正在阅读：基于刀片的大规模视频监控系统后端解决方案基于刀片的大规模视频监控系统后端解决方案

　　1、视频监控系统概述

　　随着社会信息化程度的提高和视频监控技术的发展，视频监控系统已经从鲜为人知的幕后走到了前台、走进了人们的生活。除了金融、政府、军队、口岸和交通等特殊行业外，社区、写字楼、酒店公共场所、工厂和商场都已应用或正在实施数字监控。近年来，“平安城市”等大规模的应用更是带动了视频监控市场迅速发展。

　　1.1 视频监控技术的发展

　　从第一代的模拟视频监控系统（VCR）、第二代的部分数字化视频监控系统（DVR/NVR），视频监控系统已经发展到第三代的完全数字化视频监控系统（网络摄像机和网络视频服务器）、正在向第四代的全IP系统迈进。

　　基于IP网络的视频监控技术将采集的模拟视频图像信号进行数字化和压缩编码、形成IP数据包，经IP网络传送到用户终端，再经解码处理还原成图像信号的过程。这种模式同时具备传输和交换的功能。其存储部分可以采用IP SAN存储设备实现海量存储。用户终端可以由软件通过视频管理服务器对前端进行控制和调用回放图像。这种模式基于数字化技术，是视频监控系统的发展方向。

　　1.2当前的视频监控系统应用特点

　　网络技术和存储技术的不断发展推动了基于IP网络技术的视频监控系统的逐步成熟，使其应用范围也越来越广。同时，用户对视频监控也提出了新的需求。

　　应用领域越来越广。除了金融、政府、军队、口岸和交通等特殊行业外，社区、写字楼、酒店公共场所、工厂和商场都已应用或正在实施数字监控。
规模和辐射区域越来越大。典型的例子是目前的“平安城市”项目，其项目范围涉及到了整个城市，摄像头达到上万个。
监控周期越来越长。实时监控正在从每天8小时向全天时发展，监控数据保留周期从1周到1个月、3个月，甚至更长的时间。
清晰度要求越来越高。监控系统清晰度从普通的352×288向704×576提升，码流速率从300Kbps、500Kbps向1Mbps、2Mbps发展。

　　1.3大规模视频监控系统后端平台建设需求情况

　　基于IP网络的数字化视频监控系统由后端监控管理平台和前端信息采集设备组成，其核心是后端的监控管理平台，后端监控管理平台集计算机网络、通信、视频处理、流媒体等技术于一身，是构建于LAN/Internet网络之上、支持多种传输方式的综合视频监控业务管理平台。后端监控管理平台完成设备接入、视频转发、录像存储，甚至于点播、多播、系统管理、用户登录等功能，需要性能优越的各种功能服务器和存储系统做支撑。§1.2提到的视频监控系统的应用特点针对于视频监控系统的各个环节，尤其对作为视频监控系统的核心部分的后端平台建设提出了更高的需求。

　　需要多种配置的功能服务器以完成设备接入、视频转发、录像存储等功能，要求便于管理，同时具有优秀的I/O处理能力。
高速的IP网络。便于海量视频数据的传输。
存储容量要求巨大。因为监控系统存储容量=监控点数目×码流速率×保存时间，而监控点数目、码流速率和保存时间的迅速增长，势必带动存储容量迅速增长。
存储系统性能要求与传统网络存储不同。单从指标看，单路码流带宽需求不高，多数盘阵可以轻松满足。对于大规模多码流并发写入的情况，网络带宽仍不是问题，但由于多路并发会将磁盘顺序读写转换为随机读写，对磁盘子系统性能要求就会非常高。
  存储系统的部署方式有别于一般网络存储模式。对于大规模视频监控系统，为减轻骨干网络的压力，存储的部署需要做到小范围集中、大范围分散，而管理要做到分级集中管理。
稳定性要求高。确保后端平台的各种功能服务器7×24小时的服务能力，以及存储系统7×24小时的数据写入，且数据不能丢失。
可扩展性要强。系统建设初期要充分考虑后期监控范围扩大、画面质量提升、画面尺寸的增大，以及视频线路的增加带来的接入能力、存储容量扩充以及接入服务器和存储系统性能的扩展。
价格要求比较低，以便能满足大规模项目的需要。

　　2、对一个运营商级的视频监控系统的分析

　　2.1项目概况

　　“平安在线”是吉林网通公司推出的一套基于宽带网络的新型增值业务产品，集合了远程视频监控、传输、存储、管理等多项功能。该产品是吉林网通公司通过长期的市场调研后推出的，与现有的类似平台相比，“平安在线”不仅仅能够满足专业级的需求，同时兼顾了低端客户的应用，弥补了市场上同类产品的漏洞，广泛适用于各个行业。

　　网通公司利用自身强大的网络优势，将分散的各个图像采集点进行联网、汇集和统一管理，有效地整合了原本零散的资源，达到集中监控、资源共享的效果，有效地提高了资源的利用率，为用户提供了一种全新直观的扩大视觉范围的管理工具。而且，该系统不仅仅可以用于政府、大型企业等大规模的应用系统，其方便灵活的方式同样适合于个人、家庭、商铺和小型企业的类似应用，提供了一套质优价廉的统一监控管理解决方案。

　　该系统初期将有5000个点投入使用，预期将扩充至10000个以上。

　　2.2后端平台建设需求特征

　　该项目后端平台规划拓扑结构如下图所示：

系统拓扑图

　　可以看到该项目所使用的核心设备后端平台建设中的各种功能服务器和存储设备，而且各种功能服务器的用途不一。综合业务情况和曙光前期与吉林网通技术工程师的探讨，我们]认为，本项目与服务器设备相关的有以下几个特点：

　　网络覆盖面广，用户数量庞大

　　本项目立足吉林，面向全国，初期要满足整个吉林省的用户需求，而且因为面向的是各种规模的用户，所以用户数量会非常庞大。因此就需要服务器具有强大的事物处理能力和数据吞吐量，能够满足在高负荷运转时的高性能。

　　结构复杂而灵活，需要满足不同规模客户的应用

　　本方案设计到的服务器种类较多，需要实现的网络功能也较为复杂，并且涉及到多种网络设备的协同工作，所以需要服务器设备具有良好的灵活性和兼容性。

　　对安全性和稳定性的要求极高

　　本项目的用途为视频监控，需要整个系统足够安全和稳定，具有一定规模的攻击抵抗能力，并且各设备能够长期良好运行，满足365*7*24小时不间断服务的需求，因此，对于服务器的稳定性和网络设备的安全性、稳定性则提出了严厉的要求。

　　能够随着业务的扩大动态扩充

　　初期的节点数量为2000个，随着业务量的扩大，将会不断增加，预计每个机房将达到处理10000-20000的监控节点的规模，所以就要求整体设备出了能够满足目前应用外，还要有良好的扩展性，以便于将来应用规模扩大的时候，能够及时有效地在原有应用不间断的基础上进行动态扩展，满足不断增加的业务要求。

　　同时，服务器选型除了满足以上提到的系统特征外，还需考虑到了以下几个方面的要求：

　　节能节电的要求

　　大规模的集群在耗电量上的开销是惊人的，同时，过大的耗电量将带来多方面的问题，如对机器稳定性的影响、对于机房环境标准的要求等等。

　　型号单一，统一管理

　　在服务器部分，尽管有几十台服务器，但为了方便客户的使用和维护方便，应该尽量采用同一种型号。不同的服务器根据其不同应用在配置上会有所区别。

　　同时，该项目在存储方面的需求为：

　100TB存储容量。
6000路视频录像，包括：90% 512Kbps和10% 1-2Mbps码流。
数量不详的历史回放码流（视频点播）。
支持多个录像服务器和点播服务器共享存储空间（同时读写）。
支持录像服务器、点播服务器做录像和点播服务器的负载均衡，或动态添加服务器。
高数据可靠性和存储服务的连续性。
所有存储设备和存储空间统一管理。

　　分析上述需求可知：

　　  视频存储系统要支持6000路码流写入和不定数量的视频点播，普通的低端存储设备难以满足要求。只有集群存储系统，支持多个IO控制器并发，并且支持IO控制器扩展的系统才能很好满足性能需求。
多个服务器同时读写同一块共享存储空间，需要视频存储系统提供共享文件系统的支持。
支持录像服务器、点播服务器做录像和点播服务器的负载均衡，需求视频存储系统能够提供全局共享文件系统的能力，即每一台服务器能够读写到所有的存储空间。
为了满足数据高可靠性和存储服务的连续性的需求，视频存储系统整体在磁盘、网络、控制器等所有IO路径上都有可靠性和连续性技术保障。
视频存储系统需求对所有的存储设备和存储空间在单一管理界面上进行统一管理。