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云计算与云存储简介及其发展历程

云存储是在云计算(cloudcomputing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。云存储对使用者来讲,不是指某一个具体的设备,而是指一个由许许多多个存储设备和服务器所构成的集合体。
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  云存储是在云计算(cloudcomputing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。云存储对使用者来讲,不是指某一个具体的设备,而是指一个由许许多多个存储设备和服务器所构成的集合体。使用者使用云存储,并不是使用某一个存储设备,而是使用整个云存储系统带来的一种数据访问服务。所以严格来讲,云存储不是存储,而是一种服务。云存储的核心是应用软件与存储设备相结合,通过应用软件来实现存储设备向存储服务的转变。与传统的存储设备相比,云存储不仅仅是一个硬件,而是一个网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公用访问接口、接入网、和客户端程序等多个部分组成的复杂系统。各部分以存储设备为核心,通过应用软件来对外提供数据存储和业务访问服务。

  云存储不仅仅是存储,更多的是应用。应用存储是一种在存储设备中集成了应用软件功能的存储设备,它不仅具有数据存储功能,还具有应用软件功能,可以看作是服务器和存储设备的集合体。应用存储技术的发展可以大量减少云存储中服务器的数量,从而降低系统建设成本,减少系统中由服务器造成单点故障和性能瓶颈,减少数据传输环节,提供系统性能和效率,保证整个系统的高效稳定运行。

  基于云存储下的网络视频监控系统

  平安城市建设提出了监控系统的联网要求,许多厂商都开发了具有联网传输功能的DVR或NVR,以及具有网络存储架构的NAS(Network Attached Storage,网络附加存储)和SAN(Storage Area Network,存储网络)软硬件设备。NAS采用磁盘阵列和网络架构具有极大的存储容量,而SAN配合监控管理平台能够提供更大的存储空间,具有存储空间易于扩展、寻址灵活、可远距离传输数据、存储设备利用率高等特点,特别适合大型的集中式网络监控系统。IP SANs被认为是视频监控存储市场的下一个热点。DVR在相当长的一段时间内会与其他的存储方式共存。

  高清视频在经过不同的编码处理以后,依据码率不同,而有不同的要求。一般码率在6-20Mb之间,压缩效率、压缩方式不同,所获得的最终文件大小约为:3-10GB/小时,因此便产生了对于存储大容量的要求。目前720P高清视频摄像资料每小时视频录像可压缩到3GB左右容量,但由于采集的是高清视频,而一般的监控系统摄像路数都是几百乃至上千路,所以这种应用将需要更多的存储设备和更大的存储容量。以此为例,按一个月保存时间要求计算,可以得到这样一个数据:3GB/小时×24小时×30天×1路=2.16T,一个拥有500路高清视频摄像,需要保存30天的监控系统所需的最少存储容量是1PB。[nextpage]

  监控存储市场主要存在以下几种存储技术

  1、DVR存储。DVR存储是目前最常见的一种存储模式,编解码器设备直接挂接硬盘,目前最多可带8盘硬盘。但由于编译码设备性能的限制,一般采用硬盘顺序写入的模式,没有应用RAID冗余技术来实现对数据的保护。随着硬盘容量的不断增大,单片硬盘故障导致关键数据丢失的几率在同步增长,且DVR性能的局限性也影响了图像数据的共享及分析。

  2、编码器外挂存储设备直连存储。通过编解码器的外部存储接口连接,主要采用SATA、USB、iSCSI和NAS等存储协定扩展。这种方式可以实现编解码器容量的再扩展,适合于中小规模的部署,监控视频数据通过RAID技术在可靠性上得到了一定保证。其中SATA/USB模式采用的直连方式,不能共享并且扩展能力较低。IP网络(iSCSI和NAS)方式下具有更好的扩展能力和共享能力。由于数据的直接写入,减少了服务器中转这一环节,在性能提升的同时也节省了用户的投资,但是这种方式在进行数据的转发和检索,容易在转发这一环节会出现很大瓶颈,且目前直写通常采用像NAS等存储方式,由于NAS自身的文件协议等原因,导致在多节点并发写入数据时效率不高。

  3、NVR存储。在视频监控系统中,NVR是模拟录像机和硬盘录像机的理想升级换代产品,是在原来DVR基础上实现的免除窗口操作系统和计算机配合的单机独立操作设备。由于NVR采取高度集成化的芯片技术,拥有先进的数字化录像、存储和重放功能,不需要更换和存储录像带,无需计算机配合和日常维护,因此,能够实现高分辨率(可达到Full-D1分辨率)、高质量实时监控,并且简单易用。简单来说,NVR系统将传统的视频、音频及控制信号数字化,通过NVR设备上的网络接口,以IP包的形式在网络上传输,在DVR的基础上,实现了系统的网络化。

  4、集中管理存储。服务器连接前端编解码器,通过流媒体协议下载数据,然后存放到存储设备上。服务器和存储设备之间可以通过SAS、iSCSI、NAS、FC协议连接。集中存储方式适合于大中型平台的部署。集中存储方式中,IP连接模式(iSCSI)和FC连接模式有良好的扩展能力和可管理性,是目前采用较多的方式之一。从实际的部署和效果来讲,FC存储由于强大的性能和数据处理能力,在节点较多的监控环境里较为合适,而IP存储由于性能和扩展性的限制,在中小型应用中能具备更高的性价比。[nextpage]

  云存储视频监控系统

  近两年来,电信和网通在全国各地建设了很多不同规模的”全球眼”、”宽视界”网络视频监控系统。”全球眼”或”宽视界”系统的终极目标是建设一个类似话音网络和数据服务网络一样的,遍布全国的视频监控系统,为所有用户提供远程(城区内的或异地的)的实时视频监控和视频回放功能,并通过服务来收取费用。但由于目前城市内部和城市之间网络条件限制,视频监控系统存储设备规模的限制,”全球眼”或”宽视界”一般都能在一个城市内部,甚至一个城市的某一个区县内部来建设。假设我们有一个遍布全国的云存储系统,并在这个云存储系统中内嵌视频监控平台管理软件,建设”全球眼”或”宽视界”系统将会变成一件非常简单的事情。系统的建设者只需要考虑摄像头和编码器等前端设备,为每一个编码器、IP摄像头分配一个带宽足够的接入网链路,通过接入网与云存储系统连接,实时的视频图像就可以很方便地保存到云存储中,并通过视频监控平台管理软件实现图像的管理和调用。用户不仅可以通过电视墙或PC来监看图像信号,还可以通过手机来远程观看实时图像。

  全球眼

  近两年来,电信和网通在全国各地建设了很多不同规模的“全球眼”、“宽视界”网络视频监控系统。“全球眼”或“宽视界”系统的终极目标是建设一个类似话音网络和数据服务网络一样的,遍布全国的视频监控系统,为所有用户提供远程(城区内的或异地的)的实时视频监控和视频回放功能,并通过服务来收取费用。但由于目前城市内部和城市之间网络条件限制,视频监控系统存储设备规模的限制,“全球眼”或“宽视界”一般都能在一个城市内部,甚至一个城市的某一个区县内部来建设。假设我们有一个遍布全国的云存储系统,并在这个云存储系统中内嵌视频监控平台管理软件,建设“全球眼”或“宽视界”系统将会变成一件非常简单的事情。

  系统的建设者只需要考虑摄像头和编码器等前端设备,为每一个编码器、IP摄像头分配一个带宽足够的接入网链路,通过接入网与云存储系统连接,实时的视频图像就可以很方便地保存到云存储中,并通过视频监控平台管理软件实现图像的管理和调用。用户不仅可以通过电视墙或PC来监看图像信号,还可以通过手机来远程观看实时图像网络监控的诞生解决了传统监控效果的难题,改变了传统的连接方式,更简单更便捷,但同时衍生了更庞大的存储需求和更高的带宽满足,以目前最基本的720P效果为例,每路视频压缩到较低码率也要每小时3G容量需求,一个月监控录像就要2TB左右的容量,那么试想一下,如果需要几百上千路这样的高清监控,如此庞大的视频文件,有如潮水般的冲击着存储系统,不仅对存储设备的容量,读写性能、可靠提出了更高要求。监控云存储的出现,突破传统存储方式的性能和容量瓶颈,使云存储提供商能够联结网络中大量各种不同类型的存储设备形成异常强大的存储能力,实现性能与容量的线性扩展,让海量数据的存储成为了可能,从而让企业拥有相当于整片云的存储能力,成功解决存储难题。[nextpage]

  云存储架构下的网络视频监控技术

  网络监控的诞生解决了传统监控效果的难题,改变了传统的连接方式,更简单更便捷,但同时衍生了更庞大的存储需求和更高的带宽满足,以目前最基本的720P效果为例,每路视频压缩到较低码率也要每小时3G容量需求,一个月监控录像就要2TB左右的容量,那么试想一下,如果需要几百上千路这样的高清监控,如此庞大的视频文件,有如潮水般的冲击着存储系统,不仅对存储设备的容量,读写性能、可靠提出了更高要求。监控云存储的出现,突破传统存储方式的性能和容量瓶颈,使云存储提供商能够联结网络中大量各种不同类型的存储设备形成异常强大的存储能力,实现性能与容量的线性扩展,让海量数据的存储成为了可能,从而让企业拥有相当于整片云的存储能力,成功解决存储难题。

  借助厂家提供的监控云存储服务,企业有望摆脱在硬件存储设备上的巨额投入,减少在系统维护上的人力支出,快速减轻财政压力,提升企业竞争力。届时,用户只需支付少量的储存费用,就能把超大容量的数据存在云端,并根据需要设置相关权限,随时随地共享给需要共享的人员,在减少数据传输的时间的同时,借助厂家更为出色的加密技术,避免传输过程中造成的丢包、泄密等事故的产生,全面保证数据的安全性。

  未来云计算在视频监控系统中的趋势和应用前景

  云存储已经成为未来存储发展的一种趋势,目前,云存储厂商正在将各类搜索、应用技术和云存储相结合,以便能够向企业提供一系列的数据服务,但是,未来云存储的发展趋势,主要还是要从安全性、便携性及数据访问等角度进行发展。

  安全性。从云计算诞生,安全性一直是企业实施云计算首要考虑的问题之一,同样,在云存储方面,安全仍是首页考虑的问题,对于想要进行云存储的客户来说,安全性通常是首要的商业考虑和技术考虑。但是许多用户对云存储的安全要求甚至高于它们自己的架构所能提供的安全水平。既便如此,面对如此高的不现实的安全要求,许多大型的可信赖的云存储厂商也在努力满足它们的要求,构建比多数企业数据中心安全得多的数据中心,并通过可与NSA(美国国家安全局)媲美的加密层和保护层来保护存储中的数据。如今,用户通常发现云存储具有更少的安全漏洞,而且云存储所提供的安全性水平要比用户自己的数据中心所能提供的安全水平还要高。

  便携性。一些用户在考虑托管存储的时候还要考虑数据的便携性。一般情况下这是有保证的,一些大型服务提供商所提供的解决方案承诺其数据便携性可媲美最好的传统本地存储。有的云存储结合了强大的便携功能,可以将整个数据集传送到你所选择的任何媒介,甚至是专门的存储设备。[nextpage]

  性能和可用性。过去的一些托管存储和远程存储总是存在着延迟时间过长的问题。同样地,互联网本身的特性就严重威胁服务的可用性。最新一代云存储有突破性的成就,体现在客户端或本地设备高速缓存,将最经常使用的数据保持在本地,从而有效地缓解互联网延迟问题。通过本地高速缓存,即使面临最严重的网络中断,这些设备也可以缓解延迟性问题。这些设备还可以让经常使用的数据看起来像本地存储那样快速反应。通过一个本地NAS网关,云存储甚至可以模仿中端NAS设备的可用性、性能和可视性,同时将数据予以远程保护,且这种数据保护水平只有少数企业才能做到。性能方面的另一个问题是,当数据变化率太高的时候,这些解决方案可能会消耗太多的互联网带宽,而且这可能会使你的云存储解决方案产生隐含成本。即使如此,厂商们仍将继续努力实现容量优化和WAN(广域网)优化,从而尽量减少数据传输延迟性。

  数据访问。另一个常见的疑虑是如果执行大规模数据请求或数据恢复操作,那么云存储是否可提供足够的访问性。如同我们先前所讨论的,一些厂商可以将大量数据传输到任何类型的媒介,可将数据直接传送给企业,且其速度之快相当于复制粘贴操作。此外,一些厂商还可以提供一套组件,在完全本地化的系统上模仿云地址,让本地NAS网关设备继续正常运行而无需重新设置。如果大型厂商构建了更多的地区性设施,那么数据传输时间将更加缩短。更重要的是,即使你的本地数据发生了灾难性的损失,厂商们也可以将数据再重新传输

  云存储可以实现存储完全虚拟化,大大简化应用缓解,节省客户建设成本,同时提供更强的存储和共享功能。安防监控技术发展到今天经历了三个阶段:模拟化、数字化、网络化。与之相适应,监控数据存储也经历了多个阶段:VCR模拟数据存储、DVR数字数据存储,到现在的集中网络存储,以及近期出现的云存储技术。应行业发展需求:SAN存储技术得以快速推广应用。今天,VCR已经基本被完全取代,DVR存储价格便宜、技术成熟、使用方便,通过遥控器和键盘就可以操作,但是由于其可靠性和共享性较差,目前广泛应用于小规模、分布式系统中。随着监控规模的扩大,在DVR模式下出现了扩展存储模式,即编码器外挂存储设备,主要采用SATA、USB、SCSI等存储协议扩展,适用于中小规模的部署,监控视频数据通过RAID技术在可靠性上得到了一定保证。但该模式一般是直连的,不能共享且扩展能力较低,不适合大规模数据存储。

  为满足大规模监控项目需求,SAN存储区域网络技术得以快速推广应用。SAN集中网络存储即存储系统部署在视频存储服务器后面,服务器连接编解码器,通过存储协议下周数据,写到存储设备上。服务器和存储设备通过标准存储协议(SCSI、iSCSI、NAS、FC)连接,这种方式适合大中型监控系统。改方式中基于以太网存储模式(iSCSI、NAS)有更好的扩展能力和可管理型,可实现数据集中存储、空间统一管理共享,具备较高性价比。

  存储与应用相结合:NVR流媒体存储技术

  IP网络存储方案以其高性价比在监控中广泛使用,但是这类方案有其天然缺陷,比如:存储服务器性能瓶颈和单点故障风险,循环覆盖造成的文件碎片和掉电断网引起的文件丢失、系统不稳定等待,这些问题在大规模的监控系统中往往会引起严重的应用事故。

  针对此类问题出现一种与应用相结合的NVR流媒体网络视频监控存储技术。其存储系统可从前端直接获取数据流,但整个系统彻底摆脱存储服务器,消除了潜在的故障风险,同时存储系统全面管理数据流,具有更多的优势。如邦诺的NVR存储系统性能提高了一倍,同时可以消除文件碎片,解决掉电断网导致的系统不稳定问题,集成录像、检索、回放功能,实现快速精确检索、高效回放,支持断网鲁西埃给你和P级海量卷等。NVR存储系统更适合海量视频监控数据存储。

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