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[2011-4-29]
 
【安防知识网】今年,高清视频监控已经不再停留在口号上,厂商不但开始把它作为重点的产品技术发展方向,也已把它作为市场推广的重点。IP网络监控市场近年来增长迅速,从全球 IP摄像机出货量趋势来看,高清产品所占的比例逐年增加。到2012年,高清的产品将可能超过标清而成为市场上的主流产品。
  所谓的标清D1分辨率(720x576)相当于40万像素,而我们所指的高清产品,则至少是720P(1280X720)的分辨率,相当于100万像素。而更高的分辨率1080P(1920X1080)则可以达到200万的分辨率。像素的提高带来了更清晰的画面,但相应的却是更大的数据流量。以最新的H.264编码方式为例,D1分辨率40万像素的带宽平均为1Mbps,而720P的平均带宽需要到3Mbps,1080P的带宽更高达到6Mbps。显而易见,高清晰度带来高的带宽需求。
  在监控系统前端使用高清设备采集图像并不难,但在实际中,伴随着高清晰度而产生的高数据流,后端存储给网络监控系统带来了新的挑战。
  高清考验系统稳定性
  首先码流成倍上升。以100路标清H.264编码格式为例,总带宽也只需要100Mbps,而如果是1080P,码流则需要到600Mbps,足足高了6倍。虽然摄像机的成本不需要高6倍,但是后端的网络、平台处理能力、存储容量都是以相应的倍数计算。根据木桶法则,系统的稳定性取决于系统最弱的一环,由于网络交换机发展已经非常成熟,所以网络高清系统在大数据流量的冲击下,最考验的是数据处理和存储成本,造成系统运行的不稳定。
  以一个300路视频规模举例,每秒写入磁盘的数据量是300Mbps,但是如果换成1080P高清的系统。存储量会去到1800Mbps。如果还是按照之前的数据处理能力,系统稳定性肯定大不如前。用标清的技术来应对高清,肯定会成为系统的短板,失去稳定性。睿捷公司以多年多大数据的处理经验,针对高清大数据的存储,为高数据流做了优化,提供一套适合高清存储的存储策略。例如在存储时,复制1个1G的文件和复制20个50MB的文件,虽然文件大小相同,所需要的时间不一样,当有多线程在复制的时候,磁盘线程切换会消耗资源导致读写速度会下降。监控视频存储同样面临着这样的问题,每一路视频在存储的时候都是一个线程,100路系统存储的时候就相当于100个线程在写磁盘。在标清的情况下由于磁盘的负载能力足够所以问题不明显,但在高清监控时代,大数据冲击之下问题就显现出来了,数据流量的提升促使磁盘性能下降。当流量超过磁盘负载能力时,系统就失去了稳定性。
  解决大容量存储难题
  如何解决大容量存储的问题的呢?睿捷提供三种存储优化算法。
     三大存储优化算法
  第一个是并行存储算法。传统的模拟数据存储采用串行存储方式,写完第一个磁盘再写入第二个磁盘,这样只会使用到一块磁盘写数据,其它磁盘的写入性能无法调动,总的写入速度相当于单个磁盘的写入能力,会导致瓶颈产生。而睿捷的解决方案则采用磁盘并行的方式,平台会同时对注册到服务器上的磁盘(这里磁盘指逻辑卷轴,无论是否做了Raid)进行写入,自动把数据分散到所有注册的磁盘上,这样所有的磁盘都会在工作。总体的写入速度相当于每个磁盘的写入速度相加,最大限度的调用了磁盘的物理性能,保证在大容量的冲击下,磁盘的读写不会成为瓶颈。
  第二个优化算法则是线程的合并,结合前文所说的例子,多个线程同时写磁盘的时候会降低磁盘的读写性能,对此睿捷将前端视频的数据流合并,在并行写入磁盘的时候,每个磁盘只会有1个线程在做写入的动作,这样写入磁盘的速度并不会应为数据流量大或者前端视频增多而降低,保证每个磁盘都以最高速进行读写。虽然进行线程的合并,但是每路视频都有独立的标示,客户在检索回放的时候,通过软件对应索引表能立即找到录像所存放的位置,并不会因此而减低回放的延时。
  第三个算法则是固定文件大小。在传统的DVR时代,录像是以固定时间来计算的,每个文件的大小并不固定,并且在录像覆盖的时候,由于录像文件大小不确定,每次覆盖都会有磁盘碎片产生,这样磁盘的空间就会越来越小,需要定期停机做磁盘碎片的清理。睿捷经过长时间的测试,采用一种更优化的算法来对录像文件进行存储。我们发现,每个文件在2MB的时候进行存储,平均性能会比无序文件大小的效率高出15%,并且通过固定文件大小,当磁盘进行数据覆盖时按照2MB存储会完全与覆盖前的磁区重叠,不会有磁盘碎片产生,磁盘在经过长久录像后,依然会保持相同的磁盘大小,不需要做磁盘的碎片整理工作。
  以上是睿捷通过反复测试与实验得出的应对大数据冲击的措施。通过这些算法的保证,平台可以轻松应对大数据的存储。
  降低存储成本
  客户还会提出另一个问题,按照现在磁盘的架构,高清系统比标清系统的存储成本高6倍,出去一些折扣,存储的费用占系统总体比率实在是太高了,有没有办法能降低存储的成本?对此,睿捷提出了一个智能存储的解决方案,以降低存储成本。
  智能存储方案与原始存储最大的区别在于,智能存储是以事件去驱动录像。空白的、无人的场景不录或者少录,有事件或有人进入的才开始录像。这样可以大大地提高磁盘的利用率与录像搜索得高效性,使监控录像不再是漫无目的。智能存储最简单也最广为人知的是VMD录像,这也是最简单的以事件为驱动的录像方式。
  在高清存储的时代,睿捷提供了多种智能存储策略来降低磁盘的空间,以提高磁盘的使用效率。以事件驱动的条件来说,除了最简单的VMD侦测,睿捷增加了第三方系统的报警驱动录像,包括与门禁报警、防盗系统报警、消防系统报警等,让整个安保系统联动起来。同时,睿捷平台还嵌入了多种智能分析算法,录像的条件不再是简单的有运动物体,用户可以根据自己的需要进行录像条件的设置,并且以标签的形式标注在录像中,使得录像驱动的条件更为丰富与完整。
  另外,睿捷的智能存储也不再只有“录像”与“不录像”的选择。客户可以根据自己的需要进行更多种组合。比如睿捷提供双码流录像方式,当没有事件触发的时候,选择D1的录像格式;当有事件触发后,以1080P的格式录像(需要摄像机支持双码流)。通过高低像素的搭配,保证了系统只记录最需要的数据,其它数据只是作为辅助手段。当然,除了高低像素的搭配,用户还可以使用高低帧率的搭配来提高录像效率、降低录像成本,在无事件触发的时候采用“低帧率”录像,而有事件发生的时候则采用“全帧率”录像。通过这些全新的录像系统组合,用户可以根据自身的需要来组合搭配,以只录有效数据为思路降低存储成本,让存储不再是高清系统的负担。
  强大的录像检索功能
  睿捷还提供强大的录像检索方式,特别是在智能录像时代,事件成为录像的主角。用户可以根据事件驱动录像,同样也可以通过事件标签来检索录像。通过强大的事件检索引擎,用户可以快速定位需要的录像时间点,让保安不再像传统CCTV系统把录像从头到位看一次。同时,还可以通过时间切片等功能,通过录像的快速截图来查找录像,让用户有全新的使用体验。
  高清监控系统慢慢成为市场的主流,用户也慢慢认识到。高清的系统不单单需要前端设备支持高清,如果后端设备没有跟进,同样是无法为用户带来高清的体验。就如木桶原理,系统的稳定性永远取决于系统最薄弱的一环。高清系统的建立必须从全局出发,从整体的解决方案入手,为用户提供最合适的使用体验。

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