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1、视频监控系统存储扩容解决方案2023 年 8 月辽宁邮电规划设计院Liaoning Planning and Designing Institute of Post and Telecommunication Co., Ltd视频监控系统存储扩容解决方案目录第 1 章 工程背景3第 2 章 工程需求4第 3 章 解决方案53.1 设计原则53.1.1 严密结合用户的实际需求53.1.2 保持技术上的先进性53.1.3 开放式模块化系统53.1.4 承受标准化的技术和产品63.1.5 系统的易治理性和稳定性63.2 存储架构介绍63.2.1 NAS 存储架构73.2.2 FC SAN 架构73.
2、2.3 NVR 存储架构83.2.4 IP SAN/CVR 架构83.2.5 存储架构比照93.3 存储高清图像容量103.3.1 IP-SAN/CVR 架构存储设备需求113.3.2 磁盘阵列 DS-A10 系列123.4 海康威视存储优势介绍14第 4 章 投资预算164.1 标清存储投资预算164.2 高清存储投资预算16辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 2视频监控系统存储扩容解决方案第1章 工程背景视频监控技术的进展过程分模拟视频监控、数字视频监控及网络视频监控， 模拟视频监控时代的存储设备是磁带录像机(VCR)；数字视频监控时代的代表产品是数字硬盘录像机(DVR)，内置或外挂硬
3、盘是主要的存储设备;在网络视频监控时代，机、编码器负责视频的编码传输，而存储主要承受网络视频录像机，即 NVR，NVR 具有多种存储方式，如 DAS、SAN 可选。在网络化视频监控时期， 数据呈爆炸性增长，存储方式变得多样化，不同的存储构造都得到应用， DAS、NAS、FCSAN 及 IPSAN 等存储系统与数字网络视频监控系统协作应用，实现视频数据的海量、高速、实时、稳定的存储与检索。在数字视频监控时期，DVR 作为数字化存储设备，通常承受的存储方式是内置多块大容量硬盘的方式实施存储扩展，或通过扩展接口外接磁盘阵列，可以理解为 DAS 方式的存储。DAS 架构的存储在早期的单点及小规模 DV
4、R 系统中，由于部署简洁，本钱不高而得以广泛应用，此方式的特点是单效劳器(DVR)独享存储空间。随着网络视频监控系统的进展，系统变得分散而规模不断扩大，因此，存储系统的容量、带宽、稳定性、集中治理、易维护、本钱等方面均成为重点考虑因素。在此状况下，网络化、规模化的存储架构正好可以弥补 DAS 架构的各种缺乏， NAS、IPSAN、FCSAN 以其良好的网络性、扩容性、冗余性、易治理性等优势得到更多的应用。辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 3视频监控系统存储扩容解决方案第2章 工程需求本工程已有一套视频监控系统，前端共计 80 个摄像头，存储 30 天，使用了28T 硬盘，现需要对这套视频
5、监控系统的存储进展扩容，要求全部摄像头无连续每天 24 小时存储 6 个月，因此，在设备上要进展重选型以及肯定量的增加。对于系统的存储必需满足以下功能：l 存储相对集中化，治理确定集中化传统网络硬盘录相机将数据存储分布在每台当中，调用和治理极为不便。因此，需要将全部数据集中存储在同一设备当中，监控录像的调用和视频数据的备份都可以便利得以实现。同时，存储集中化之后，可以在本地或者远程的同一治理平台下治理全部存储设备，大大简化了监控系统的治理本钱。l 数据安全性传统网络硬盘录相机使用的硬盘，没有任何数据保护机制，一旦硬盘损坏数据将无法恢复，这样则失去了监控本身的意义。因此，要有一套安全机制很高的方
6、案将数据的安全有力的保护起来，可以在硬盘损坏的状况下实现数据的恢复。从存储设备本身需要有严密的保障措施，尽量削减故障点；另外，一旦消灭单点故障后，监控系统能够持续运行，并能在线的恢复正常。此外，还可以通过备份或者容灾技术增加系统的整体的安全性，进一步提高系统的牢靠性。l 高性能由于大型监控系统一般摄像头路数较多，需要同时多路摄像头同时将数据写入存储设备，并且同时有多路效劳器可能读取数据，总的带宽要求比较大，并发访问数量较多，因此对后端存储设备供给较高的性能来满足这种需求。l 随需扩展传统硬盘录相机是不能随便扩展的，一般 8 块硬盘已经满负荷了。而监控系统在本次扩容完成之后，可能随着需求的增加如
7、存储时间以及前端摄像头点位增加，数据量仍旧会随之增加，这就需要存储系统有良好的可扩展性来保证系统业务的持续运行。辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 4视频监控系统存储扩容解决方案第3章 解决方案3.1 设计原则3.1.1 严密结合用户的实际需求存储区域网建设是视频监控数据存储系统的根底，它直接地影响到视频监控数据的安全性，可用性，因此只有严密结合实际需求才能设计出一套切实可行而又行之有效技术的方案，我们对监控行业的需求做了认真的分析争论，并且将用户地具体需求一步一步地细化，然后结合其他地区存储区域网以往网络集成的阅历，从而制定了本方案。3.1.2 保持技术上的先进性存储区域网络建成后的不仅
8、要能够满足目前的应用需求，而且还要能够为将来的存储区域网进展打下良好的根底，这就要求在技术方案必需保持具备相当的先进性，从而保障网络建成后在相当一段时间之内不会落伍，不会被淘汰，因此本方案中承受先进的体系构造、软硬件技术设备，使系统在将来保持尽可能长的生命周期，即到达提高信息化水平、实现先进治理思想的目标，又保护对系统的投资。3.1.3 开放式模块化系统模块化的系统构造便利用户的升级治理，开放式的系统有利于和其他系统的互联实现资源的有效共享。具体针对用户存储系统的特别性和数据的重要性，以及长时间的数据存储和随时地查询调用等读写数据的要求，整个监控视频数据存储系统必需具备以下特点：（1） 高可用
9、性能应对大量数据传输、交换，长时间的不连续的数据读写，重要数据的存储和妥当保存，确保数据的安全性。（2） 高性能(负载均衡和并行处理)网络数据读写的实时性和网络调用数据提高响应的速率。辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 5视频监控系统存储扩容解决方案（3） 高敏捷性必需满足用户系统增减容量的需求，及依据效劳器应用的敏捷配置，保证存储系统的扩展性。（4） 高性价比必需考虑一次性软硬件本钱的投入，及最终用户在系统维护方面技术和资源的投入，同时必需充分考虑到投资的时效性。3.1.4 承受标准化的技术和产品在方案设计中，全部硬件、软件和网络产品必需坚持标准化原则，遵从国际化组织所制定的各种国际标准
10、及各种工业标准，从而使系统实现具有如下特点：（1） 可移植性系统中所开发的各种应用软件具有良好的可移植性。（2） 可扩展性主机、存储设备、网络、应用系统均要有良好的扩展力量。（3） 互联性构建网络敏捷，支持各种网络构造以及多种通信媒体，实现跨平台、跨应用的各种设备和网络的互联。（4） 兼容性随着时间的推移，监控系统还有可能面临升级或增加设备，这就使得在不同时期建立起来的网络信息系统大多都承受的是不同品牌不同技术性能的产品，因此，存储产品的兼容性显得更加的重要，必需要与市面上的主流产品相兼容。3.1.5 系统的易治理性和稳定性任何一个网络的建设都需要考虑到应当便利用户的治理，另外所建成的网络系统
11、需要是一个稳定性好、牢靠性高的系统，监控系统的稳定性更是重中之重， 一旦系统或是重要数据产生任何的严峻错误，将造成不行估量的损失和后果。3.2 存储架构介绍依据用户的多效劳器连接存储设备的需求，目前，市面上满足这一需求的主辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 6视频监控系统存储扩容解决方案流存储架构有 NVR、NAS、SAN 两种，而 SAN 又可分为 FC SAN 和 IP SAN 两种。下面就针对监控行业对存储的需求特点，结合用户的实际应用，将这几种存储架构进展一个比较。3.2.1 NAS 存储架构1） 文件级数据存储NAS 设备最主要的应用就是企业或部门内部的文件共享。由于 NAS 本
12、身就是一台瘦效劳器，有自己的操作系统和文件系统，可以直接与本地局域网连接，供给文件级的数据共享，但 NAS 设备无法成为效劳器的本地硬盘，无法供给数据块的存储。2） 带宽有限NAS 是在局域网中传输，且有自己的操作系统和文件系统，这些因素都会导致 NAS 设备的带宽降低，增加 NAS 设备的读写响应时间。3.2.2 FC SAN 架构1） 高性能FC SAN 最大的优势在于其精彩的性能。目前的主流 FC 产品的带宽为 2Gb/s， 4Gb/s 产品也已经相当普遍，这是 FC SAN 高性能的标志。而光纤磁盘本身的高性能，也为 FC 磁盘阵列供给了高速运转的根底。2） 扩展性强FC SAN 的扩
13、展力量很强，1 个光纤通道最大可支持 127 个设备即磁盘，而一台光纤阵列至少会有 2 个以上的光纤通道，有的甚至更多，这就意味着用户购置一台光纤阵列产品就可以通过连接 JBOD 来安装更多的磁盘。另外，FC SAN 还可以便利的通过光纤交换机来扩展磁盘阵列。3） 本钱较高FC SAN 的高性能带来的另外一个特点就是高本钱，从光纤阵列本身到光纤磁盘再到光纤交换设备、光纤 HBA 卡等周边设备的本钱都是最高的，而承受光纤磁盘阵列带来的治理维护本钱，也将是用户一笔不小的开支。4） 传输距离有限光纤的传输距离最大为 10 公里，假设需要更长的数据传输距离，只能增加辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdi
14、t 7视频监控系统存储扩容解决方案光纤中转设备，而一般用户是无法承受如此昂扬的费用的。3.2.3 NVR 存储架构相较于承受PC 效劳器+IP-SAN 的解决方案来看，NVR 采嵌入式系统进展架构，在系统运维稳定性继承 Linux 或嵌入式系统的绝佳优势，稳定性与系统运维本钱表现更佳，可用简洁的架构与低廉的设备本钱，打造不输给专业效劳器的监控架构，在视频路数限制方面，当一组 NVR 所支持的视频路数受限，则可改为承受多部 NVR 的架构方式，到达网络视频监控系统所需的系统效劳能量。PC 效劳器+IP-SAN 解决方案虽然可以通过软件构架全部 NVR 应用需求，但专用软件费用昂扬，而系统调试与后
15、期运维本钱也相对较高，将监控系统核心监控资料全部存放在单一 PC 效劳器的风险也相对较高，即便是 PC 效劳器的系统效劳能量会较个别 NVR 更具优势，但采多组 NVR 进展设置的安防监控系统架构，也不会输给效劳器+IP-SAN 的架构方式，加上NVR 的架构弹性大、设定简洁与内建专用系统，在弹性、本钱与效益方面，只要架构设置得当，系统效益会高于专用PC 效劳器+IP-SAN 解决方案。1) 使用专用的硬件设备，而不是基于 PC 或者工控机，用户更易于使用；2) 承受嵌入式操作系统，低功耗芯片，可长期稳定运行，不耗电；3) 内置 WEB SERVER，设置界面简洁易用，可便利通过扫瞄器对 NV
16、R 进展各种配置；4) 支持 sata 接口硬盘。3.2.4 IP SAN/CVR 架构IP SAN 中所承受 iSCSI 通信协议是 internet Small Computer System Interface 的缩写，实际上是一个互联协议，是 SAN 构造的一种。通过将 SCSI 协议封装在 IP 包中，使得 SCSI 协议能够在 LAN/WAN 中进展传输。特点、优势： 架构特点1） 为存储区域网定义 (SANs) 。IP SAN 是 SAN 的一种，通过 IP 实现的SAN，即 IPSAN。2） 支持数据库应用所需的基于块的存储。虽然是通过 IP 传输，但 iSCSI 却辽宁邮电规
17、划设计院 :/ lnpdit 8视频监控系统存储扩容解决方案是基于块的存储，这有别于 NAS 的基于文件的存储。3） 基于 TCP/IP，iSCSI 是被封装在 IP 包中进展传输的，所以它具有TCP/IP的全部优点，诸如牢靠传输，可路由等。4） 建立和治理基于 IP 的存储设备，主机和客户端之间的连接是建立在广泛使用的，为大家所生疏的开放标准上的。5） 供给高级的 IP 路由，治理和安全工具。现有的绝大局部网络治理工具都可以用来治理 IPSAN。优势与 FC SAN 一样，IP SAN/CVR 也属于 SAN 大家庭中的一员，它的优点正是 FC SAN 目前存在的普遍缺点。1） 低本钱由于通
18、过以太网进展传输，企业可以利用现有的以太网设施来部署 iSCSI 存储网络，而不需要更改企业的网络体系，所以他的部署本钱比较低。由于对以太网的生疏程度都比较高，所以培训和维护治理的费用也大大降低。2） 协议本身没有距离限制由于使用 TCP/IP 进展传输，他不但可以在局域网中进展部署，也可以跨过路由设备在广域网中进展部署，大大扩展了 iSCSI 存储网络的部署范围。敏捷的拓扑构造：iSCSI 不但可以在局域网内部署，还可以在广域网内部署， 拓扑构造格外敏捷。3） 易于使用即使是多个厂家的设备：iSCSI 构造简洁，简洁理解，协议通用，不同厂家的产品可以有机的结合起来共同使用，极大地保护了企业的
19、投资。4） 易于扩展由于 iSCSI 存储系统可以直接在现有的网络系统中进展组建，并不需要转变网络体系，加上运用交换机来连接存储设备，对于需要增加存储空间的企业用户来说，只需要增加存储设备就可完全满足，因此，iSCSI 存储系统的可扩展性高。3.2.5 存储架构比照各种存储系统的比较如下：辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 9视频监控系统存储扩容解决方案类型工程NASFC SANIPSAN/CVRNVR技术成熟度较低高较低较高协议效率低高低较高性能低高较高较高稳定性较高高较高高安全性较高高较高较高兼容性高高高较低可扩大性低高高高周边设备以太网卡、以太网交换机光纤通道卡、光纤通道交换机以太网
20、卡、以太网交换机以太网卡、以太网交换机共享力量高高高高价格较高高较高低适宜存储数据类型数据、图片数据数据、图片、视频视频综上所述，针对视频监控用户的需求和数据存储应用特点， IP SAN 架构无疑是最适宜的。1) 对录像检索快速，具有完整的检索条件。支持多用户同时回放同一录像， 对基于对象的智能检索有肯定的扩展力量。2) 具有用户交友好的互界面，并可以剪取播放，具有按文件、按时间段下载录像的功能。3) 存储时间同步，数字图像存储设备应支持 NTP，模拟图像存储设备的标定时间与北京标准时间的随机误差应10 秒。4) 具有依据时间、容量等条件实现自动清盘策略。5) 供给可供二次开发的计算机软件 S
21、DK 包和接口函数。依托 IP 网络的成熟敏捷性，依据实际业务要求实现对视频进展有效治理应用，建设一个具有稳定牢靠、架构清楚、设置简洁、易维护升级的数字视频存储系统。3.3 存储高清图像容量u 1 高清 720P 图像占用 3M 带宽，1 路 D1 视频图像占用 2M 带宽。u 1 路视频按 2M 码流计算，存放 1 天的数据总量 2Mbps8 X 3600 秒 X 24 小时 X1 天102421.09GB；u 1 路视频按 3M 码流计算，存放 1 天的数据总量 3Mbps8 X 3600 秒 X 24辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 10视频监控系统存储扩容解决方案小时 X1 天1
22、02431.64GB；本次共计 80 个监控点，进展连续 24 小时 180 天实时录像存储。用 CVR 方式进展存储：标清存储需要 3 台 48 盘位 CVR，133 块 3T 企业级监控硬盘；高清存储需要 5 台 48 盘位 CVR，202 块 3T 企业级监控硬盘。3.3.1 IP-SAN/CVR 架构存储设备需求假设每路依据标清 D1 进展存储，则需要的存储容量为：视频监控路数80路存储区分率D1码流2Mbps每天录像时间24小时保存天数180天可用容量需求297TB格式化损失5%RAID 级别5(5, 6)选用存储盘位48(8, 12, 16, 24,48)选用硬盘容量3000GB热
23、备1(1:有热备盘; 0:没有热备盘)需要可用硬盘115需要 DS-A 设备数量3台实际需要硬盘133块标清视频录像存储容量计算高清视频录像存储容量计算假设每路依据 720P 区分率进展存储，则需要存储容量为：视频监控路数80存储区分率720P码流3Mbps每天录像时间24小时保存天数180可用容量需求445TB格式化损失5%RAID 级别5(5, 6)辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 11视频监控系统存储扩容解决方案选用存储盘位48(8, 12, 16, 24, 48)选用硬盘容量3000GB热备1(1:有热备盘; 0:没有热备盘)需要可用硬盘172块需要 DS-A 设备数量5台实际需
24、要硬盘202块标清与高清存储方案比照标清视频录像存储与高清视频录像存储数据比照标清存储高清存储存储区分率D1720P码流2Mbps3Mbps可用容量需求297TB445TB存储设备数量35实际需要硬盘1332023.3.2 磁盘阵列DS-A10 系列DS-A10 系列是企业级千兆网络海量存储系统，应用于视频监控前端网络扩展存储与集中式存储应用。DS-A10 系列供给 2-6Gbps 的传输带宽和单模块高达 48TB 的存储空间。支持iSCSI/NAS/CVR 协议，为用户供给完全共享、便利扩大的存储。DS-A10 系列承受RAID5 技术、热插拔硬盘、双千兆网口及冗余热备电源、智能掌握风扇，彻
25、底保护了用户的数据安全。辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 12视频监控系统存储扩容解决方案DS-A10 系列针对监控视频应用进展高并发写优化，可在行业应用中获得更好的性能。产品特性：1、高性价比。高性能硬件平台，64 位多核 CPU，2-16GB 高速缓存，2-6 千兆端口；优化的软件设计充分发挥硬件性能；支持高性价比的 7200rpm 企业级SATA 硬盘，保持经济性的优点。2、大容量，可扩展的存储系统：支持多规格 SATA 硬盘，单模块高达 96TB 的 RAID 存储空间；支持多台存储设备堆叠扩展模式和扩展柜级联扩展模式，多设备可通过统一的治理界面进展集中化治理、配置。3、行业优化
26、。DS-A10 系列针对监控视频应用进展优化，提高并发流写入性能、读出性能、削减系统响应时间。4、牢靠性。支持高性能的RAID 5 技术，容许单个硬盘故障，而不影响数据的存取，可以确保数据完整无失；冗余热插拔电源；支持多通道绑定技术，实现通道的错误替换和负载均衡。5、可用性。友好的掌握界面，具有基于扫瞄器的中文掌握界面，便利有用。热插拔技术，便于系统维护。6、MAID 机制。支持磁盘绿色节能机制，降低使用功耗，延长磁盘寿命。7、开放性。可供给全面 API 支持，结合编解码设备及中心平台进展二次定制。技术规格：型号 处理器高速缓存 阵列通道 电源模式 磁盘接口 热插拔磁盘RAID 级别网络接口
27、操作系统 协议支持 治理方式 根本功能 尺寸DS-A1048R64 位多核处理器4-16 GB48冗余电源3+1 SATA支持支持 0,1,3,5,10, Hot-spare2-6 千兆口Windows, Linux, Solaris, HP-UX, AIX, MacOS视频流协议 / iSCSI / NFS / CIFS / FTP / / AFP 基于 Web 的 GUI，串口CLI，支持多设备统一治理存储 RAID 治理，存储虚拟化，网络虚拟化，监视工具，系统日志，报错处理标准 8U 机箱辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 13视频监控系统存储扩容解决方案温度湿度5-4020%-80
28、%3.4 海康威视存储优势介绍p 行业优化： 海康存储针对监控视频应用进展优化，提高大码流多并发流写入性能、读出性能、削减系统响应时间； 当读写操作消灭资源抢占时，会先保证写操作优先，保证录像不会中断和丧失；p 牢靠性： 支持高性能的 RAID 5/RAID6 技术，容许单个或两个硬盘故障，而不影响数据的存取，可以确保数据完整无失； 支持全局热备盘； 冗余热插拔电源； 冗余风扇； 支持多网口绑定技术，以提升网络吞吐牢靠性和性能，实现网口的错误替换和负载均衡； 基于 Linux，自主研发针对存储效劳优化的嵌入式治理系统，系统固化在DOM 中，病毒免疫，充分保证存储系统的安全性。p MAID(ma
29、ssive array of idle disks) 机制: 支持磁盘绿色节能机制，降低使用功耗，延长磁盘寿命。p 海康存储技术特点应用p 可用性： 友好的掌握界面，具有基于扫瞄器的中文掌握界面，便利有用； 硬盘热插拔技术，便于系统维护； 监视工具，系统日志，报错、Email 报警处理。p 兼容性: 承受 IP-SAN 模式兼容全部的编码设备。p 性价比高： IP SAN/NAS/CVR 一体化功能；辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 14视频监控系统存储扩容解决方案 可支持视频流直存，节约效劳器本钱，供给更高性能的存储应用；也可以支持 IP-SAN 方式； 多产品可选，针对不同市场的定位
30、； 支持 16/24/48 盘位的设备，支持 SAS 扩展柜，供给海量空间。p 平台治理： 结合海康多个平台治理软件，实现多功能的集中治理。p 开放性： 开放全线 API，可对底层硬件状态、环境温控、系统负载、存储效劳等进展实时上报； 供给软件开放 SDK 包与二次开放支持，支持与第三方网管软件的集成p 其他技术参数p 其他功能模块 磁盘漫游：阵列断电或插拔后磁盘位置变化而不破坏阵列 卷克隆功能 卷在线扩容：对 LUN 进展在线扩展 存储虚拟化：虚拟存储池治理 介质检测：对磁盘介质进展检测，提前排解非安康磁盘 坏区隔离: WORM 技术：针对档案类存储供给的基于硬盘的写一次，读屡次的存储技术，
31、保证重要数据的安全性。 带宽预留功能：定制任一接入设备到存储的传输带宽，有效避开带宽竞争带来的局部存取性能下降，保证整体系统的 Qos(Quality of Service). 快照(Snapshot)功能：指定数据集合的一个完全可用拷贝，当存储设备发生应用故障或者文件损坏时可以进展快速将数据恢复某个可用的时间点的状态。 数据同步功能 backup 备份功能定制内嵌 数据加密： 软硬件加密机制，安全认证技术。辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 15视频监控系统存储扩容解决方案第4章 投资预算序号设备型号单位数量单价总价备注4.1 标清存储投资预算元元1CVRDS-A1048R台3708002124002监控硬盘ST3000NM0033块13318842505723辅材套110000100004系统集成费项160000600005税费增值税351606合计568132序号设备型号单位数量单价总价备注4.2 高清存储投资预算1CVRDS-A1048R台5元70800元3540002监控硬盘ST3000NM0033块20218843805683辅材套110000100004系统集成费项70000700005税费增值税444506合计859018辽宁邮电规划设计院 :/ lnpdit 16