视频监控系统的云存储技术

近年来，随着全数字视频监控系统的大规模应用，人们对视频数据资源的利用需求越来越高，如何构建一个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成为人们的一种合理理想与希望。由于目前城市内部和城市之间网络条件，视频监控系统存储设备规模的，这一理想还只是存在于探索与试验阶段。

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，那么建设全数字视频监控系统将会变成一件非常简单的事情。建设方只需要考虑摄像机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。用户不仅可以通过监视墙或PC来监看图像信号，还可以通过手机来远程观看实时图像。

这里的“云”是一个虚拟化的计算机资源池。它可以托管多种不同的工作负载，包括成批的后端作业和面向用户的交互式应用程序。通过快速提供虚拟机器或物理机器，迅速部署和增加工作负载。支持冗余、自我恢复且具有高可扩展性的编程模型，以使工作负载能够从多种不可避免的硬件/软件故障中进行恢复。实时监控资源使用情况，在需要时重新平衡资源分配。

“云”存储（Cloud Storage）是基于网络集群系统技术，在“云”计算（Cloud Compu-tig）概念上延伸和发展出来的一个新概念，它是指改变传统的“隶属于主机的存储设备”，把超储中心作为重要节点直接连到互联网，通过虚拟存储管理，实现面向互联网大众用户的存储服务而构成个性化虚拟存储系统。虚拟存储管理的重点在于海量存储资源的动态调度、存储区迁移和多用户存取控制。

“云”存储提供了一种比传统的NAS、SAN等更廉价，技术要求更低的一种存储架构。“云”存储系统面向多种类型的网络在线存储服务，其不仅要提供传统文件访问，还要能够支持海量数据管理并提供公共服务支撑功能，以方便“云”存储系统后台数据的维护。

看似神秘的“云”存储其实早已走人我们的日常生活，如大家都用过的腾讯、搜狐等大型网站提供的“网络磁盘”服务。网络磁盘是在线存储服务，使用者可通过Wb访问方式来上传和下载文件，实现个人重要数据的存储和络化备份。高级的网络磁盘可以提供Wb页面和客户端软件等两种访问方式，实现文件的存储和管理，使用的方式与使用本地磁盘相同。网络磁盘的容量空间一般取决于服务商的服务策略，或取决于使用者向服务商支付的费用多少。这里的“网络磁盘”服务就是一种典型的个人“云”存储服务。还有一些公司提供的“在线文档编辑”服务等也是“云”计算与“云”存储服务的应用。

一、“云”存储系统的架构

“云”存储平台整体架构可分为4个层次，如下图1所示为数据存储层、数据管理层、数据服务层和用户访问层。

1.数据存储层

数据存储层是“云”存储最基础的部分。存储设备可以是℃光纤通道存储设备，可以是NAS和iSCSI等P存储设备，也可以是SCSI或SAS等DAS存储设备。云存储中的存储设备往往数量庞大且分布在不同地域，彼此之间通过广域网、互联网或者F℃光纤通道网络连接在一起。存储设备之上是一个统一存储设备管理系统，可以实现存储设备的逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理，以及硬件设备的状态监控和故障维护。

图1  “云”存储架构示意图

2.数据管理层

数据管理层是“云”存储最核心的部分，也是“云”存储中最难以实现的部分。数据管理层通过集群、分布式文件系统和网格计算等技术，实现云存储中多个存储设备之间的协同工作，使多个存储设备可以对外提供同一种服务，并提供更大更强更好的数据访问性能。

CDN内容分发系统、数据加密技术保证“云”存储中的数据不会被未授权的用户所访问，同时，通过各种数据备份和容灾技术和措施可以保证“云”存储中的数据不会丢失，保证

“云”存储自身的安全和稳定。

3.数据服务层

数据服务层是“云”存储最灵活多变的部分。不同的“云”存储运营单位可以根据实际业务类型，开发不同的应用服务接口，提供不同的应用服务。比如视频监控应用平台、PTV和视频点播应用平台、网络硬盘引用平台、远程数据备份应用平台等。

4.用户访问层

任何一个授权用户都可以通过标准的公用应用接口来登录“云”存储系统，享受“云”存储服务。“云”存储运营单位不同，“云”存储提供的访问类型和访问手段也不同。

“云”存储系统的核心由云存储控制服务器和后端存储设备两大部分组成。

1）“云”存储控制节点。“云”存储控制器负责整个系统元数据和实际数据的管理和索引，提供超大容量管理，实现后端存储设备的高性能并发访问和数据冗余等功能。“云”存储控制服务器是整个系统的统一管理平台，管理员可以在其中监视系统运行情况、管理系统中用户和各项策略等。

2）存储节点。“云”存储系统采用高性能应用存储设备，可内嵌“云”存储系统访问协议包、存储节点认证许可等。设备采用高密度磁盘阵列设备，每套设备通过网络接入到

“云”存储系统中，进入“云”存储存储池后进行分配。对数据存储可实现多副本、多物理设备分别保存，当容量或带宽需要扩展时，通过增加存储节点来实现，根据实际需要灵活扩张，在系统运行中进行在线的容量和性能增加。

所以，从本质上说，“云”存储并不是存储，而只是一种服务。“云”存储不是指某一具体的设备，而是指一个由许多存储设备和服务器所构成的集合体。用户使用“云”存储，并不是使用某一个存储设备，而是使用整体“云”存储系统带来的一种数据访问服务。

如下图2所示为“云”存储系统应用拓扑。

二、“云”存储的应用模式

“云”存储的应用模式有公共云和私有云两种形式，如下图3所示。

图2  云”存储系统应用拓扑图

公共云是一种即付费即使用的存储服务，它的所有组件都处于客户的防火墙之外，共享的基础设施是彼此分隔的，可以通过安全的网络连接来访问。公共云客户不需要配备物理存储硬件或任何特殊的技术支持。客户通过网络连接访问其存储的数据。

图3  公共云与私有云示意图

私有云是建立在一家公司的防火墙的后面，需要用到该公司所有或授权的硬件或软件。公司员工可以将存储容量构建成存储池，供公司内部的各个部门或不同的项目组使用。

公共云与私有云存储的差别在于用户连接云的方式不同。

云存储最擅长大量非结构化数据和归档数据，适用于任何需要静态类型数据的大规模存储应用环境。但不能安全可靠地处理那些需要一直保持快速网络连接的交易文件或数据库，任何网络交易过程都不适合用云存储。