方案模板通用监控集中存储方案模板海康CVR非域版.docx
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方案模板通用监控集中存储方案模板海康CVR非域版
视频监控CVR流存储系统
解决方案
杭州海康威视数字技术股份有限公司
X月
第1章前言
视频监控技术随着二十多年的发展,已经完成了从模拟监控到数字监控,再到网络监控的转变。
相比数字视频监控而言,以IP协议为基础的网络视频监控系统能够构建出更大规模、更复杂、更灵活、更具有扩展性的应用体系。
其核心部分是一套具有广泛兼容型和高度集成性的智能视频监控管理软件,将监控系统和计算机网络/信息管理系统连接起来,使两个相互独立的系统走向融合,从而实现真正的三网合一(数据、语音和视频图像)。
视频监控存储系统是整个监控工程的重要组成部分。
随着监控系统的需求不断提高和存储技术的不断发展,针对监控的存储系统的集成度也在迅速提高。
从原来的DVR本地存储,到平台服务器监控存储系统,再到现在海康威视研制推出的编码器直接存储监控系统,系统中存储端提供的服务越来越多,已经不但仅是存储数据的功能了。
海康威视推出的CVR流存储解决方案支持编码器数据直接写入存储系统,能够为客户提供更加优化,更高性能,更加可靠的监控存储服务,能够满足客户更多更高的需求。
第2章XX(用户单位)系统现状
项目规模:
2500路高清摄像头;
视频格式:
D1,6M码流;
存储时间:
3个月
存储容量:
路数×码流(Mbps)×保存时间(天)×24小时×3600秒/8/1024/1024=TB;
存储架构:
全集中存储。
第3章需求分析
在整个监控系统中,前端监控部分经DVR/DVS采集模拟监控信号进行编码压缩,或者由IPCamera直接采集数字监控信号,然后经过局域网由管理服务器来统一管理和存取监控数据,并由存储系统来存储相关监控数据。
根据用户的网络和实际应用情况,对视频监控存储系统的建设要满足如下需求:
●高性能
由于有多路摄像头数据并发持续写入,考虑以后摄像头的增加,而且同时有多路服务器可能读取数据,因此需要高性能处理的存储系统。
存储系统要采用业内技术先进、性能优良、工作稳定的存储设备,要保证在实施后相当一段时间内能够充分满足用户的使用需求。
●海量存储空间
本项目存储空间需求约XXTB,要求对所有视频数据进行集中存储,这就要求存储设备必须提供足够海量的存储空间。
●集中式共享
采用集中式数据存储模式,能够实现数据和存储空间的集中存储,统一管理,使数据和空间的管理、备份非常方便。
●数据可靠性
数据高度集中的系统,数据的安全是第一位的。
系统的可靠性原则应贯穿于系统设计、设备选型、软硬件配置到系统施工的全过程;保证在单点或多点故障的情况下,系统能够持续运行,并能在线的恢复正常;一般情况下,采用盘阵列技术来提高数据的可靠性。
只有可靠的系统,才能发挥有效的作用。
●可扩展性
随着监控范围的扩大,摄像头数据量的增加和存储天数延长,存储系统的可扩展性尤为重要,良好的扩展性能够保证业务的连续性。
●网络化
监控中心建设网络化完善,容易进行数据集中存储,采用网络化的设备扩容更灵活、施工难度小,而且便于远程监控、维护简单。
网络化架构有助于实现互联互通,实现视频资源的共享。
●易用性
系统的操作应具有灵活简便,人机界面友好,易于掌握的特点,操作人员能够方便物进行使用及维护,使整个系统的功能得以最大实现。
●系统增值服务
配合备份软硬件环境,系统能够增加备份、容灾的功能,进一步提高可靠性,保护用户数据。
第4章现有存储模式比较
4.1DVR存储
DVR是当前常采用的使用DVR本地磁盘存储视频监控数据的方式,它用设备内置的IDE硬盘存放视频数据。
DVR一般有四个IDE接口,能够接8块硬盘。
该模式有以下特点:
✧价格低廉,简单易用,适合于小规模监控环境;
✧硬盘非冗余模式工作,数据容易丢失;
✧分布式存储,DVR存储空间不能直接实现共享;
✧单设备容量有限,随着监控规模的扩大,管理、维护比较困难;
✧硬盘顺序工作,减少硬盘损耗,但检索与回放性能较差。
4.2平台服务器存储模式
4.2.1DAS直连模式
传统的DAS监控存储架构:
存储和监控客户端使用DAS直联的方式存取录像数据;使用一台PC机作监控客户端;同时具有一台网络视频服务器来转发视频流;多台存储设备经过级联方式挂接在视频服务器后。
如下图所示:
传统监控存储架构缺点:
✧存储直联,使得存储利用率不高,存储容量不能共享;
✧存储扩展性差,不利于后期扩容;
✧线缆距离有限,不利于部署;
✧数据查询效率低,不利于快速调取需要的数据;
✧网络带宽不便于扩展,需要中断应用才能够实施。
4.2.2先进的存储局域网络SAN结构
存储局域网络SAN是当前最为先进的海量存储架构,她是建立在服务器集群和存储设备之间的网络,给服务器集群提供集中式的共享的存储空间,便于管理。
SAN的优点可归纳为下几点:
✧SAN存储系统扩展性好、升级能力强,投资保护性好。
✧实现了存储系统支持数据集中式管理,相关业务系统或全部的应用系统存储系统合并为统一的存储系统。
✧采用开放式的体系结构,支持多种系统平台接入,亦即实现跨平台操作。
✧提供包括存储介质、接口设备及连接链路的冗余支持。
✧向网络客户端和应用服务器提供高效可靠的数据存储服务时,同时对应用系统的运行效率和网络的速度不会产生明显的影响。
4.2.3IPSAN存储网络
传统的存储网络多采用光纤通道(FC,FibberChannel)的方式,整个系统包括每个服务器端的光纤通道卡,光纤线,光纤通道交换机等,每片光纤通道卡、以及每个光纤通道交换机端口的价格是普通千兆以太网的10至20倍以上,加上光纤的铺设在中国大部分地区的铺设不普及,整个系统的建设费用非常昂贵。
IPSAN是近些年来新兴的网络存储技术,它希望用TCP/IP以太网替代光纤通道网络。
IPSAN的好处在于:
使用以太网络,保护了用户现有的投资;以太网系统造价低;以太网是成熟的技术,具有良好的兼容性;以太网络能够扩展到远端,便于系统的做远程的容灾备份;以太网上现有的软件也能够直接使用,例如IPSAN能够直接加上IPsec软件,以达到存储网络加密的目的;千兆以太网络的广泛使用,也使得IPSAN的性能得到提高。
总之,采用IPSAN存储网络,能够达到好兼容性和最高的性能价格比。
iSCSI协议是IPSAN中最为流行的协议,是IP存储的典型代表。
利用IPSAN技术构建监控架构如下图:
采用IPSAN存储方案的优势:
✧低成本实现监控数据的集中化存储和统一管理,可靠而稳定;
✧存储设备与视频服务器、监控客户端可建设存储区域网络,共享性良好;
✧传输带宽更灵活,存储区域网络能够建设成千兆网络,也能够建设成百兆网络;能够最大程度的满足前端客户机的存储压力需要;
✧存储扩展性强,后期扩容方便;
✧录像数据查询效率高,能够实时地调出需要的数据;
✧可靠性极好,多台存储共用时彼此之间是相互独立的,避免单点故障;
✧网络带宽便于扩展,避免应用中断。
4.3编解码器直接存储
无论是采用DAS直接存储结构或是SAN的网络化结构,都需要配置存储服务器。
数据流经过存储服务器再写入存储设备,点播回放的数据流也是需要经过存储服务器读出。
这样造成的问题有:
1服务器往往会成为存储系统的瓶颈;
2服务器增加了整体系统的单点故障;
3服务器也增加了成本开销。
把录像软件和播放软件嵌入到存储设备中是整体上解决服务器存储模式的一种新的方法;编码器录像直接写入存储,平台和客户端能够直接从存储中点播;降低了客户使用成本,也提高了性能和可靠性。
为了解决以上问题,海康CVR秉承“创新”理念,从根本上解决了上述模式带来的局限,CVR存储实现模式见下:
CVR直接存储
CVR物理拓扑结构(如下图),存储设备中集成了录像服务软件,视频图像由DVR经过流媒体协议直接写入存储。
这种经过流媒体协议写入存储的架构模式,能够使存储有更多的灵活性,能够做更多的工作,比如视频切割,文件压缩,文件加密等等,同时使得视频点播变得更加简单快捷。
采用CVR直接存储的优势:
●支持视频流经编码器直接写入存储设备,省去存储服务器成本,避免服务器形成单点故障和性能瓶颈,提高录像质量
●支持手动录像、自动定时录像、视频移动录像、报警联动录像、视频丢失报警录像、循环录像和报警预录像
●客户端、平台直接接入,可实现对监控数据的直接下载、检索、浏览和回放等。
可获得极高的录像导出速度,提供更流畅的录像回放质量,且不占用DVS/DVR资源
●支持经过网络远程调用历史图像信息,回放时支持暂停、播放、停止、慢放、快放、拖动以及循环播放等操作,支持回放时图像抓拍功能
●支持MJPEG/MPEG2/MPEG4/H.264/AVS等多种图像格式视频流的实时存储及点播
●高可靠性,存储设备间各自独立,任何单磁盘阵列的故障不会影响其它盘阵的正常使用
●部署简单,易扩展,支持分布式存储与集中式管理的机制
●提供配置、检索与回放的二次开发接口及控件,充分利用灵活对接的特点,兼容主流编码器及平台产品
第5章解决方案
5.1解决方案
我们从系统的兼容性、稳定性与可靠性,高性价比角度出发,而且考虑到保护已有的投资,选择了基于IP网络架构的CVR直接存储方案。
整体解决方案建议采用海康CVR直接存储系统,方案中采用CVR监控专用存储设备DS-N1016R。
考虑到该项目所存储数据较为重要,建议磁盘阵列采用RAID5+HotSpare冗余机制,以进一步保障存储数据的完整性和存储系统得持续运行。
本设计方案是新一代基于模块化、可扩展解决方案,它对企业的业务系统能够提供无缝的存储解决方案。
方案性价比较高,原有的设备得到合理利用的前提下,基于网络的数据存储服务性能得到明显提升,业务数据实现了有效的汇集和管理,实现了性能和价格的最优组合。
该存储方案特点:
✧高性价比——监控专用CVR存储设备,集成录像、点播等功能;数据直接由编解码器写入到存储设备,平台或客户端直接从存储设备点播回放。
省去了存储服务器,消除了服务器单点故障,提高了系统性能、可靠性,降低了成本。
✧高性能——客户端、平台直接接入,可实现对监控数据的直接检索、浏览和回放等。
可获得极高的录像回放性能,不占用DVR资源,合理利用网络资源;独特的流媒体文件系统,彻底消除因大量碎片造成存储性能下降、磁盘利用率降低等现象。
✧高可靠——独有的VSPP技术,消除了由于掉电、断网等原因将造成的文件系统损坏、存储空间数据只读甚至丢失等问题;RAID技术与多种硬件冗余保证系统的高可靠性,磁盘故障不会影响数据的继续访问。
设备故障率降低,减少了维护成本。
✧易管理——设备管理、维护简单。
磁盘的更换无需断电,能够实现热插拔,且换盘时也完全不影响数据的访问;登陆管理系统,可同时配置多台存储,实现集中统一管理。
✧高可扩展性——存储能够实现按需分配,存储容量能够根据监控规模的发展和增长来动态增长。
✧数据双备份——CVR做为数据集中存储设备,完成全天候的录像保存;结合DVR内置硬盘,保存双份数据或特殊时间、事件录像,提高数据的可访问性。
5.2存储配置
根据用户环境实际需求,计算存储空间,配置存储设备
1)共配置1台DS-A1016R,配置8片750GB企业级SATAII硬盘,总裸容量为6TB;
2)为了尽可能保证系统数据的可靠性,建议每台DS-A1016R配置1组RAID5,另配置1片热备盘;
3)考虑到RAID、热备盘和空间格式化损失,本配置能够提供的有效容量为:
(8-(1+1)X1)X698X0.9/1024=3.6TB
产品型号
产品描述
数量
海康DS-A1016R
■机架式IP存储系统
■64位双核处理器,高速缓存1GB,可扩充到8GB
■输出2个千兆IP网口
■16个SATA热插拔盘位
■集成IPSAN和NAS
■可支持操作系统:
Windows/XP/Server/NT,
Linux,Solaris,HP-UX,AIX
■协议支持:
iSCSI/NFS/CIFS/FTP/HTTP/AFP
■管理功能:
有ISCSI管理功能,NAS管理功能,支持两种
管理功能混用,也可单独使用。
■管理方式:
基于Web的GUI
■存储空间管理:
存储RAID管理,存储虚拟化,监视
工具,报错处理
■RAID0、1、5、10、50、JBOD
■系统支持LUNs:
最大1024
■主机直接接入:
最大128
■冗余电源
■NASsoftware
■iSCSIsoftware
■WebManager
1
硬盘
750G7200rpmSATA硬盘
8
注:
①由于进制关系:
750GB硬盘实际可用容量为750/1.024/1.024/1.024=698GB;
②RAID5中有1片盘的容量用于存储校验数据;热备盘用来做故障替换,不存储实际数据;
③一般文件系统格式化损失为10%。
第6章方案分析
本设计方案是基于模块化、可扩展IP网络解决方案,具有业务连续性等特性。
它对监控系统的业务系统能够提供无缝的存储解决方案,为监控存储提供系统高效、高可靠性、高可用性支持。
方案投资不高,能够把基于网络的数据存储服务性能得到明显提升,业务数据实现了有效的汇集和管理,实现了性能和价格的最优组合。
本方案具有如下独特特点:
6.1CVR监控专用存储系统模块,不需要存储服务器
海康CVR存储系统直接连接编解码设备,以省略存储服务器,实现视频数据的直接下载,彻底解决单点故障,消除性能瓶颈。
同时实现监控客户端的数据视频检索、回放功能。
支持多种录像策略:
手动录象、自动定时录像、视频移动录像、报警联动录像、视频丢失报警录像、循环录像和报警预录像。
支持本地和远程检索点播回放,支持回放时图像抓拍功能等。
6.2监控性能优化,充分满足性能要求
海康监控专用存储系统针对监控应用的特点对存储系统进行了优化。
在写性能,写的高并发和写的高稳定度方面,海康的监控专用产品采用了独特的算法,达到最佳的效果。
CVR采用流媒体协议能够同步支持600路D1(1.5Mbps)格式的图像并发写入;底层采用海康流媒体存储系统,彻底解决文件碎片,保证系统性能的稳定性。
6.3同时集成iSCSI和NAS存储功能
本方案采用的存储系统同时集成了iSCSI和NAS存储功能。
IPSAN功能能够满足服务器的高速块级访问需求;NAS功能能够满足文件共享的需求。
6.4独有的文件保护技术
海康CVR存储设备采用独特的VSPP—视频流预保护技术,彻底解决由于断电断网引起的文件系统不稳定甚至文件系统损坏而导致的监控服务停止、数据只读或丢失等故障问题
6.5精确检索、快速回放
对于存储在CVR系统中的所有录像资源,都能够随时随地灵活、快速、准确地检索和回放,检索能够精确到秒级;能够同时进行16路录像回放,回放过程中支持停止、暂停、恢复、快放、慢放、拖拉定位等控制功能。
6.6大容量录像卷
通用存储逻辑卷最大不可超过2TB,海康CVR系统录像卷最大容量能够达到264B,即数千PB。
6.7数据归档功能
本方案支持数据归档功能,归档数据不会被循环覆盖。
归档功能包括两方面:
第一,报警录像归档存储,能够设置为当触发报警录像时,监控数据自动归档存储;第二,所有监控数据的归档处理,当发现某段重要的数据时,能够进行数据归档处理。
6.8数据存储的高可靠性和可用性
本方案中,数据存储支持多种RAID机制和热备技术。
一个RAID组出现坏硬盘,RAID技术能够保证数据不丢;热备技术能够使设备在出现坏盘时,无需人工介入,自动开始修复工作(RAID重构),数据依然不丢,而且存储服务无需中断;支持UPS,确保设备缓存数据写入硬盘后正常关机。
6.9高可扩充性
海康的产品采用先进的IPN网络架构,能够实现存储容量的高可扩充性。
在应用发展,存储需求增长,现有容量不足的情况下,能够简单的购买更多的存储接入网络,这样在提高了容量的基础上,也同时提高了性能。
6.10N+n集群模式
N台在线存储系统提供存储服务;n台热备存储(剩余盘阵的10-20%)随时提供故障机接替服务,保证服务的高度持续性;当在线存储系统出现故障后,热备机立即接替服务,然后把故障机的磁盘插入到其它备机中,能够实现所有数据的立即可用。
6.11断网录像
断网期间,结合前端设备录像接管,将视频信息暂存在前端设备内置存储介质上,当网络恢复后,视频信息自动复制到盘阵内,避免断网期间视频信息的丢失。
6.12极易管理(全中文)
易管理和使用也是监控存储系统的一个基本要求。
海康存储产品的管理系统是面向用户设计的全中文的管理系统,采用业界最先进的基于浏览器的管理方法,在客户端无需安装任何软件。
6.13支持与前端设备、平台的二次整合
支持前端设备以私有或标准流媒体协议与海康存储二次对接,实现录像数据直写存储;同时海康存储具有全面的API接口,完成监控平台对存储的监控和管理,例如:
前端设备的增、删、改、查、录像卷设置/查询、录像策略配置、录像操作、流控、存储设备状态报警等。
第7章关键产品的介绍
DS-A1016R
DS-A1016R是海康推出的企业级、高性能价格比、千兆网络海量存储系统,适用于视频监控、广电、电信、银行、图书馆、校园网等行业,适合追求高性能、高扩展能力并注重节约成本的用户。
DS-A1016R提供2-6Gbps的传输带宽和单模块高达32TB的存储空间,可扩展。
支持iSCSI/NAS协议,为用户提供完全共享、方便扩充的存储。
DS-A1016R采用RAID技术、热插拔硬盘、双千兆网口及冗余热备电源、智能控制风扇,彻底保护了用户的数据安全。
DS-A1016R可选针对监控视频、IPTV、视频编辑的优化模块,可在行业应用中获得更好的性能。
产品特性
●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。
●大容量,可扩展的存储系统
支持多规格SATA硬盘,单模块高达32TB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,可实现无限扩容,多设备可经过统一的管理界面进行集中化管理、配置。
●行业优化
DS-A1016R可选针对监控视频、IPTV、视频编辑业务特点的优化模块,提高并发流写入性能、读出的性能或减少系统响应时间。
●高可靠
支持高性能的RAID5技术,容许单个硬盘故障,而不影响数据的存取,能够确保数据完整无失;支持冗余热插拔电源;支持多通道绑定技术,实现通道的错误替换和负载均衡。
●易用性
友好的控制界面,具有基于浏览器的中文控制界面,方便实用。
采用设备可视化管理,在GUI管理界面上直接对CPU、内存、带宽负载、温度等进行状态监控。
可同时提供Email、手机短信、声光报警方式,便于及时维护。
●丰富的软件支持
同时提供iSCSI、NAS管理软件,数据同步及逻辑卷克隆提供数据副本,状态监控软件,日志软件等。
●MAID节能
存储系统中的磁盘或磁盘RAID组能够依据策略下电,降低磁盘损坏机率,节省设备使用功耗。
●自主可控
产品完全自主研发,可提供软件开发SDK包与二次开发支持,支持与第三方网管软件的集成。
技术规格
型号
DS-A1016R
控制器
处理器
64位多核处理器
高速缓存
2-16GB
阵列通道/
可连接磁盘数目
16
磁盘接口
SATAI,SATAII
热插拔磁盘
支持
RAID级别
支持多种RAID级别
网络接口
2-6千兆口
操作系统
Windows,Linux,Solaris,HP-UX,AIX,MacOS
协议支持
iSCSI/NFS/CIFS/FTP/HTTP/AFP
系统LUNs
最大1024
性能
传输带宽
250MBps-750MBps
IO访问率
80000IOps
软件
管理方式
基于Web的GUI,串口CLI
基本功能
海康存储RAID管理,存储虚拟化,网络虚拟化,监视工具,系统日志,报错处理
软件模块(可选)
克隆,WORM,数据同步,数据安全,备份,带宽预留
行业定制模块(监控、IPTV、视频编辑)
用户管理
空间划分、分配
环境要求
温度
5℃-40℃
湿度
20%-80%
附件
处理器升级模块
缓存升级模块:
1GB,2GB,4GB
附录一、公司介绍
海康威视是领先的安防产品及行业解决方案提供商,致力于不断提升视频处理技术和视频分析技术,面向全球提供领先的安防产品、专业的行业解决方案与优质的服务,为客户持续创造更大价值。
海康威视拥有业内领先的自主核心技术和可持续研发能力,提供摄像机/智能球机、光端机、DVR/DVS/板卡、网络存储、视频综合平台、中心管理软件等安防产品,并针对金融、公安、电讯、交通、司法、教育、电力、水利、军队等众多行业提供合适的细分产品与专业的行业解决方案。
这些产品和方案面向全球100多个国家和地区,在北京奥运会、上海世博会、60年国庆大阅兵、青藏铁路等重大安保项目中得到广泛应用。
公司的营销及服务网络覆盖全球,当前在中国大陆28个城市已设立分公司,在洛杉矶、香港、阿姆斯特丹、孟买、圣彼得堡和迪拜也已设立了全资或合资子公司,并将在南非、巴西等地设立分支机构。
持续快速发展的海康威视,已获得了行业内外的普遍认可。
公司连年入选“中国安防十大品牌”、中国安防百强(位列榜首);连续三年(-)入选德勤“中国高科技、高成长50强”、连续三年(-)入选福布斯“中国潜力企业”;连续三年(-)以中国安防第一位的身份入选《A&S》“全球安防50强”;名列IMS全球视频监控企业第5位,DVR企业第1位;连年入选“国家重点软件企业”、“中国软件收入前百家企业”等。
“专业、厚实、诚信、持续创新”的海康威视,以人人轻松享有安全的品质生活为愿景,矢志成为受人尊敬的、全球卓著的专业公司和安防行业的领跑者。
附录二、典型案例
公共安全
(浙江)杭州、绍兴、诸暨、金华、义乌、台州、温州、舟山普陀景区平安城市、景宁县、上杭县公安局
(河南)郑州、驻马店、新乡、长葛、焦作温县、淇县、登封、鹤壁平安城市
天津平安城市
(山东)济宁、淄川平安城市、青岛崂山景区
(江苏)南京、盐城平安城市
(辽宁)铁岭平安城市
(山西)临汾平安城市
(安徽)明光平安城市
(广西)南宁平安城市
(广东)顺德平安城市
(福建)石狮平安城市
(湖南)怀化平安城市、衡水公安局
(湖北)襄城平安城市
(吉林)通化平安城市
(陕西)西安市平安城市
重庆市平安城市
银行、金融
(四川)四川工行
(北京)北京建行
(浙江)杭州建行、台州农信、杭州招行
(江苏)苏州建行、盐城建行
(江西)中国人民银行南昌分行、江西农信社、江西建行
(河南)河南农信、
(山东)潍坊农信社、滨州农信社
(吉林)吉林省工行
(湖北)武汉人行
(山西)临汾农信社
(陕西)西安兴业银行、西安人行
(辽宁)大连人行
(云南)昆明人行
(贵州)贵阳建行
教育
(山西)太原平安校园
(广东)深圳平安校园、深圳第二职业技术学校
(浙江)浙江大学
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