■ 王鶴 趙亞飛

云存儲(chǔ)不僅僅是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，云存儲(chǔ)從架構(gòu)上改變了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)模式。隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的不斷完善，必將推進(jìn)平安城市建設(shè)上升到一個(gè)新的臺(tái)階。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是平安城市建設(shè)的重要數(shù)據(jù)來源，云存儲(chǔ)的應(yīng)用使得視頻監(jiān)控存儲(chǔ)設(shè)備成為存儲(chǔ)服務(wù)，提高了系統(tǒng)的處理能力及容量的擴(kuò)容。本文介紹基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控整體框架，闡述了云存儲(chǔ)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)內(nèi)部智能整合能力、負(fù)載均衡等技術(shù)優(yōu)勢，并分析了云存儲(chǔ)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全挑戰(zhàn)。

背景

隨著信息通信技術(shù)的推進(jìn)，各地政府部門高瞻遠(yuǎn)矚，大力建設(shè)平安城市。平安城市就是和諧的智慧城市，重點(diǎn)對(duì)城市的安防系統(tǒng)、道路交通系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等公共服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)度管理，為城市居民提供安全、便捷的生活環(huán)境。平安城市建設(shè)進(jìn)程中重要的組成部分就是通過互聯(lián)網(wǎng)收統(tǒng)集眾多分散的信息，視頻監(jiān)控就是主要的信息來源。隨著平安城市建設(shè)的推進(jìn)，視頻畫面質(zhì)量也隨之提高、畫面尺寸隨之增大、視頻線路隨之增加，存儲(chǔ)要求必須滿足BP級(jí)，傳統(tǒng)的SAN或NAS在容量和性能擴(kuò)展上存在瓶頸。為了解決這一問題，在云計(jì)算新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了云存儲(chǔ)這一全新的概念，就是利用集群技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式文件管理等技術(shù)，將云分布的不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備協(xié)同工作，是一種存儲(chǔ)兼顧管理的存儲(chǔ)體系，為平安城市所需要的共享信息資源提供服務(wù)接口。使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)變成云服務(wù)應(yīng)用，從而提高系統(tǒng)海量視頻數(shù)據(jù)的處理性能，以及整個(gè)系統(tǒng)容量的擴(kuò)展。

云存儲(chǔ)視頻監(jiān)控的框架體系

基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控系有前端視頻采集系統(tǒng)、云存儲(chǔ)平臺(tái)、視頻業(yè)務(wù)服務(wù)組成，如圖所示：

圖1

前段視頻采集

前段視視頻管制設(shè)備主要由高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭、視頻編碼器、交換機(jī)等組成，系統(tǒng)為每路網(wǎng)絡(luò)攝像頭分配一個(gè)足夠的帶寬，云存儲(chǔ)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來，視頻信息可以實(shí)時(shí)地傳輸?shù)皆拼鎯?chǔ)平臺(tái)上。

云存儲(chǔ)平臺(tái)

云存儲(chǔ)平臺(tái)不僅僅是一個(gè)存儲(chǔ)硬件，而是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、應(yīng)用軟件、接入網(wǎng)、服務(wù)訪問接口、存儲(chǔ)設(shè)備等多個(gè)部分組成的管理體系，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)兼顧數(shù)據(jù)管理的功能。通過數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備向存儲(chǔ)服務(wù)的轉(zhuǎn)變。

云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心

它對(duì)上層業(yè)務(wù)層訪問提供了不同服務(wù)類型間公共管理進(jìn)行統(tǒng)一管理，是存儲(chǔ)設(shè)備升級(jí)成存儲(chǔ)服務(wù)的核心部分。 通過存儲(chǔ)集群技術(shù)、系統(tǒng)分布式文件系統(tǒng)、網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)結(jié)合應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)容的分發(fā)、數(shù)據(jù)刪冗與壓縮、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)備份與容災(zāi)等功能。同時(shí)又通過存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)、存儲(chǔ)狀態(tài)監(jiān)控及維護(hù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)云存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)同工作，使得多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備享受同一種服務(wù)功能，提高了視頻資源信息的訪問性能。云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理中心既要對(duì)云服務(wù)器管理，又要為上層的視頻資源訪問的事務(wù)進(jìn)行管理，因此在實(shí)際中的操作中具有非常大的挑戰(zhàn)。

云存儲(chǔ)設(shè)備

云存儲(chǔ)設(shè)備（NASFC ISCSI DAS等）是對(duì)外提供存儲(chǔ)服務(wù)的存儲(chǔ)池，主要由云存儲(chǔ)中眾多云存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)應(yīng)用管理軟件組成。其中的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)不是一個(gè)特定的設(shè)備，是不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備單元體， 設(shè)備采用高密度磁盤陣列設(shè)備，每個(gè)云存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)接入到云存儲(chǔ)平臺(tái)中，在云存儲(chǔ)平臺(tái)上進(jìn)行分配。通過內(nèi)嵌的管理軟件可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的認(rèn)證、數(shù)據(jù)的多副本或多物理設(shè)備的分級(jí)保存。當(dāng)帶寬或者容量不能滿足視頻流需求時(shí)，可以通過增加云存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，在線進(jìn)行云存儲(chǔ)平臺(tái)的擴(kuò)容。其實(shí)，對(duì)于用戶來說，它是一個(gè)虛擬化的，用來存儲(chǔ)“海量“視頻數(shù)據(jù)的設(shè)備群。

視頻業(yè)務(wù)服務(wù)

是運(yùn)行在云存儲(chǔ)平臺(tái)之上的應(yīng)用集合，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)用戶，提供各種相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用。每個(gè)應(yīng)用對(duì)應(yīng)著一個(gè)業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)一類特定的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)接入、用戶認(rèn)證、權(quán)限管理等安全策略與用戶群交互。目前由云存儲(chǔ)服務(wù)提供的視頻業(yè)務(wù)分為三大類：第一類是面向公眾的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用；第二類是為了私人、企事業(yè)單位專門開發(fā)的客戶應(yīng)用；第三類是第三方在云存儲(chǔ)平臺(tái)上部署的商業(yè)應(yīng)用。涉及到的具體應(yīng)用包括:（1）單位視頻數(shù)據(jù)備份、存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程共享、下載、回放、歸檔；（2）視頻監(jiān)控、IPTV、流媒體視頻等集中存儲(chǔ)、網(wǎng)站大容量在線存儲(chǔ)；（3）個(gè)人空間服務(wù)、運(yùn)行商空間租賃等；（4）電子地圖業(yè)務(wù)等。

云存儲(chǔ)視頻監(jiān)控的優(yōu)勢

作為一種新興技術(shù)，云存儲(chǔ)在視頻監(jiān)控中應(yīng)用就要突破NVR或者CVR堆疊模式的控制粒度過大、存儲(chǔ)資源利用率低的限制以及傳統(tǒng)存儲(chǔ)服務(wù)器的工作負(fù)荷瓶頸，使得整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮最大效能。

數(shù)據(jù)內(nèi)部智能整合能力

傳統(tǒng)的視頻采集體系僅僅作為存儲(chǔ)容器，沒有考慮到將視頻資源放到統(tǒng)一平臺(tái)上管理。雖然VNR或者CVN堆疊模式考慮到對(duì)存儲(chǔ)資源統(tǒng)一整合，但是在視頻資源的整合過程中會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)系統(tǒng)的資源利用率低、控制粒度偏大。云存儲(chǔ)是利用虛擬化技術(shù)，使存儲(chǔ)資源完全透明化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)基礎(chǔ)存儲(chǔ)單元的整合，這樣就能做到存儲(chǔ)資源的合理利用和優(yōu)化整合。對(duì)于上層的應(yīng)用層來說，呈現(xiàn)的是一個(gè)完整的、按需排放的存儲(chǔ)資源池，不需要使用者再次進(jìn)行處理操作，只需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求從存儲(chǔ)資源池中取出所需的視頻存儲(chǔ)單元。提高了海量視頻數(shù)據(jù)的訪問能力及利用效率。

負(fù)載均衡能力

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)服務(wù)器隨著網(wǎng)絡(luò)流量和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷增大，很難滿足客戶業(yè)務(wù)的需求，雖然可以使用本地負(fù)載均衡手段，但是受到單一設(shè)備的計(jì)算、帶寬等資源的限制，當(dāng)面臨下一次業(yè)務(wù)量的提升時(shí)根本無法承擔(dān)。如果通過硬件設(shè)備來解決問題，將會(huì)產(chǎn)生額外的成本投入及資源浪費(fèi)，而且還同樣面臨著服務(wù)資源受限的風(fēng)險(xiǎn)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清和全覆蓋要求，必然會(huì)產(chǎn)生上述的問題。云存儲(chǔ)是通過管理中心將眾多的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)化整為零，共同完成同一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯。負(fù)載均衡策略就是把用戶的請(qǐng)求讓工作負(fù)荷較輕的云存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)來處理，讓負(fù)荷繁重的云存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)接受較少的服務(wù)請(qǐng)求，使得云中的各個(gè)云存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)能夠統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，使得存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠發(fā)揮最大效能。同時(shí)這種策略可以實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)的并行擴(kuò)容特性，當(dāng)整個(gè)存儲(chǔ)負(fù)載較重時(shí)，只需添加新的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)即可。

此外云存儲(chǔ)平臺(tái)還有靈活擴(kuò)展和管理能力、降低視頻存儲(chǔ)的TCO（總擁有成本）、異構(gòu)環(huán)境下災(zāi)難恢復(fù)、定制性強(qiáng)、海量并行擴(kuò)容等優(yōu)勢。

安全挑戰(zhàn)

云存儲(chǔ)作為云服務(wù)的重要組成部分，與云服務(wù)一樣，安全問題仍是其應(yīng)用的最大障礙。除了傳統(tǒng)身份認(rèn)證、底層系統(tǒng)安全、物理安全挑戰(zhàn)外，云存儲(chǔ)還有著獨(dú)特的安全挑戰(zhàn)，首先云存儲(chǔ)用戶面臨著數(shù)據(jù)的完整性和機(jī)密性、數(shù)據(jù)的可用性和遠(yuǎn)程認(rèn)證、數(shù)據(jù)訪問的隱私性等問題；其次云存儲(chǔ)服務(wù)商面臨著服務(wù)的被攻占，不發(fā)分子就可以獲得超級(jí)計(jì)算能力，使其投入極少的資源，就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊、密碼破解等，做出不可估量的破壞。 基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控體系，在受到安全挑戰(zhàn)時(shí)，還有能被犯罪分子利用所掌握的數(shù)據(jù)進(jìn)行更加隱蔽的犯罪，同時(shí)也會(huì)刪除犯罪證據(jù)，將是平安城市建設(shè)的巨大挑戰(zhàn)。

結(jié)束語

云存儲(chǔ)不僅僅是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，主要是提供數(shù)據(jù)處理的服務(wù)，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)應(yīng)用的高效性和靈活性。云存儲(chǔ)應(yīng)用到平安城市建設(shè)中的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，從架構(gòu)上改變了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)模式，使得系統(tǒng)的容量擴(kuò)容、海量數(shù)據(jù)處理、負(fù)載分配、運(yùn)營成本等問題迎刃而解。但是在目前應(yīng)用過程中存在著不少挑戰(zhàn)，相信隨著技術(shù)的日趨成熟，云存儲(chǔ)視頻監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)不斷完善，必將推進(jìn)平安城市的建設(shè)。