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H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 ( 存 储 部 署 ) 技 术 白 皮 书 关 键 词 : 单 播 组 播 存 储 视 频 监 控 摘 要 :H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 ( 存 储 部 署 ) 整 合 了 自 主 知 识 产 权 的 IP 存 储 和 视 频 监 控 二 者 的 优 势, 根 据 用 户 的 应 用 场 景 提 供 了 多 种 视 频 数 据 存 储 模 式, 通 过 对 于 前 端 存 储 中 心 存 储 以 及 分 布 式 存 储 的 支 持, 满 足 用 户 的 多 种 存 储 需 求 以 及 不 同 的 应 用 场 景 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn

目 录 1 视 频 监 控 市 场 需 求 与 部 署 技 术... 1 2 H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 ( 存 储 部 署 ) 概 述... 3 3 存 储 部 署 指 南... 4 3.1 存 储 部 署 模 式... 4 3.1.1 前 端 存 储... 5 3.1.2 中 心 存 储... 5 3.1.3 分 布 式 存 储... 7 3.2 存 储 部 署 设 计... 8 3.2.1 存 储 需 求 计 算... 8 3.2.2 RAID 类 型 选 择... 10 3.2.3 存 储 阵 列 规 划... 13 4 存 储 部 署 的 网 络 接 入... 15 4.1 高 可 用 性 考 虑... 15 4.2 高 性 能 考 虑... 16 5 H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 ( 存 储 部 署 ) 亮 点... 18 5.1 业 界 领 先 的 多 种 部 署 模 式... 18 5.2 高 性 价 比 的 存 储 部 署 方 案... 18 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn

1 视 频 监 控 市 场 需 求 与 部 署 技 术 视 频 监 控 目 前 已 是 安 防 中 非 常 重 要 的 组 成 部 分, 已 逐 步 为 各 行 各 业 所 重 视 并 得 到 广 泛 应 用 经 过 几 年 国 家 平 安 城 市 工 程 的 持 续 推 进, 目 前 08 年 9 月 为 止 示 范 城 市 已 达 180 多 个 城 市, 作 为 系 统 核 心 的 视 频 监 控 点 预 计 已 有 200 万 个 左 右 *; 与 此 同 时 转 型 中 的 运 营 商 已 推 出 为 行 业 客 户 提 供 各 自 可 运 营 的 视 频 监 控 系 统 如 全 球 眼 和 宽 视 界, 截 至 08 年 Q2 电 信 共 建 设 约 10 万 个 监 控 点, 并 计 划 2010 年 发 展 到 50 万 个 另 外 在 银 行 港 口 和 电 力 等 行 业 都 在 大 量 使 用 视 频 监 控 系 统 总 而 言 之, 视 频 监 控 已 经 在 各 行 业 得 到 广 泛 的 应 用, 而 且 随 着 当 前 对 安 全 保 障 力 度 不 断 增 加, 将 在 未 来 的 市 场 上 进 一 步 得 到 规 模 且 深 入 的 发 展 众 所 周 知, 传 统 视 频 监 控 系 统 通 常 由 摄 像 头 传 输 矩 阵 和 存 储 等 部 分 组 成, 目 前 视 频 监 控 系 统 已 由 矩 阵 为 核 心 的 模 拟 监 控 逐 步 完 成 数 字 化 转 变, 并 将 模 拟 和 数 字 技 术 相 结 合,DVR 技 术 逐 步 成 为 市 场 主 流 ; 随 着 视 频 监 控 应 用 不 断 深 入, 监 控 规 模 和 图 像 共 享 需 求 日 益 突 出, 规 模 应 用 则 意 味 着 全 方 位 的 图 像 资 源 记 录 和 多 角 度 取 证, 图 像 共 享 则 意 味 着 让 更 多 的 专 家 能 够 看 到 和 分 析 图 像 ; 视 频 监 控 的 规 模 管 理 和 资 源 共 享 必 须 利 用 成 熟 且 共 享 的 传 输 平 台 来 实 现, 这 个 传 输 平 台 就 是 标 准 的 IP 网 络,IP 网 络 监 控 成 功 地 应 用 在 多 个 平 安 城 市 建 设 *, 并 逐 步 成 为 建 设 主 流 方 案 * 注 : 仅 H3C 的 IP 监 控 就 成 功 服 务 了 120 个 平 安 城 市 H3C ivs IP 智 能 监 控 解 决 方 案 是 H3C 公 司 面 向 专 业 监 控 领 域 推 出 的 监 控 方 案, 包 括 视 频 管 理 服 务 器 VM Server(VM,Video Management) 数 据 管 理 服 务 器 DM Server(DM,Data Management) EC/DC(Encoder/Decoder) 系 列 监 控 媒 体 终 端 客 户 端 软 件 VC(VC,Video Management Client) 媒 体 服 务 器 MS Server IP SAN 网 络 存 储 设 备 IP 网 络 和 EPON 无 源 光 网 络 设 备 等 由 于 ivs 基 于 IP 构 建, 系 统 中 各 个 部 件, 都 可 以 根 据 需 求 分 布 式 部 署 并 加 以 集 中 管 理 与 传 统 监 控 的 组 成 类 似,iVS 方 案 包 括 视 频 源 传 输 及 交 换 存 储 显 示 及 管 理 控 制 等 组 成 部 分, 系 统 组 成 图 如 下 所 示 : 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 1 页, 共 20 页

视 频 应 用 层 解 码 器 DC 客 户 端 VC IP SAN 其 他 视 频 应 用 系 统 控 制 管 理 层 视 频 管 理 服 务 器 VM 数 据 管 理 服 务 器 DM 媒 体 交 换 层 媒 体 交 换 服 务 器 MS IP 承 载 网 视 频 / 控 制 网 关 监 控 接 入 层 原 有 监 控 系 统 EC 编 码 器 /ECR 编 码 器 ( 带 存 储 ):MPEG-2 MPEG-4 H.264 MJPEG 图 1 H3C ivs IP 智 能 监 控 解 决 方 案 示 意 图 H3C ivs 方 案 可 以 实 现 各 种 监 控 业 务, 包 括 实 时 监 控 视 频 信 息 存 储 及 历 史 视 频 流 回 放 等, 主 要 业 务 流 的 实 现 机 制 如 下 图 所 示 : 图 2 H3C ivs 主 要 业 务 流 示 意 图 实 时 监 视 流 : 可 在 VC 界 面 上 发 起 实 时 监 视 请 求,VM 将 控 制 指 令 发 给 相 应 的 EC,EC 发 送 实 时 视 频 流 到 需 要 观 看 图 像 的 VC 和 DC 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 2 页, 共 20 页

视 频 存 储 流 :DM 预 先 制 定 每 个 EC 的 存 储 计 划, 该 存 储 计 划 通 过 VM 下 发 到 每 个 EC 上 EC 可 根 据 存 储 计 划, 自 动 将 视 频 流 写 入 到 IP SAN 存 储 系 统 中, 不 需 要 经 过 其 他 设 备, 也 不 需 要 其 他 人 工 干 预 历 史 回 放 流 : 当 需 要 查 看 历 史 视 频 信 息 时, 在 VC 操 作 界 面 上 发 起 回 放 请 求,VM 将 该 指 令 发 给 DM,DM 在 IP SAN 进 行 检 索, 找 到 相 应 的 历 史 视 频 数 据 后,IP SAN 会 直 接 将 历 史 视 频 数 据 发 给 VC, 由 VC 进 行 解 码 播 放 对 于 实 时 视 频 流 的 承 载, 目 前 主 要 有 单 播 和 组 播 两 种 技 术 方 案 选 择 组 播 承 载,EC 以 IP 组 播 方 式 发 送 实 时 视 频 流, 需 要 观 看 图 像 的 VC 和 DC 可 加 入 到 该 EC 所 对 应 的 组 播 组 中, 便 可 直 接 观 看 相 应 的 实 时 视 频 图 像 了 由 于 采 用 了 IP 组 播, 无 论 有 多 少 个 VC 或 DC 在 观 看 该 EC 的 实 时 视 频 流, 所 占 有 的 IP 骨 干 网 带 宽 都 是 一 路 视 频 流 带 宽, 从 而 节 省 了 大 量 网 络 带 宽 单 播 承 载,EC 以 IP 单 播 方 式 发 送 实 时 视 频 流, 通 过 媒 体 服 务 器 MS 中 转 到 需 要 观 看 图 像 的 VC 和 DC 端 采 用 了 IP 单 播, 对 于 网 络 的 要 求 更 低 一 些, 只 要 网 络 可 达 即 可, 但 带 来 的 问 题 是 MS 需 要 复 制 多 路 媒 体 流, 大 量 客 户 访 问 需 要 通 过 流 媒 体 服 务 器, 存 在 流 媒 体 转 发 服 务 器 的 性 能 瓶 颈, 同 时 也 会 占 用 网 络 带 宽 2 H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 ( 存 储 部 署 ) 概 述 随 着 视 频 监 控 的 广 泛 应 用, 监 控 摄 像 机 数 量 越 来 越 多, 用 户 对 图 像 质 量 要 求 越 来 越 高, 对 图 像 记 录 时 间 要 求 越 来 越 长, 而 视 频 监 控 IP 化 网 络 化 进 一 步 推 进 对 于 图 像 数 据 保 存 方 式 的 多 种 要 求, 前 端 存 储 中 心 存 储 分 布 式 存 储 以 及 异 地 备 份 的 需 求 都 孕 育 而 生 如 何 选 择 合 适 的 存 储 部 署 模 式 来 适 应 视 频 监 控 存 储 的 多 种 需 求, 如 何 部 署 视 频 监 控 的 存 储 系 统, 会 是 用 户 在 部 署 视 频 监 控 系 统 时 需 要 考 虑 的 重 点 用 户 需 求 总 是 领 先 于 技 术 发 展, 由 于 历 史 原 因, 目 前 各 类 监 控 系 统 存 储 部 署 时 都 或 多 或 少 的 存 在 以 下 问 题 : (1) 存 储 模 式 单 一 传 统 模 拟 存 储 或 数 字 DVR 监 控 系 统 的 视 频 数 据 存 储 多 以 前 端 本 地 存 储 为 主, 存 储 模 式 单 一, 无 法 灵 活 的 备 份 数 据 或 异 地 保 存, 对 于 重 要 关 键 点 监 控, 存 在 单 点 故 障 问 题, 一 旦 监 控 点 设 备 出 问 题 了, 很 可 能 连 带 数 据 一 起 损 坏 (2) 存 储 扩 容 困 难 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 3 页, 共 20 页

原 有 视 频 存 储 设 备 ( 如 DVR), 受 限 于 硬 盘 数 量 及 容 量 的 大 小 限 制, 存 储 容 量 有 限 扩 充 困 难, 长 时 间 以 高 质 量 方 式 存 储 图 像 受 限 制 (3) 存 储 数 据 安 全 性 不 佳 前 端 本 地 存 储 时, 视 频 数 据 保 存 在 各 个 DVR 中, 数 据 存 储 可 靠 性 没 有 保 障, 而 且 前 端 存 储 架 构 下, 保 安 监 控 人 员 可 以 直 接 接 触 存 储 数 据, 对 内 防 内 控 不 利 (4) 存 储 数 据 使 用 不 方 便 前 端 本 地 存 储 时, 如 果 出 现 热 点 访 问, 或 监 控 点 需 要 多 人 查 看 时, 受 限 于 前 端 设 备 的 接 入 带 宽 和 并 发 回 放 能 力, 无 法 支 持 多 人 同 时 访 问, 而 且 如 果 需 要 对 数 据 做 进 一 步 处 理, 也 必 须 先 要 从 前 端 设 备 上 取 回 数 据 才 能 操 作, 使 用 不 方 便 同 时, 数 据 调 用 的 不 灵 活, 也 限 制 了 视 频 数 据 的 综 合 应 用, 数 据 的 深 入 分 析 或 联 动 都 不 能 很 方 便 的 进 行 H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 存 储 部 署 针 对 传 统 监 控 存 储 系 统 的 这 些 问 题, 提 出 了 自 己 的 解 决 方 案 : 采 用 基 于 iscsi 标 准 的 IP SAN 技 术 和 强 大 的 数 据 管 理 服 务 器 构 建 完 善 的 视 频 监 控 网 络 存 储 系 统, 支 持 多 种 存 储 模 式, 充 分 利 用 网 络 优 势, 客 户 可 灵 活 部 署 存 储 设 备 和 确 定 安 装 位 置 通 过 引 入 用 户 权 限 管 理, 存 储 资 源 可 以 根 据 需 求 分 布 部 署 并 加 以 统 一 资 源 管 理 和 调 度, 数 据 安 全 性 高, 并 支 持 动 态 存 储 资 源 管 理 在 线 部 署, 可 以 基 于 统 一 的 平 台 来 满 足 不 同 存 储 质 量 容 量 和 服 务 质 量 的 客 户 需 求 可 以 提 供 完 善 的 备 份 和 存 储 生 命 周 期 管 理 功 能 提 供 不 同 性 能 的 IP SAN 存 储, 存 储 容 量 大 单 位 存 储 成 本 低, 扩 展 方 便 ( 支 持 网 格 存 储 ), 可 以 满 足 用 户 长 时 间 视 频 数 据 存 储 的 需 要 3 存 储 部 署 指 南 3.1 存 储 部 署 模 式 从 存 储 规 模 组 网 模 式 以 及 用 户 需 求 来 看, 视 频 监 控 系 统 的 存 储 部 署 通 常 可 分 为 前 端 存 储 中 心 存 储 及 分 布 式 存 储 三 种 模 式 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 4 页, 共 20 页

3.1.1 前 端 存 储 图 前 端 存 储 模 式 指 历 史 视 频 主 要 保 存 在 视 频 监 控 网 络 的 各 个 前 端 编 码 器 上, 无 集 中 存 储, 见 下 图 3 存 储 部 署 模 式 - 前 端 存 储 前 端 存 储 模 式 适 用 场 景 为 (1) 前 端 编 码 器 接 入 带 宽 不 足 或 通 过 广 域 /Internet 接 入 (2) 数 据 长 期 保 存 的 需 求 不 强 烈, 应 用 以 实 时 视 频 浏 览 为 主 (3) 小 规 模 视 频 监 控 网 络, 安 全 性 要 求 不 高 3.1.2 中 心 存 储 3.1.2.1. 中 心 存 储 模 式 中 心 存 储 模 式 指 视 频 数 据 实 时 上 传 到 集 中 的 数 据 中 心 统 一 存 储, 因 集 中 保 存 视 频 数 据 的 存 储 系 统 位 置 部 署 在 管 理 核 心 层, 而 称 之 为 中 心 存 储, 见 下 图 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 5 页, 共 20 页

图 4 存 储 部 署 模 式 - 中 心 存 储 中 心 存 储 模 式 的 适 用 场 景 为 : (1) 大 型 视 频 监 控 网 络, 统 一 存 储 方 便 管 理 (2) 前 端 编 码 设 备 以 室 外 部 署 为 主, 前 端 存 储 模 式 的 存 储 设 备 可 靠 性 不 能 满 足 需 求 (3) 视 频 数 据 有 长 时 间 高 质 量 的 连 续 存 储 需 求, 前 端 存 储 模 式 的 容 量 不 能 满 足 要 求 (4) 对 数 据 安 全 有 较 高 要 求, 对 于 数 据 的 访 问 有 权 限 要 求 3.1.2.2. 中 心 存 储 模 式 的 衍 化 形 式 对 于 实 际 部 署, 由 于 地 理 位 置 的 限 制 网 络 流 量 的 优 化, 通 常 考 虑 IP-SAN 的 物 理 位 置 考 虑 前 置, 位 于 接 近 于 前 端 编 码 器 的 地 方, 即 在 物 理 位 置 上 分 离 存 储 管 理 中 心 和 存 储 数 据 中 心, 可 见 下 图 示 意 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 6 页, 共 20 页

图 5 存 储 部 署 模 式 - 中 心 存 储 模 式 变 化 这 样 的 好 处 有 以 下 几 点 : 1 保 持 储 统 一 管 理 的 优 势, 依 旧 可 以 对 整 网 的 存 储 策 略 容 量 及 权 限 做 统 一 管 理 和 规 划 2 优 化 了 网 络 流 量 分 布, 存 储 流 的 终 结 点 被 推 向 接 入 / 汇 聚 层, 减 少 了 安 防 骨 干 网 络 的 流 量 压 力, 使 得 整 网 的 流 量 分 布 更 均 衡 这 种 模 式 的 适 用 场 景 为 : (1) 大 型 视 频 监 控 网 络, 统 一 存 储 方 便 管 理 (2) 前 端 编 码 设 备 以 室 外 部 署 为 主, 前 端 存 储 模 式 的 存 储 设 备 可 靠 性 不 能 满 足 需 求 (3) 视 频 数 据 有 长 时 间 高 质 量 的 连 续 存 储 需 求, 前 端 存 储 模 式 的 容 量 不 能 满 足 要 求 (4) 对 数 据 安 全 有 较 高 要 求, 对 于 数 据 的 访 问 有 权 限 要 求 (5) 前 端 编 码 器 参 与 存 储 的 数 量 多, 存 在 分 区 域 存 储, 而 且 各 个 区 域 可 提 供 独 立 机 房 环 境 3.1.3 分 布 式 存 储 分 布 式 存 储 模 式 结 合 了 前 端 存 储 模 式 和 中 心 存 储 模 式 各 自 的 优 点, 同 时 支 持 前 端 编 码 器 本 地 存 储 及 视 频 数 据 实 时 上 传 到 中 心 存 储 系 统, 扩 展 了 中 心 存 储 的 适 用 场 合, 见 下 图 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 7 页, 共 20 页

图 6 存 储 部 署 模 式 - 分 布 式 存 储 分 布 式 存 储 模 式 的 适 用 场 景 为 : (1) 大 型 视 频 监 控 网 络, 前 端 编 码 器 既 有 低 带 宽 接 入, 也 有 高 带 宽 接 入 (2) 前 端 编 码 设 备 既 有 室 外 部 署, 也 有 室 内 部 署, 部 署 环 境 复 杂 (3) 视 频 数 据 有 长 时 间 高 质 量 的 连 续 存 储 需 求, 同 时 要 求 支 持 事 件 触 发 模 式 存 储 (4) 对 数 据 安 全 有 较 高 要 求, 对 于 数 据 的 访 问 有 权 限 要 求 说 明 : 对 于 分 布 式 存 储 的 另 外 一 种 定 义 是 指 多 个 中 心 存 储 的 层 级 或 平 级 部 署, 彼 此 之 间 存 在 管 理 关 系 在 视 频 监 控 应 用 中, 我 们 把 这 种 定 义 下 的 分 布 式 部 署 认 为 是 对 数 据 存 储 中 心 的 一 种 扩 展 方 式, 因 为 在 这 种 部 署 模 式 下, 并 没 有 改 变 前 端 设 备 和 中 心 存 储 的 数 据 流 向 关 系 3.2 存 储 部 署 设 计 3.2.1 存 储 需 求 计 算 视 频 监 控 系 统 的 事 后 应 急 特 点 决 定 了 历 史 数 据 必 须 保 存, 以 便 供 调 阅 查 询 使 用 因 此 存 储 需 求 的 计 算 是 视 频 监 控 存 储 方 案 规 划 的 首 要 任 务 计 算 存 储 需 求 时, 需 要 考 虑 以 下 因 素 : 摄 像 头 数 量 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 8 页, 共 20 页

摄 像 头 每 天 需 要 录 像 的 小 时 数 数 据 的 保 存 周 期 或 有 效 时 间 数 据 保 存 是 长 期 持 续 记 录 还 是 根 据 事 件 触 发 记 录 编 码 设 备 配 置 参 数, 帧 率 码 率 视 频 压 缩 格 式 图 像 分 辨 率 及 质 量 目 前 常 用 的 视 频 压 缩 格 式 有 MPEG2 MPEG4 H.264 以 及 Motion JPEG, 不 同 视 频 压 缩 格 式 下 的 存 储 需 求 计 算 方 式 略 有 不 同 3.2.1.1. JPEG / Motion JPEG 对 于 由 多 个 独 立 文 件 组 成 的 JPEG/Motion JPEG, 存 储 需 求 计 算 需 要 考 虑 帧 率 图 像 分 辨 率 及 压 缩 比, 计 算 方 式 如 下 : 3.2.1.2. MPEG2 / MPEG4 / H.264 对 于 MPEG2/MPEG4/H.264 视 频 压 缩 格 式, 存 储 需 求 计 算 主 要 取 决 于 视 频 输 出 码 率, 而 码 率 由 帧 率 分 辨 率 压 缩 格 式 编 码 方 式 (CBR/VBR) 以 及 监 控 画 面 的 复 杂 程 度 来 共 同 决 定, 计 算 方 式 如 下 : 在 实 际 部 署 中, 由 于 编 码 器 的 码 率 输 出 因 场 景 复 杂 度 的 影 响, 存 在 一 定 范 围 波 动, 而 且 CBR 和 VBR 的 设 置 也 影 响 了 实 际 码 率 的 数 值, 因 此, 通 常 考 虑 一 个 误 差 因 子, 计 算 公 式 修 正 为 : 注 意 : 目 前 磁 盘 厂 商 在 计 算 磁 盘 容 量 时 以 1000 Byte = 1 KB, 而 不 是 传 统 的 1024 Byte = 1 KB 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 9 页, 共 20 页

3.2.2 RAID 类 型 选 择 视 频 监 控 系 统 在 考 虑 存 储 部 署 时 遇 到 的 一 个 问 题 是, 如 何 选 用 RAID 方 式? 常 用 RAID 种 类 有 JBOD RAID 0 RAID 1 RAID 5 RAID 6 RAID 10 以 及 RAID 50 等, 各 种 RAID 方 式 下 的 空 间 利 用 率 最 少 磁 盘 数 以 及 机 制 描 述 可 参 见 下 表 : 种 类 描 述 最 小 磁 盘 数 空 间 利 用 率 图 示 JBOD JBOD 是 将 多 个 硬 盘 空 间 合 并 成 一 个 大 的 逻 辑 硬 盘, 不 具 有 错 误 备 援 机 制 数 据 的 存 放 机 制 是 由 第 一 个 硬 盘 开 始 依 序 往 后 存 放, 如 果 硬 盘 损 毁, 则 该 硬 盘 上 的 所 有 数 据 将 无 法 救 回 1 n RAID 0 RAID 0 是 将 多 个 硬 盘 合 并 成 一 个 大 的 硬 盘, 不 具 有 冗 余, 并 行 I/O 在 存 放 数 据 时, 其 将 数 据 按 硬 盘 的 个 数 来 进 行 分 段, 然 后 同 时 将 这 些 数 据 写 进 这 些 盘 中 在 所 有 的 RAID 级 别 中,RAID 0 的 速 度 是 最 快 的, 但 是 RAID 0 没 有 冗 余 功 能, 如 果 一 个 硬 盘 ( 物 理 ) 损 坏, 则 所 有 的 数 据 都 会 丢 失 2 n RAID 1 RAID 1 是 将 两 组 以 上 的 N 个 硬 盘 相 互 作 镜 像, 在 主 硬 盘 上 存 放 数 据 的 同 时 也 在 镜 像 硬 盘 上 写 一 样 的 数 据 RAID 1 就 是 镜 像, 其 原 理 为 当 主 硬 盘 ( 物 理 ) 损 坏 时, 镜 像 硬 盘 则 代 替 主 硬 盘 的 工 作 速 度 没 有 提 高, 除 非 拥 有 相 同 数 据 的 主 磁 盘 与 镜 像 同 时 损 坏, 否 则 最 高 可 坏 剩 N 个 硬 盘, 可 靠 性 最 高 2 n/2 RAID 5 RAID 5 不 对 存 储 的 数 据 进 行 备 份, 而 是 把 数 据 和 相 对 应 的 奇 偶 校 验 信 息 存 储 到 组 成 RAID5 的 各 个 磁 盘 上, 并 且 奇 偶 校 验 信 息 和 相 对 应 的 数 据 分 别 存 储 于 不 同 的 磁 盘 上 当 RAID5 的 一 个 磁 盘 数 据 发 生 损 坏 后, 利 用 剩 下 的 数 据 和 相 应 的 奇 偶 校 验 信 息 去 恢 复 被 损 坏 的 数 据 3 n-1 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 10 页, 共 20 页

RAID 6 RAID 6 在 RAID 5 的 基 础 上 增 加 了 第 二 个 独 立 的 奇 偶 校 验 信 息 块 两 个 独 立 的 奇 偶 系 统 使 用 不 同 的 算 法, 数 据 的 可 靠 性 非 常 高, 即 使 两 块 磁 盘 同 时 失 效 也 不 会 影 响 数 据 的 使 用 同 一 阵 列 中 容 许 两 个 硬 盘 同 时 失 效 ( 或 是 当 一 个 失 效 后 还 来 不 及 更 换 便 有 第 二 个 失 效 ) 4 n-2 RAID 1+0 是 先 镜 像 再 分 割 数 据 是 将 所 有 硬 盘 分 为 两 组, 视 为 是 RAID 0 的 最 低 组 合, 然 后 将 这 两 组 各 自 视 为 RAID 1 运 作 RAID 1+0 有 着 不 错 的 读 取 速 度, 而 且 拥 有 比 RAID 0 更 高 的 数 据 保 护 性 4 n/2 RAID 10 RAID 0+1 则 是 跟 RAID 1+0 的 程 序 相 反, 是 先 分 割 再 将 数 据 镜 像 到 两 组 硬 盘 它 将 所 有 的 硬 盘 分 为 两 组, 变 成 RAID 1 的 最 低 组 合, 而 将 两 组 硬 盘 各 自 视 为 RAID 0 运 作 4 n/2 RAID 50 RAID 50 是 RAID 5 与 RAID 0 的 结 合, 将 若 干 个 RAID 5 组 合 为 RAID 0 运 作 RAID 50 具 备 更 高 的 容 错 能 力, 因 为 它 允 许 某 个 组 内 有 一 个 磁 盘 出 现 故 障, 而 不 会 造 成 数 据 丢 失 6 N-i (i 为 备 份 盘 数 量 ) 表 1 常 用 RAID 种 类 对 于 RAID 类 型 的 选 择, 需 要 从 速 度 容 量 安 全 3 个 维 度 来 综 合 考 虑, 速 度 快 磁 盘 空 间 利 用 率 高 安 全 可 靠 永 远 是 用 户 追 求 的 目 标, 但 在 实 际 部 署 中, 受 用 户 实 际 需 求 及 应 用 场 景 的 限 制, 速 度 容 量 安 全 3 个 维 度 各 自 的 优 先 级 还 是 有 所 侧 重 的 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 11 页, 共 20 页

图 7 存 储 部 署 的 选 择 维 度 从 技 术 上 考 虑, 各 种 不 同 RAID 模 式 下 的 速 度 容 量 安 全 3 个 维 度 的 比 较 可 以 见 下 表 RAID 选 择 的 考 虑 因 素 速 度 优 先 RAID 0 > RAID 10 > RAID 50 > RAID 5 > RAID 6 > JBOD > RAID 1 容 量 优 先 JBOD = RAID 0 > RAID 5 > RAID 6 > RAID 50 > RAID 1 = RAID 10 安 全 优 先 RAID 1 = RAID 10 > RAID 50 > RAID 6 > RAID 5 > JBOD > RAID 0 表 2 RAID 选 择 的 考 虑 因 素 RAID 0 通 过 把 I/O 负 载 分 布 到 多 个 磁 盘 上, 有 效 的 提 高 了 系 统 性 能, 但 RAID 0 完 全 不 具 有 数 据 保 护 功 能, 一 般 不 推 荐 使 用 RAID 1 通 过 磁 盘 镜 像 来 确 保 数 据 的 可 靠 性,100% 数 据 冗 余 从 而 带 来 高 可 用 性, 还 可 以 保 持 关 键 应 用 的 正 常 运 行 数 据 读 取 的 性 能 有 所 提 高, 而 数 据 写 入 性 能 与 单 个 磁 盘 没 有 区 别, 磁 盘 的 空 间 利 用 率 在 所 有 RAID 类 型 中 最 低 适 用 于 安 全 性 要 求 高 低 负 载 的 应 用 场 景 RAID 5 通 过 奇 偶 检 验 技 术 保 持 数 据 的 冗 余, 可 以 更 有 效 地 利 用 磁 盘 容 量, 同 时 保 持 良 好 的 读 写 性 能 校 验 数 据 用 于 保 持 数 据 的 完 整 性 并 在 磁 盘 出 现 故 障 时 进 行 重 建, 如 果 阵 列 内 的 某 个 磁 盘 出 现 故 障, 丢 失 的 数 据 可 以 根 据 其 它 磁 盘 上 的 校 验 数 据 进 行 重 建 RAID 5 的 缺 点 在 于 阵 列 不 能 同 时 损 坏 2 块 以 上 磁 盘, 而 且 在 磁 盘 阵 列 重 建 时, 性 能 会 有 所 下 降, 同 时 影 响 吞 吐 速 率 RAID 5 下 的 各 项 指 标 均 衡 性 较 好, 是 目 前 视 频 监 控 应 用 的 主 要 推 荐 RAID 模 式 RAID 10 是 RAID 1 和 RAID 0 的 结 合, 在 所 有 RAID 等 级 中, 性 能 保 护 功 能 及 容 量 都 是 最 佳 的 多 数 情 况 下,RAID 10 能 够 承 受 多 个 磁 盘 出 现 故 障 的 情 况, 因 此 系 统 可 用 性 更 高, 但 凡 事 都 有 两 面, 在 结 合 RAID 1 和 RAID 0 优 势 的 同 时,RAID 10 也 存 在 和 RAID 1 同 样 的 冗 余 特 性, 磁 盘 利 用 率 过 低 适 用 于 安 全 性 要 求 高 高 负 载 的 应 用 场 景, 存 储 系 统 高 端 应 用 的 默 认 配 置 一 般 都 采 用 RAID 10 模 式 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 12 页, 共 20 页

RAID 50 是 RAID 5 和 RAID 0 的 结 合, 继 承 了 RAID 5 的 高 磁 盘 利 用 率 和 RAID 0 高 速 的 优 点, 而 且 通 过 分 散 RAID 5 阵 列, 在 重 建 速 度 上 也 较 单 纯 的 RAID 5 模 式 有 所 提 高, 但 依 旧 存 在 磁 盘 阵 列 重 建 影 响 性 能 和 吞 吐 速 率 的 问 题 3.2.3 存 储 阵 列 规 划 视 频 监 控 系 统 在 考 虑 存 储 部 署 时 遇 到 的 另 一 个 问 题 是, 在 不 同 的 存 储 部 署 模 式 下, 如 何 规 划 存 储 阵 列? 3.2.3.1. 磁 盘 选 择 随 着 技 术 的 发 展, 每 一 代 机 械 磁 盘 的 容 量 都 成 倍 的 增 长, 大 容 量 硬 盘 在 可 以 存 储 更 多 的 视 频 数 据, 在 单 位 时 间 内 可 以 完 成 更 多 的 I/O 操 作 的 同 时, 也 带 来 了 更 多 的 等 待 延 迟 以 及 更 长 的 存 储 阵 列 重 建 时 间 总 的 来 看, 技 术 的 发 展 趋 势 是 磁 盘 越 来 越 快, 机 械 磁 盘 转 速 的 提 高 和 密 度 的 增 加, 使 得 每 一 代 机 械 磁 盘 技 术 会 比 上 一 代 提 高 30% 左 右 的 性 能, 高 转 速 磁 盘 密 度 大 的 机 械 磁 盘 通 常 有 更 短 的 寻 道 时 间 和 更 高 的 内 部 传 输 率 当 前 H3C 的 全 系 列 存 储 产 品 可 支 持 多 种 企 业 级 SAS 磁 盘 (146GB/300GB 等 多 种 ) 和 SATA Ⅱ 磁 盘 (500GB/750GB/1TB 等 ), 并 且 支 持 SAS 和 SATA Ⅱ 磁 盘 混 插 对 于 大 多 数 用 户 的 视 频 监 控 存 储 应 用 来 说,SATA Ⅱ 磁 盘 可 以 满 足 要 求, 当 用 户 要 求 更 高 的 访 问 速 度 和 更 好 的 I/O 性 能 时,SAS 磁 盘 是 更 好 的 选 择 在 磁 盘 类 型 及 磁 盘 转 速 相 同 的 情 况 下,H3C 推 荐 用 户 选 用 大 容 量 磁 盘,SATA Ⅱ 磁 盘 推 荐 使 用 1TB 容 量 的 机 械 磁 盘,SAS 磁 盘 推 荐 使 用 300GB 容 量 的 机 械 磁 盘 说 明 : H3C 存 储 产 品 对 于 磁 盘 类 型 的 支 持 请 参 见 各 款 产 品 的 规 格 说 明, 支 持 程 度 因 产 品 型 号 区 别 有 所 不 同, 详 细 信 息 请 向 具 体 销 售 和 800 咨 询 H3C 保 留 在 没 有 任 何 通 知 或 提 示 的 情 况 下 对 资 料 内 容 进 行 修 改 的 权 利 3.2.3.2. 阵 列 配 置 H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 基 于 iscsi 标 准 的 IP SAN 技 术 来 构 建 视 频 监 控 网 络 存 储 系 统, 采 用 端 到 端 的 iscsi 协 议 来 实 现 前 端 设 备 的 视 频 数 据 读 写 iscsi 的 基 本 原 理 是 在 SCSI 数 据 包 外 封 装 TCP/IP 协 议, 使 SCSI 数 据 包 可 以 在 IP 网 络 中 传 输 在 SCSI 协 议 里,SCSI 命 令 是 由 启 动 端 (Initiator) 向 目 标 端 (Target) 发 出 的,Initiator 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 13 页, 共 20 页

和 Target 的 称 谓 被 沿 用 到 iscsi 协 议 中 如 下 图 所 示, 一 端 的 SCSI 数 据 包 先 被 封 装 成 iscsi 的 PDU(Protocol Data Unit), 然 后 封 装 相 应 的 网 络 协 议 发 送 到 另 一 端, 再 依 次 解 封 装 还 原 成 最 初 的 SCSI 数 据 包 图 8 iscsi 协 议 分 层 在 视 频 监 控 的 存 储 应 用 中, 视 频 数 据 的 存 储 过 程 参 与 的 设 备 通 常 为 前 端 编 码 器 和 IP-SAN 存 储 设 备, 前 端 编 码 器 实 现 Initiator 角 色, 对 应 的 Target 则 由 IP-SAN 存 储 设 备 来 提 供, 见 下 图 图 9 视 频 监 控 存 储 I/O 写 入 操 作 视 频 数 据 的 读 取 / 回 放 过 程 参 与 的 设 备 通 常 为 IP-SAN 存 储 设 备 和 监 控 客 户 端, 监 控 客 户 端 实 现 Initiator 角 色, 对 应 的 Target 则 由 IP-SAN 存 储 设 备 来 提 供, 见 下 图 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 14 页, 共 20 页

图 10 视 频 监 控 存 储 I/O 读 取 操 作 因 此, 存 储 设 备 所 能 提 供 的 Target 数 量 和 所 能 支 持 的 并 发 访 问 能 力 通 常 决 定 了 整 个 视 频 监 控 存 储 系 统 的 I/O 能 力 在 视 频 监 控 的 存 储 应 用 中, 写 入 操 作 占 据 了 所 有 I/O 操 作 的 80% 以 上, 读 取 操 作 一 般 仅 仅 占 据 10%~20% 左 右, 因 此 在 存 储 阵 列 的 配 置 上, 通 常 以 写 入 支 持 能 力 为 主 要 计 算, 重 点 考 察 不 同 视 频 码 率 下 的 并 发 写 入 能 力 因 为 机 械 磁 盘 故 障 不 可 避 免, 因 此 对 于 配 置 了 RAID5 的 存 储 设 备 来 说, 阵 列 重 建 时 的 存 储 系 统 性 能 也 是 考 察 的 另 一 个 因 素 之 一, 由 于 RAID5 的 奇 偶 校 验 机 制, 阵 列 重 建 会 耗 费 存 储 系 统 大 量 的 CPU 资 源, 此 时 存 储 系 统 整 体 性 能 会 有 所 下 降, 对 于 存 储 的 写 入 响 应 读 取 响 应 都 有 较 大 影 响, 通 常 在 阵 列 配 置 时, 需 要 把 所 有 阵 列 同 时 重 建 时 的 性 能 指 标 作 为 配 置 的 基 线, 以 保 证 关 键 数 据 的 写 入 / 读 取 在 最 差 情 况 下 的 正 常 服 务 水 平 对 于 所 有 的 I/O 系 统 来 说, 合 理 的 数 据 访 问 分 布 是 充 分 发 挥 系 统 的 I/O 吞 吐 能 力 和 访 问 性 能 的 关 键, 通 常 来 说, 当 I/O 操 作 平 均 的 分 布 在 整 个 I/O 系 统 上 时, 会 带 来 最 好 的 系 统 I/O 性 能 通 过 合 理 的 规 划 LUN 可 以 提 高 存 储 系 统 的 性 能, 尤 其 在 重 建 失 效 时 提 高 系 统 可 用 性, 比 如 在 1 个 16 块 磁 盘 组 成 的 RAID5 阵 列 上, 划 分 2 个 LUN 比 仅 仅 1 个 LUN 会 有 更 好 的 吞 吐 量 及 并 发 性 能 4 存 储 部 署 的 网 络 接 入 视 频 监 控 的 存 储 系 统 属 于 高 密 集 IO 访 问 应 用, 存 储 系 统 接 入 的 部 署 需 要 重 点 考 虑 2 个 因 素, 高 可 用 性 和 高 性 能 4.1 高 可 用 性 考 虑 对 应 于 视 频 监 控 点 的 全 天 候 工 作 需 求, 保 证 视 频 监 控 存 储 系 统 的 高 可 用 性, 提 供 7 24 小 时 网 络 存 储 服 务 成 为 存 储 部 署 的 首 要 目 标, 是 视 频 监 控 系 统 部 署 关 注 的 最 重 要 要 素 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 15 页, 共 20 页

为 了 实 现 存 储 系 统 接 入 的 高 可 用, 存 储 系 统 接 入 通 常 采 用 多 链 路 上 行, 即 服 务 器 的 两 块 甚 至 多 网 卡 接 入, 存 储 服 务 器 中 的 网 络 驱 动 程 序 将 两 块 或 者 多 块 网 卡 捆 绑 成 一 个 虚 拟 的 网 卡, 如 果 一 个 网 卡 失 效, 另 一 个 网 卡 会 接 管 它 的 MAC 地 址, 两 块 网 卡 使 用 一 个 IP 地 址, 而 且 必 须 位 于 同 一 广 播 域, 即 同 一 子 网 下 存 储 服 务 器 和 接 入 交 换 机 之 间 的 连 接 方 式 一 般 有 以 下 几 种 方 式 : 图 11 存 储 IP-SAN 和 接 入 交 换 机 的 连 接 方 式 网 络 可 用 性 从 左 至 右 依 次 升 高, 推 荐 IP SAN 采 用 链 路 聚 合 方 式 同 接 入 交 换 机 相 连 链 路 聚 合 也 称 主 干 (Trunking) 或 捆 绑 技 术 (Bonding), 其 实 质 是 将 两 台 设 备 间 的 数 条 物 理 链 路 组 合 成 逻 辑 上 的 一 条 数 据 通 路, 提 高 链 路 的 可 用 性, 提 高 链 路 带 宽, 只 要 还 存 在 能 正 常 工 作 的 成 员, 整 个 传 输 链 路 就 不 会 失 效, 最 大 带 宽 等 于 各 成 员 带 宽 之 和 链 路 级 负 载 分 担, 按 需 增 长 的 带 宽 说 明 : H3C 推 荐 用 户 在 视 频 监 控 存 储 接 入 使 用 H3C S5500EI 系 列 以 太 网 交 换 机 H3C S58 系 列 交 换 机, 更 多 产 品 信 息 请 参 考 www.h3c.com.cn 4.2 高 性 能 考 虑 视 频 监 控 的 中 心 存 储 属 于 典 型 的 汇 聚 型 应 用, 大 量 的 数 据 流 量 汇 聚 到 存 储 IP SAN, 而 视 频 监 控 存 储 的 特 点 又 要 求 了 对 于 存 储 的 高 可 靠 性 要 求, 因 此 链 路 全 域 畅 通 无 阻 的 高 性 能 接 入 是 视 频 监 控 存 储 系 统 高 效 运 行 的 重 要 保 证 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 16 页, 共 20 页

图 12 存 储 部 署 高 性 能 接 入 考 虑 接 入 层 交 换 机 基 于 IRF 架 构 的 堆 叠 系 统, 提 供 高 密 度 的 端 口 接 入,1~8 台 的 堆 叠 按 需 配 置, 可 提 供 单 台 逻 辑 管 理 接 入 设 备 高 达 384 个 线 速 GE 接 入 端 口 的 结 构 随 着 视 频 监 控 应 用 对 核 心 网 络 带 宽 要 求 的 进 一 步 提 高, 各 层 设 备 支 持 10GE 端 口 捆 绑 可 以 满 足 更 高 的 带 宽 要 求 4.3 存 储 部 署 典 型 组 网 图 13 存 储 部 署 典 型 组 网 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 17 页, 共 20 页

在 视 频 监 控 应 用 中,VX1500 系 列 产 品 为 整 网 中 的 摄 像 头 提 供 数 据 存 储 空 间 通 过 数 据 管 理 服 务 器 (DM) 可 以 为 每 个 摄 像 头 分 配 独 立 的 存 储 资 源, 用 来 存 储 录 像 ; 同 时 数 据 管 理 服 务 器 本 身 享 有 对 所 有 存 储 资 源 的 读 权 限, 用 来 巡 检 所 有 的 资 源, 获 取 录 像 存 储 状 态 以 及 资 源 访 问 状 态 等 ; 视 频 管 理 客 户 端 享 有 对 存 储 资 源 的 读 权 限, 用 来 回 放 录 像 数 据 5 H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 ( 存 储 部 署 ) 亮 点 5.1 业 界 领 先 的 多 种 部 署 模 式 H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 ( 存 储 部 署 ) 整 合 了 自 主 知 识 产 权 的 IP 存 储 和 视 频 监 控 二 者 的 优 势, 根 据 用 户 的 应 用 场 景 提 供 了 多 种 视 频 数 据 存 储 模 式, 通 过 对 于 前 端 存 储 中 心 存 储 以 及 分 布 式 存 储 的 支 持, 满 足 用 户 的 多 种 存 储 需 求 以 及 不 同 的 应 用 场 景, 不 论 是 模 拟 改 造 还 是 新 建 IP 监 控 专 网, 组 合 利 用 SAN NAS 存 储 各 自 的 优 点 5.2 高 性 价 比 的 存 储 部 署 方 案 H3C 视 频 监 控 解 决 方 案 ( 存 储 部 署 ) 集 合 了 H3C 自 主 知 识 产 权 的 IP 存 储 产 品, 可 提 供 IP SAN/NAS 一 体 化 存 储 方 式, 支 持 RAID 0 1 5 10 50 等 RAID 级 别, 并 提 供 按 需 使 用 磁 盘 空 间 建 立 RAID 的 功 能, 支 持 RAID 容 量 的 在 线 动 态 扩 展 在 线 RAID 级 别 转 换 和 热 备 盘 (Hot spare Disk) 等 多 种 数 据 安 全 保 护 机 制 热 备 盘 可 采 用 全 局 热 备 专 用 热 备 空 白 磁 盘 热 备 三 种 模 式, 可 为 阵 列 提 供 多 重 保 护 采 用 基 于 64 位 硬 件 体 系 和 64 位 专 用 存 储 操 作 系 统 的 体 系 架 构, 保 证 了 系 统 在 海 量 数 据 存 取 时 的 性 能 和 可 靠 性 支 持 横 向 扩 展 及 纵 向 扩 展, 整 个 存 储 系 统 的 性 能 和 容 量 可 线 性 增 加 Copyright 2008-2009 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 版 权 所 有, 保 留 一 切 权 利 非 经 本 公 司 书 面 许 可, 任 何 单 位 和 个 人 不 得 擅 自 摘 抄 复 制 本 文 档 内 容 的 部 分 或 全 部, 并 不 得 以 任 何 形 式 传 播 本 文 档 中 的 信 息 可 能 变 动, 恕 不 另 行 通 知 杭 州 华 三 通 信 技 术 有 限 公 司 www.h3c.com.cn 第 18 页, 共 20 页