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银行视频监控存储系统解决方案

银行视频监控存储系统
解决方案

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目 录
第1章 前言 2
第2章 需求分析 3
第3章 现有存储模式比较 5
3.1 传统的DVR直接存储 5
3.2 DAS直连模式 5
3.3 IP存储网络 6
3.4 CVR流存储模式 7
第4章 解决方案 9
4.1 监控存储方案 9
4.2 系统配置 11
第5章 方案分析 13
5.1 CVR监控专用存储系统模块，不需要存储服务器 13
5.2 监控性能优化，充分满足性能要求 13
5.3 同时集成iSCSI和NAS存储功能 13
5.4 独有的文件保护技术 14
5.5 精确检索、快速回放 14
5.6 大容量录像卷 14
5.7 数据归档功能 14
5.8 数据存储的高可靠性和可用性 14
5.9 高可扩充性 14
5.10 N+ｎ集群模式 15
5.11 断网录像 15
5.12 极易管理（全中文） 15
5.13 支持与前端设备、平台的二次整合 15
第6章 关键产品的介绍 16
附录一、公司介绍 19
附录二、典型案例 20

第1章 前言
银行位于城市的各个角落，属于国家的重点安全防范单位，它具有规模多样、重要设施繁多、出入人员复杂、管理涉及领域广等特点。它作为当今社会货币的主要流通场所、国家经济运作的重要环节，以其独特的功能和先进的技术广泛服务于国内各行业中，因此，提高银行系统的科学管理和安全防范能力显得尤为重要。
在计算机技术和网络通信技术不断发展的今天，犯罪分子作案的手段越来越呈现高科技化、高智能化趋势。针对银行的刑事案件明显呈上升趋势，恶性案件屡屡发生，内都作案、内外联合作案等日益增多。传统的单一模式的模拟电视监控系统，无论是从监视手段、还是录像手段上来看已经远远落后于现代商业银行的安全保卫要求。从技术角度来看，新一代的基于数字处理的数字硬盘录像监控系统，已经在技术上全面领先于传统的模拟监控技术。这促使银行电视监控系统向智能化、网络化、数字化、多样化方向进行发展，给传统的视频监控领域带来全新的运作模式。
网络多媒体监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，并与报警系统、门禁系统整合到一个使用平台上，引发了视频监控行业的一次技术革命，迅速受到了安防行业和用户的关注。网络多媒体监控系统由网络多媒体监控管理平台和前端信息采集设备组成，其核心是网络多媒体监控管理平台。网络多媒体监控管理平台集计算机网络、通信、视频处理、流媒体、和自动化技术于一身，是视频、音频、数据和图示一体化的解决方案，兼备网络视频监控、视频会议、视频直播等功能，具有超大规模组网能力，是构建于LAN/Internet网络之上、支持多种传输方式的综合多媒体业务管理平台，其应用已远远超出监控本身所涵盖的内容。
视频监控存储系统是监控系统的重要组成部分，视频录像数据的重要性毋庸置疑，同时监控系统都是7×24小时服务，要求视频数据随时存储调用。因此监控系统对存储的可靠性、性能和容量等方面都提出了新的要求，这也促使一些针对安防监控存储技术的产生。

第2章 需求分析
银行监控系统，由IP Camera直接采集数字监控信号，然后通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：
l 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，并且同时有多路服务器可能读取数据，所以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。
l 海量存储空间
银行监控前端数量众多，每天产生大量的视频数据，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。
l 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。
l 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；通常情况下，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。
l 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，良好的扩展性可以保证业务的连续性。
l 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，并且便于远程监控、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。
l 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。
l 系统增值服务
配合备份软硬件环境，系统可以增加备份、容灾的功能，进一步提高可靠性，保护用户数据。

第3章 现有存储模式比较
3.1 传统的DVR直接存储
DVR是目前见常用的视频监控数据存储方式，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，可以接8块硬盘。该模式有以下特点：
1) 价格低廉，简单易用，适合于小规模监控环境；
2) 硬盘顺序工作，减少硬盘损耗，但检索与回放性能较差。
3) 硬盘非冗余模式工作，数据容易丢失；
4) 分布式存储，DVR存储空间不能直接实现共享；
5) 单设备容量有限，随着监控规模的扩大，管理、维护比较困难；
3.2 DAS直连模式
传统的DAS监控存储架构中，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，多台存储设备通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：
l 存储直联，使得存储利用率不高，存储容量不能共享；
l 存储扩展性差，不利于后期扩容；
l 线缆距离有限，不利于部署；
l 数据查询效率低，不利于快速调取需要的数据；
l 网络带宽不便于扩展，需要中断应用才可以实施；
l 所有存储设备都需要有视频服务器进行管理，会造成系统性能瓶颈和单点故障。
3.3 IP存储网络
传统的存储网络多采用光纤通道（FC，Fibber Channel）的方式。IP 网络存储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。IP网络存储的好处在于：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；以太网络可以扩展到远端，便于系统的做远程的容灾备份；以太网上现有的软件也可以直接使用，例如IP网络可以直接加上IP sec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IP网络存储的性能得到提高。总之，采用IP网络存储，可以达到好兼容性和最高的性能价格比。
IP网络存储可以常采用的协议为iSCSI协议或NFS协议利用IP网络存储技术构建监控架构如下图：

采用IP网络存储方案的特点如下：
a) 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；
b) 存储设备与视频服务器、监控客户端可以建设存储区域网络，共享性良好；
c) 传输带宽更灵活，存储区域网络可以建设成千兆网络，也可以建设成百兆网络；能够最大程度的满足前端客户机的存储压力需要；
d) 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。
3.4 CVR流存储模式
传统监控存储模式中，监控数据的写入和读取都必须通过编码器或存储服务器，结合平台多个服务器软件模块来实现设备间信令交互和数据调取、管理。目前传统监控存储模式应用比较广泛，但上面提到的局限性也比较明显。
a) 服务器往往会成为存储系统的性能瓶颈
b) 服务器增加了整体系统的单点故障
c) 同时，服务器也增加了成本开销
为了解决以上问题，CVR秉承“创新”理念,从根本上解决了上述模式带来的局限，推出了CVR流存储模式。
CVR物理拓扑结构(如下图)，存储设备中集成了录像软件，视频图像由前端设备通过以流媒体协议直接写入存储。

这种通过以流媒体协议写入存储的架构模式，可以使存储有更多的灵活性，可以做更多的工作，比如视频切割，视频归档，多画面回放等等，同时使得视频点播变得更加简单快捷。
采用CVR流存储的优势：
Ø 支持视频流经编码器直接写入存储设备，由平台或客户端直接从存储设备点播回放，减少了服务器的投入成本，避免服务器形成单点故障和性能瓶颈；
Ø 存储设备性能根据视频码流的特点优化，可以承受大量监控码流并发写入，大大提高了系统性能；
Ø 存储可以实现按需分配，存储容量可以根据监控规模的发展和增长来动态增长；
Ø 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，不再占用DVS/DVR资源数据避免了编解码器网口的性能瓶颈；
Ø 存储具备检索功能，对于存储在CVR系统中的所有录像资源，都可以随时随地进行灵活、快速、准确的检索和回放；
Ø 可以方便的进行文件合并或切割。比如在回放的时候，一段视频可以切割为16段进行同时回放，节约了回放时间；
Ø 部署简单，易扩展，支持分布式存储与集中式管理的机制；
Ø 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他盘阵的正常使用；
Ø 彻底解决以往模式反复读写造成的文件碎片问题；
Ø 采用流媒体协议解决了存储的掉电故障问题和存储的文件系统损坏导致的监控服务停止，数据丢失等故障问题；
Ø 突破通用存储逻辑卷的容量限制，提供超大容量录像卷。

第4章 解决方案
4.1 监控存储方案
银行视频联网监控存储系统主要运用网络技术，数字图像处理技术，图像传输技术，图像编解码技术，数据存储技术，信息管理技术等，实现全市各支行、金库、柜台等各网点的内控管理与外部安保防范的统一监控与综合管理应用。
本项目整个银行视频联网监控存储系统分为钞票处理中心、银行支库、办公楼三大区域，各区域存储容量需求如下：
a) 钞票处理中心共118路图像，每天录像12小时，要求存180天，要求55TB数据净容量。
b) 银行支库共126路图像，移动侦测录像每天4小时，要求存180天，要求20TB数据净容量。
c) 办公楼共144路图像，移动侦测录像每天2小时，要求存90天，要求6TB数据净容量。
要求把所有的视频监控图像都统一存储到磁盘阵列中，进行统一管理和维护。
从系统的兼容性、稳定性与可靠性角度出发，并且考虑到保护已有的投资，建议使用基于CVR流存储架构的数据存储方案。考虑到存储数据可靠性要求，建议磁盘阵列采用RAID 5加热备盘冗余机制，以进一步保障存储数据的完整性和存储系统得持续运行。
同时该系统可以和第三方平台软件配合使用，强化分行、支行管理中心的“监管”功能，各营业网点本地监控系统的“执行”功能等等。

方案采用监控中心集中存储模式，通过分散的网络将各地的视频监控数据实现集中存储和集中管理，部署简单方便。同时存储系统DS-A1016R集成了iSCSI和NAS存储功能，可以为整个系统提供高性能的数据块级和可共享的文件级网络存储空间。
该存储方案特点：
² 高性价比——监控专用存储设备，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，并可以由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。
² 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，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
² 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；。
² 易管理——设备管理、维护简单。磁盘的更换无需断电，可以实现热插拔，且换盘时也完全不影响数据的访问；存储集中统一管理，无需管理每个前端存储。
² 高可扩展性——存储可以实现按需分配，存储容量可以根据监控规模的发展和增长来动态增长。
² 数据双备份——存储设备集中存储数据，完成全天候的录像保存；可结合前端，保存双份数据或特殊时间、事件录像，提高数据的可访问性。
4.2 系统配置
此银行监控系统需要存储总容量为：55TB+22TB+6TB=83TB
1) 配1TB SATA硬盘(注*标称值为1TB的硬盘实际可用容量折算为931GB)，考虑5%的格式化损失，则需要可用硬盘数为：
83x1024/0.95/931.32=97片；
2) 配置7台DS-A1016R，每台配置为一组Raid5(损失1片盘容量)，同时配置1个热备盘，每台共损失2片盘的容量，则实际需要硬盘数为：
97+2x7=111片硬盘，其中6台满配，1台配15片硬盘，
系统总可用容量约为：(111－2x7)x931.32x0.95/1024=83.8TB 。

产品型号
产品描述
数量
DS-A1016R
■机架式IP网络存储系统
■64位双核处理器，高速缓存2GB
■输出2个千兆IP网口
■16个SATA 热插拔盘位
■集成CVR、IP SAN和NAS
■可支持操作系统：Windows2000/XP/Server2003/NT,
Linux,Solaris,HP-UX，AIX
■协议支持：视频流/iSCSI/NFS/CIFS/FTP/HTTP/AFP
■管理功能：有CVR管理功能，ISCSI管理功能，NAS管理功能，支持多种管理功能混用
■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
■RAID 0、15、10、JBOD
■系统支持LUNs：最大1024
■主机直接接入：最大128
■冗余电源
■Store OS
■CVR software
■NAS software
■iSCSI software
■Web Manager
7
硬盘
1000G 7200rpm SATA硬盘
111

第5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，可以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：
5.1 CVR监控专用存储系统模块，不需要存储服务器
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。
5.2 监控性能优化，充分满足性能要求
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，的监控专用产品采用了独特的算法，达到最佳的效果。CVR采用流媒体协议可以同步支持600路D1 (1.5Mbps) 格式的图像并发写入；底层采用流媒体存储系统，彻底解决文件碎片，保证系统性能的稳定性。
5.3 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。IP SAN功能可以满足服务器的高速块级访问需求；NAS功能可以满足文件共享的需求。
5.4 独有的文件保护技术
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
5.5 精确检索、快速回放
对于存储在CVR系统中的所有录像资源，都可以随时随地灵活、快速、准确地检索和回放，检索可以精确到秒级；可以同时进行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。
5.6 大容量录像卷
通用存储逻辑卷最大不可超过2TB，CVR系统录像卷最大容量可以达到264B，即数千PB。
5.7 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，可以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，可以进行数据归档处理。
5.8 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技术可以保证数据不丢；热备技术可以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），数据仍然不丢，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。
5.9 高可扩充性
的产品采用先进的IPN网络架构，可以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，可以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。
5.10 N+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，可以实现所有数据的立即可用。
5.11 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。
5.12 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。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。
5.13 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存储二次对接，实现录像数据直写存储；同时存储具有全面的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。
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