng)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的存儲(chǔ)設(shè)備，而且iSCSI 存儲(chǔ)設(shè)備還可以再外掛磁帶設(shè)備，進(jìn)一步擴(kuò)大存儲(chǔ)容量。

在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案中，每臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器均占有一個(gè)IP，如果希望通過Internet 來進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，則網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)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(yuǎn)程監(jiān)控受到網(wǎng)絡(luò)容量的限制以及網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響，帶寬通常不能保證，給遠(yuǎn)程監(jiān)控帶來了不便，而卓揚(yáng)科技的流媒體網(wǎng)關(guān)可以解決這兩個(gè)問題。

卓揚(yáng)科技的流媒體網(wǎng)關(guān)是一個(gè)嵌入式的硬件設(shè)備，所有的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)均是基于硬件轉(zhuǎn)發(fā)(如果是軟件轉(zhuǎn)發(fā)，性能達(dá)不到要求)，報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)能力可以達(dá)到1Gbps 以上，卓揚(yáng)科技的流媒體網(wǎng)關(guān)的主要功能包括:

支持NAT 轉(zhuǎn)換功能

支持視頻分發(fā)功能，當(dāng)多個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控的用戶訪問同一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的時(shí)候，均需要向流媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)請(qǐng)求，然后流媒體網(wǎng)關(guān)再向網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，當(dāng)流媒體網(wǎng)關(guān)收到網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的數(shù)據(jù)后(注意視頻服務(wù)器與流媒體網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)流只有一份)再負(fù)責(zé)分發(fā)給遠(yuǎn)端的多個(gè)監(jiān)控用戶支持視頻點(diǎn)播服務(wù)，遠(yuǎn)端用戶可以通過流媒體網(wǎng)關(guān)完成視頻點(diǎn)播的功能支持iSCSI 的Initiator

卓揚(yáng)科技的流媒體網(wǎng)關(guān)可以對(duì)上述的功能進(jìn)行分別進(jìn)行配置。

下圖是一個(gè)流媒體網(wǎng)關(guān)與IP SAN 結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的解決方案，在方案中，流媒體網(wǎng)關(guān)沒有使能iSCSI 的Initiator，iSCSI 的Initiator 是由網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器完成，其中iSCSI 的存儲(chǔ)流是把監(jiān)控流封裝了iSCSI 而成的。

圖4 與流媒體網(wǎng)關(guān)相配合的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案1

下圖的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案中，流媒體網(wǎng)關(guān)使能了iSCSI Initiator 功能，而網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器與流媒體網(wǎng)關(guān)傳送的均是原始的視頻數(shù)據(jù)流(與iSCSI 存儲(chǔ)流相比)。

圖5 中，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的時(shí)候，流媒體網(wǎng)關(guān)首先從網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器活動(dòng)數(shù)據(jù)(①)，然后再通過iSCSI 存儲(chǔ)流將視頻數(shù)據(jù)保存到iSCSI 的存儲(chǔ)設(shè)備上(②)。當(dāng)A 用戶需要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的時(shí)候，首先A 用戶向流媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)出請(qǐng)求(③)，流媒體網(wǎng)關(guān)再向視頻服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)(①)，然后流媒體網(wǎng)關(guān)把監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶A(③)。當(dāng)B 用戶需要進(jìn)行視頻點(diǎn)播的時(shí)候，B 用戶首先向流媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)出請(qǐng)求(④)，流媒體網(wǎng)關(guān)再向iSCSI 存儲(chǔ)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)(②)，然后然后流媒體網(wǎng)關(guān)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(guān)相配合的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方案2

另外，在圖4 和圖5 中，是否進(jìn)行NAT 轉(zhuǎn)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(chǔ)方案無疑是解決存儲(chǔ)問題的一個(gè)良方，尤其當(dāng)iSCSI 的存儲(chǔ)設(shè)備的性能不斷提高、價(jià)格不斷降低的時(shí)候，采用這種方式就更是必然的選擇，我們深信，基于iSCSI 技術(shù)的存儲(chǔ)解決方案會(huì)逐漸成為大型網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控中存儲(chǔ)技術(shù)的主流。