隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模不斷擴大，以及高清視頻的大規(guī)模應用，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)中需要存儲的數(shù)據(jù)和應用的復雜程度在不斷提高，且視頻數(shù)據(jù)需要長時間持續(xù)地保存到存儲系統(tǒng)中，并要求隨時可以調(diào)用，對存儲系統(tǒng)的可靠性和性能等方面都提出了新的要求。在未來的復雜系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)爆炸性的海量增長，提供對海量數(shù)據(jù)的快速存儲及檢索技術，顯得尤為重要，存儲系統(tǒng)正在成為視頻監(jiān)控技術未來發(fā)展的決定性因素。

　　面對百PB級的海量存儲需求，傳統(tǒng)的SAN或NAS在容量和性能的擴展上會存在瓶頸。而云存儲可以突破這些性能瓶頸，實現(xiàn)性能與容量的線性擴展，這對于追求高性能、高可用性的企業(yè)用戶來說是一個新選擇。

　　云存儲是近年來在存儲領域興起的一種新技術，云存儲顧名思義是將復雜的存儲功能實現(xiàn)封閉在云端，通過一種簡單的方式為用戶提供優(yōu)質(zhì)的存儲服務。具體過程是云存儲通過軟件將系統(tǒng)內(nèi)大量不同類型的存儲設備管理起來，運用虛擬化技術、集群化技術、離散存儲技術、分布式數(shù)據(jù)庫等對系統(tǒng)內(nèi)的設備資源、存儲容量資源進行專業(yè)化整合為用戶提供大容量、高性能的透明存儲服務。

　　二、云存儲系統(tǒng)的設計原則

　　云存儲系統(tǒng)的設計原則應該采用業(yè)務控制和業(yè)務數(shù)據(jù)分離的設計思路。在存儲模式上新增加元數(shù)據(jù)管理節(jié)點專伺于系統(tǒng)的資源管理、任務調(diào)度和運行維護，元數(shù)據(jù)管理節(jié)點不具體執(zhí)行寫入、讀取等業(yè)務操作，而將這部分功能交給存儲服務節(jié)點負責。云存儲的整體設計形成一種松耦合非對稱系統(tǒng)架構(gòu)，在實際的運行過程當中該架構(gòu)能夠使系統(tǒng)提供靈活多變的業(yè)務擴展屬性和持續(xù)穩(wěn)定的性能增長。在硬件設備規(guī)模和存儲容量不斷擴大的情況下系統(tǒng)性能能夠與存儲容量保持線性增長，這種屬性也為云存儲基礎上的云服務擴展奠定了基礎。

　　采用松耦合非對稱系統(tǒng)架構(gòu)的云存儲系統(tǒng)在具體軟件設計的層次上可以如圖劃分為以下五個層次：

　　 設備層

　　設備層是云存儲最基礎、最底層的部分。在系統(tǒng)組成中，存儲設備可以是標準SAN架構(gòu)下的FC光纖通道存儲設備或iSCSI協(xié)議下的IP存儲設備，這些存儲設備構(gòu)成云存儲的存儲資源基礎。

　　 存儲層

　　存儲層含有云存儲流式文件系統(tǒng)和虛擬化資源系統(tǒng)。通過云存儲流式文件系統(tǒng)和虛擬化資源系統(tǒng)，實現(xiàn)存儲傳輸協(xié)議和標準存儲設備之間的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)或磁盤陣列的映射。存儲層另一類重要功能就是具體實現(xiàn)數(shù)據(jù)(視頻、圖片、附屬流)和設備層存儲設備之間的通信連接，完成數(shù)據(jù)的高效寫入、讀取和調(diào)用等服務。

　　 管理層

　　在管理層融合了多種核心的管理功能。負責實現(xiàn)存儲設備的邏輯虛擬化管理、多鏈路冗余管理、錄像計劃的主動下發(fā)，以及硬件設備的狀態(tài)監(jiān)控和故障維護等;存儲業(yè)務響應，以及存儲資源調(diào)配也由管理層負責。

　　 接口層

　　應用接口層是云存儲最靈活多變的部分，接口層面向用戶應用提供完善以及統(tǒng)一的訪問接口，接口類型可以是Web Service接口、API接口、Mibs接口，可以根據(jù)實際業(yè)務類型，開發(fā)不同的應用服務接口，提供不同的應用服務。實現(xiàn)與外部系統(tǒng)之間的對接。

　　 應用層

　　從邏輯上劃分，除了應用層外，剩下的四層都屬于通常云存儲的范疇，但是在視頻云存儲系統(tǒng)中，為了與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設和應用更加緊密的結(jié)合，更加符合用戶的業(yè)務需求，將應用層納入了整個系統(tǒng)架構(gòu)中，從根本上提高視頻云存儲系統(tǒng)的針對性。

　　三、云存儲系統(tǒng)的核心技術

　　安防產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展離不開對海量視頻和圖片數(shù)據(jù)的深入挖掘和分析。早期的存儲僅僅是將數(shù)據(jù)進行存儲，經(jīng)過這些年的發(fā)展，已經(jīng)注重從數(shù)據(jù)中獲取真實需要的關鍵信息，并已成為具體的業(yè)務提供支撐。云存儲不但在滿足海量數(shù)據(jù)存儲需求上契合了安防行業(yè)的發(fā)展趨勢，同時在應用性和專業(yè)化程度上也逐漸發(fā)展和深化。那么，帶有行業(yè)屬性的云存儲系統(tǒng)的出現(xiàn)就是一個必然的過程。

　　安防行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用有著明顯的差別。在互聯(lián)網(wǎng)應用中有著數(shù)以億計的用戶，這些用戶分布在世界各地而且應用需求也千差萬別。互聯(lián)網(wǎng)用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量雖然非常龐大，但是數(shù)據(jù)信息類型卻也非常復雜，單個數(shù)據(jù)文件大小相對較小。

　　安防監(jiān)控領域的視頻數(shù)據(jù)則具有非常明顯的特征，其數(shù)據(jù)流依照時間順序持續(xù)產(chǎn)生，并且數(shù)據(jù)量非常龐大。隨著高清和超高清攝像機的不斷加入，數(shù)據(jù)量的爆炸性增長可想而知。這類長時間、大流量的數(shù)據(jù)在進行存儲時對傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)產(chǎn)生了非常大的壓力，傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)在數(shù)據(jù)的存儲上很少考慮到數(shù)據(jù)連續(xù)性問題，在磁盤空間的利用率上也盡可能地將數(shù)據(jù)的存儲粒度降低以滿足P2P式的文件下載訪問需求。而這這種方式對視頻流數(shù)據(jù)則極為不利，系統(tǒng)在從存儲中提取數(shù)據(jù)后需要耗費大量資源對數(shù)據(jù)按照時間順序進行重組，而且為了提取某段長時間的視頻數(shù)據(jù)磁盤尋址延時和等待延時會幾何級數(shù)地增長，照成視頻數(shù)據(jù)提取和分析時間過長，阻礙了安防監(jiān)控應用的發(fā)展。

　　作為安防監(jiān)控領域的云存儲系統(tǒng)，如果不改變這種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲思路，那么將是無法支撐云計算以及大數(shù)據(jù)智能分析發(fā)展需要的。作為安防監(jiān)控領域的云存儲首先面臨的就是對文件系統(tǒng)的改造，針對視頻數(shù)據(jù)的特點，在數(shù)據(jù)持續(xù)寫入時需要強關聯(lián)其時間屬性，同時優(yōu)化磁盤的存儲空間，合理安排數(shù)據(jù)的存儲資源分配。在對文件系統(tǒng)進行全面優(yōu)化后形成一套適合視頻數(shù)據(jù)存儲和讀取的具有流式數(shù)據(jù)特點的云存儲文件系統(tǒng)，也稱為流式文件系統(tǒng)。

　　此外虛擬化技術的應用也是衡量一套存儲系統(tǒng)是否成為真正意義上的云存儲的一個重要標志。虛擬化技術分為兩個方面來探討，最基礎的技術要求是對云存儲系統(tǒng)內(nèi)所有存儲資源的整合。傳統(tǒng)的NVR或者CVR堆疊模式雖然在發(fā)展的過程中有許多廠家也注意到了對資源的統(tǒng)一管理工作，但是其管理的粒度仍然是以單個存儲設備作為基礎的，這種程度的整合會導致系統(tǒng)的控制粒度過大、存儲資源利用率偏低。而真正意義上的虛擬化整合則需要更加的細化，云存儲在管理存儲資源時需要能控制到存儲設備上的最基礎存儲單元，因此通過對最基礎存儲單元的整合作為虛擬化的一個重要指標。對元數(shù)據(jù)管理服務器來說只有看得清楚、管得細致，了才能做到對存儲資源的合理利用和優(yōu)化整合。

　　虛擬化的另一個重要特征就是具體實現(xiàn)完全透明。在虛擬化技術對存儲資源進行整合之后對于上層系統(tǒng)而言應該呈現(xiàn)出一個完整的、唯一的存儲資源池。存儲資源池具有統(tǒng)一化、靈活性、可再分割、再調(diào)整的功能屬性，而且這部分功能屬性的具體實現(xiàn)是完全屏蔽在虛擬化系統(tǒng)內(nèi)部的，不需要再有其他系統(tǒng)或者操作者進行干預。使用者所見到的僅僅是一個超大的存儲資源池，他可以根據(jù)具體業(yè)務存儲的需要從存儲資源池中取出一部分空間用于某些視頻數(shù)據(jù)的存儲。使用者無需關心視頻數(shù)據(jù)究竟是存放在云存儲系統(tǒng)中的哪臺存儲主機的哪個磁盤上，具體的存儲空間分配由虛擬化系統(tǒng)執(zhí)行完成。同時使用者也不必擔心數(shù)據(jù)的安全性問題，因為當用戶改變存儲策略、調(diào)整空間大小時虛擬化技術會自行對數(shù)據(jù)進行備份、遷移、覆蓋。所有這些具體的執(zhí)行對使用者都是透明的，使用者的精力可以完全集中在對自身業(yè)務的管理上來。

　　集群化技術是除了虛擬化技術以外衡量云存儲系統(tǒng)成熟度的另一個重要標志。在討論云存儲系統(tǒng)架構(gòu)的時候我們探討了系統(tǒng)采用松耦合非對稱架構(gòu)的必要性，在系統(tǒng)中衍生出元數(shù)據(jù)管理節(jié)點的同時，我們對其可靠性、穩(wěn)定性、以及性能的要求隨著云存儲系統(tǒng)的不斷膨脹也越來越高。單一節(jié)點或者雙機HA模式在中小型的安防監(jiān)控項目中還可以勉強勝任，一旦系統(tǒng)規(guī)模擴大其元數(shù)據(jù)管理節(jié)點的壓力就會不斷加強，其性能瓶頸直接會導致云存儲系統(tǒng)可用度降低，甚至影響云存儲系統(tǒng)的正常運行。集群化技術在云存儲系統(tǒng)中的應用將能夠很好的解決這些問題。元數(shù)據(jù)管理集群改變過去單兵作戰(zhàn)的方式，采用成建制的集團軍協(xié)同作戰(zhàn)將各個元數(shù)據(jù)管理節(jié)點的系統(tǒng)性能形成合力共同為云存儲服務。創(chuàng)建元數(shù)據(jù)管理集群需要專門開發(fā)用于集群組件的軟件，集群軟件的作用就是維持各個節(jié)點間的通信順暢，并按照負責均衡的原則將大量待處理業(yè)務信息分派給具體的元數(shù)據(jù)管理節(jié)點來執(zhí)行。多臺元數(shù)據(jù)管理節(jié)點通過集群軟件保持高度的統(tǒng)一性和可協(xié)調(diào)性，管理信息和監(jiān)控信息數(shù)據(jù)在各個節(jié)點間的分布式數(shù)據(jù)庫間同步，所有節(jié)點都具有獨立完成業(yè)務處理工作的能力并保持集群的ALL ACTIVE的狀態(tài)。這樣云存儲系統(tǒng)的處理性能將不再受單一節(jié)點限制，當云存儲需要擴容和提升系統(tǒng)性能時可以繼續(xù)增加集群的元數(shù)據(jù)管理節(jié)點數(shù)目，以保持業(yè)務性能的線性增長。

　　集群化技術的另一個優(yōu)勢就是提供了更高的可靠性。傳統(tǒng)HA熱備的雙機模式為了提高可靠性實際是以一臺服務器的資源浪費作為代價的，備機不參與任何業(yè)務處理，僅是等待主機故障后替換而已。而集群模式的優(yōu)勢在于集群中所有節(jié)點都是可以參與業(yè)務處理工作的，其中的一臺或者幾臺服務器節(jié)點出現(xiàn)故障，集群軟件可以很快發(fā)現(xiàn)問題并協(xié)調(diào)集群中的其它仍然運行良好的服務器節(jié)點接替故障機的工作，集群軟件而言這只不過是簡單地進行一次業(yè)務負載均衡調(diào)整和業(yè)務分配而已。

　　集群化的這些優(yōu)點除了在元數(shù)據(jù)管理節(jié)點群化外，對于數(shù)量龐大的存儲節(jié)點依然適用。因為在云存儲系統(tǒng)中資源的調(diào)度，業(yè)務的分派都是由元數(shù)據(jù)管理集群完成，存儲節(jié)點僅需要保證存儲業(yè)務的具體執(zhí)行。通過對數(shù)據(jù)存儲業(yè)務執(zhí)行的合理分配，完全可以做到將過去各自為政的存儲節(jié)點資源統(tǒng)一進行調(diào)配，發(fā)揮其最大的效率。同時倘若部分存儲節(jié)點出現(xiàn)故障，元數(shù)據(jù)管理集群也能自動將數(shù)據(jù)存儲業(yè)務調(diào)整到其他運行正常的存儲節(jié)點上以滿足高要求的N(元數(shù)據(jù)管理節(jié)點)+M(存儲節(jié)點)集群可靠性。

　　云存儲的發(fā)展不僅僅需要考慮自身存儲業(yè)務的需要，更重要的是需要考慮云計算、智能分析對大數(shù)據(jù)提取的性能需求。因此云存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量就顯得尤為重要，傳統(tǒng)存儲方案中某路視頻流存儲時基本是以存儲設備為單位，那么在數(shù)據(jù)從單一的存儲設備上提取時就是一個串行的過程，當提取量增大整個過程耗時就會非常嚴重。云存儲系統(tǒng)就必須改變這一模式，現(xiàn)在較為先進的做法是存儲時盡可能將某路視頻數(shù)據(jù)到分散不同的存儲設備上，而當需要提取數(shù)據(jù)時多臺存儲設備并發(fā)推送數(shù)據(jù)以形成系統(tǒng)級的高并發(fā)吞吐量。數(shù)據(jù)的分散粒度越大，提取時的速度就可能越快，然而如果分散過于凌亂則對數(shù)據(jù)的管理又增加了額外的系統(tǒng)開銷。因而對分散的控制就顯得格外重要，?？低曉拼鎯ο到y(tǒng)的做法是在元數(shù)據(jù)管理集群中內(nèi)嵌高效的數(shù)據(jù)存儲任務分派離散算法，通過算法對當前云存儲系統(tǒng)資源進行實時調(diào)度，做到最合理的分散存儲，既兼顧管理的高效性同時又保證了系統(tǒng)級的并發(fā)讀取速率，因此離散存儲無疑是一種最為合理的方式。

　　四、云存儲在安防行業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展

　　近年來，安防行業(yè)不斷向著IT化、應用化、智能化的模式深入發(fā)展，全國大力興建城市級的安防監(jiān)控和深化應用平臺。擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的領軍企業(yè)，如?？低曇呀?jīng)取得了一定的成績，并積累了豐富的經(jīng)驗。安防領域已經(jīng)不僅僅停留在簡單的監(jiān)控、存儲階段，云安防的理念迎合了目前對于安防信息內(nèi)容的重視，而云計算、云存儲則是實現(xiàn)內(nèi)容為王，智能分析的基礎。

　　技術的發(fā)展離不開行業(yè)的應用需求，云存儲在安防行業(yè)的創(chuàng)新也要緊貼著安防行業(yè)的特點來完成。云存儲技術的發(fā)展如果不緊貼安防行業(yè)的特點，不顧及視頻數(shù)據(jù)與文件數(shù)據(jù)的本質(zhì)區(qū)別，簡單將用于文件存儲的云存儲系統(tǒng)移植到安防監(jiān)控領域中將會嚴重影響到云安防的整體性能。安防行業(yè)最重要的數(shù)據(jù)形式就是視頻流數(shù)據(jù)，流式數(shù)據(jù)與文件數(shù)據(jù)有著很大的差別，那么對流式數(shù)據(jù)的存儲上就迫切需要一種適合視頻流高速存儲、查詢、讀取的技術。提高云存儲性能的方法很多，包括前文提高的虛擬化、集群化、離散存儲與并發(fā)提取外，流式文件系統(tǒng)的出現(xiàn)就是一種對云存儲行業(yè)化的典型創(chuàng)新和探索。

　　云計算是云安防的靈魂，而云存儲則是云計算最大的支撐。云存儲的發(fā)展也必須貼與云計算在安防監(jiān)控領域的應用緊密配合。在云計算中除了談論云計算的架構(gòu)、典型技術等等，其滿足應用需求時采用的不同策略也是非常值得關注的，例如云計算的前分析、實時分析、后分析等等。對于這些分析模式，云存儲提供的基礎數(shù)據(jù)起著非常重要的作用，最優(yōu)化的一種方式就是云存儲對數(shù)據(jù)存儲的基礎數(shù)據(jù)單元與云計算處理時調(diào)用的基礎數(shù)據(jù)單元在格式、大小、標準上保持一致。這樣做優(yōu)勢不言而喻，就是減少云計算的復雜度和對系統(tǒng)資源的消耗。

　　作為云存儲在安防監(jiān)控行業(yè)應用的本身而言，針對例如視頻、圖片、附屬信息的一些基本功能將常用的應用內(nèi)嵌在云存儲系統(tǒng)內(nèi)部，這也是提高安防云應用效率的一個非常有效的方式。以海康威視為例，在云存儲系統(tǒng)內(nèi)開發(fā)類如：視頻錄像、查詢、回放、鎖定、刪除、覆蓋等功能，將這些功能封裝在軟件模塊中以API接口的方式提供給上層調(diào)用平臺，如云計算系統(tǒng)或者行業(yè)應用平臺等。將帶有行業(yè)屬性的應用與簡單的存儲、查詢、讀取等基本功能結(jié)合，同時也可以深化視頻應用的開發(fā)，例如提供I幀回放等功能。這些深入的開發(fā)將云存儲系統(tǒng)在安防行業(yè)的優(yōu)勢得到最大的體現(xiàn)，也是目前云存儲在安防行業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展的必然趨勢。

　　在安防市場中對云存儲需求最為迫切，也最可能率先采用云存儲技術運用于自身系統(tǒng)的就是公安行業(yè)。隨著經(jīng)濟建設和各項社會事業(yè)等快速發(fā)展，城市的公共安全面臨著更大的挑戰(zhàn)。全國跨地區(qū)、跨部門、跨警種的信息共享，建立城市報警與監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)同使用機制、強化視頻監(jiān)控技術在公安偵查破案中的支柱性作用，不斷提高系統(tǒng)的管、控、用整體水平，因此“大公安”的概念以被人們所接受。?？低曄嚓P資料顯示，在“大公安”系統(tǒng)中，多以高清視頻采集為手段，集智能分析技術，綜合城市治安、治安卡口(高清)、社會監(jiān)控資源，實現(xiàn)各類監(jiān)控資源的共享，提高資源利用率。在這種建設目標下，云存儲的優(yōu)點能夠非常有利地支撐起海量高清視頻存儲、以及大數(shù)據(jù)智能分析對數(shù)據(jù)處理需求和高并發(fā)、大吞吐的需要，云存儲作為整體行業(yè)解決方案的一部分將是其中不可或缺的一環(huán)。

　　隨著云存儲技術的不斷發(fā)展和完善，在云存儲為安防行業(yè)定制開發(fā)的思想指導下，云安防這一看似朦朧、飄渺的構(gòu)想將逐漸豐滿、現(xiàn)實。想必在科技日新月異的今天，我們很快就能感受到云存儲給整個安防行業(yè)帶來的蓬勃生機。