视频监控/存储系统设计要点

Posted 2020-06-18 Brenda

视频监控系统包含下面组成部分：

编号	模块名称	功能及备注
1	设备代理	系统与前端设备进行通信
2	报警	接收/存储报警信息(外部报警)
3	流媒体	转发视频流，由于设备并发连接有限。通常配备多个网卡
4	设备接入	前端设备接入系统，一般通过onvif，rtsp或SDK，电力系统有自己的协议
5	存储	下文将重点描写叙述
6	联动	包含策略定义域运行
7	Web	跨平台可採用QtWebkit或mjpeg方式
8	电子地图	一般支持矢量图，在地图上叠加视频，支持多画面
9	级联	多级系统级联
10	控制服务	云台控制和权限管理
11	预览	client
12	校时	统一设置设备时间

 

存储的设计宗旨：即存的下、找得到。做到下面两点即为合格的存储：录像不丢失，高速找得到。

 

存储的发展过程：

名称或组成	位置	结构描写叙述	较上一代的进步
PC式DVR	前端	在PC上使用板卡接收视频流，存入本地硬盘
嵌入式DVR	前端	使用专用设备接收视频流，存入本地硬盘	避免病毒、人员不当操作带来的风险
存储server+IPSAN	后端	集中存储，1+n模式。server收流后再发给IPSAN存储	可靠性提高
管理机+存储主机	后端	集中分布式存储，1+n模式，存储主机收流存储在IPSAN上，管理机负责分配和统一查询	避免带宽浪费，减少存储server压力

 

存储的过程：设备接入收流à流媒体分发à写入磁盘à录像查询

 

存储设计特点：写多读少，易产生磁盘碎片。据经验，磁盘循环覆盖3轮。读写效率减少80%。

防止磁盘产生大量碎片的方法：

1.      预分配空间：在磁盘中预先分配存储空间，并在空间中写满“垃圾数据”，人为使其成为连续空间。（能够通过“新磁盘初始化”过程实现；或在后台执行一个低优先级的线程。在空暇时进行预分配，分配完毕后线程退出。）

2.      循环利用文件：不删除老文件，而是将老文件标记为“无效”。磁盘写满后寻找“无效文件”，又一次写入。

 

存储视频格式：

能够使用原始格式（前端取来不加转换）或者统一格式（转换）。

一般建议使用统一格式。以便于其他相关模块的开发，提升低耦合性和通用型。注意此处转换不是指转码。

通常使用PS封装的H264流。

（PS封装中包括了时间信息）

 

注意事项：

使用Intel i7处理器和NVIDIA独立显卡的PCclient，在播放16路1080P视屏时会出现严重卡顿。通常解决方式是当显示路数少时，提升分辨率和码率；当显示路数多时，适当减少分辨率和码率。

 

关于拉模式和推模式：

通常建议使用拉模式。即获取视频流这一操作由后端（client或者存储主机发起）。这样方便平台系统的模块化。也减少了对前端设备的要求。

 

存储模式：

管理机上有一个全局统一的数据库存放录像的索引，包含I帧时间戳，事件时标等。

每台存储主机上有一个小数据库。记录本地存放了哪些录像文件，每一个文件相应哪台前端设备的哪段时间。哪些文件已被标记“无效”哪个是当前正在使用的文件等。

存储主机执行时需向管理机上报执行状态。

 

分配存储资源：

支持在界面上指定，由管理机分配哪个IPC存到那个存储主机上。

存储主机启动时向管理机上报资源，管理机依据资源能够自己主动分配哪些摄像机存到哪台存储主机上。

 

录像检索：

查询时向管理机查询。管理机将详细查询的数据定位到某一台存储主机上。即用户不须要关心录像文件存储在哪一台存储主机中。

录像查询方式：

1.      依照摄像机-时间段来检索：最主要的检索方式。

2.      依照摄像机-事件标签来检索：（准智能检索）须要检測并存储SmartIPC产生的事件标签，检索时可依据事件标签进行。

（也支持人工加入自己定义标签）

3.      依照摄像机-内容检索：即在须要检索时再调用分析模块，在分析server上设定分析參数，预先把录像过滤一遍，产生片段后再提交给用户。

（这提供了一种视频分析的应用新思路！

）

 

容灾和异常处理：

目标是在异常情况下保证录像的完整性。包含3点：即切换、冗余、恢复。

1.      存储主机能够分为值班机和备用机。能够设置成N+1的形式。当某个值班机宕机时，由管理机发现，并用备用机顶上。

2.      同一台存储主机中的多块硬盘能够设置成N+1的冗余形式。当某个硬盘损坏时。用备用盘顶上。

3.      设备宕机后已存储数据的恢复。最简单的方式是使用多副本存储。

4.      要考虑某些关键录像不可被覆盖，能够採用数据库加锁的形式，或者将关键录像迁移到某一独立的存储主机上。

5.      故障恢复后的处理：已升至值班状态的原备机维持值班状态。从故障中恢复的原主机作为备机使用。

6.      当发现有IPC、磁盘、存储主机故障时。须要提醒工作人员处理。

 

旧系统升级需考虑原有NVR、DVR、外接存储介质（如SD卡、外接硬盘）的IPC，在现有存储体系中的地位，纳入还是不纳入。

 

其他：

存储策略：能够依据用户需求（或向用户提建议）。在存储时减少帧率。某些画面相对精巧和光线暗淡的摄像机可採用更低的帧率。

通常情况下，在不考虑主码流子码流的情况下，存储帧率和预览帧率是统一的。

存储的数据文件大小不宜过大，经验採用128MB。

网络利用率：经验中，网络利用率超过50%，画面会出现明显问题。

录像文件的平滑切换：将录像文件预读到流媒体中来处理（自己做个实验试试）。

在大规模分布式存储系统中。可将存储主机与设备部署在同一个局域网中。将管理机部署在主站端，以此解决存储对网络带宽的利用问题。