淺談城市軌道交通CCTV系統(tǒng)存儲模式

陳星杰

摘要：當今時代，信息技術迅猛發(fā)展，尤其基于大數(shù)據(jù)分析、云計算為代表的電子信息技術的應用，促進軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展。云存儲技術相較傳統(tǒng)存儲技術在擴展性、穩(wěn)定性以及可靠性都有很大優(yōu)勢。因此，將云存儲技術應用在軌道交通行業(yè)具有重要意義。

關鍵詞：云存儲；CCTV；城市軌道交通

近幾年，隨著計算機、網絡、存儲、芯片技術的迅速發(fā)展，城市軌道交通CCTV系統(tǒng)技術也隨之跟新?lián)Q代，特別是高清攝像機技術的應用，對存儲要求越來越高，傳統(tǒng)的信息存儲技術在容量以及性能擴展上已經顯得越來越吃力。云存儲技術的推廣應用無疑極大地緩解軌道交通數(shù)據(jù)存儲和管理壓力，有效地提高軌道交通的數(shù)據(jù)存儲和管理效率。

1、城市軌道交通CCTV系統(tǒng)存儲特點

城市軌道交通CCTV系統(tǒng)存儲要求與其他行業(yè)的安防系統(tǒng)相比，最大的特點就是，要求有更高的可靠性和穩(wěn)定性，主要從以下幾個方面考慮。

系統(tǒng)穩(wěn)定性：軌道交通對監(jiān)控設備的穩(wěn)定性要求遠遠高于其他行業(yè)，因車站客流量大，出現(xiàn)突發(fā)事件的概率很大，這要求保證CCTV系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性，當出現(xiàn)突發(fā)情況時，能隨時調看查看實時視頻和歷史視頻。

系統(tǒng)高運維性：主要針對系統(tǒng)易于維護，當出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能自動進行故障檢測并以多種方式進行通知報警。

系統(tǒng)可靠性：存儲系統(tǒng)應具有超強的糾錯能力，當有磁盤失效時，保證歷史數(shù)據(jù)不丟失，業(yè)務不中斷，同時要求能夠快速重建數(shù)據(jù)，重建過程中不影響正常業(yè)務的能力。

易擴容：CCTV系統(tǒng)存儲應做到擴容簡單、部署方便（主要適用于站點前端設備增加，以及支線延長線接入）。

2、存儲方式的比較

目前軌道交通視頻監(jiān)控存儲方式主要有兩種方式，集中類存儲和云存儲。

集中類存儲（FC SAN、IP SAN）技術來實現(xiàn)，該技術通過RAID、增加擴展柜的方式來獲得大規(guī)模存儲空間，滿足了高密度和保障數(shù)據(jù)安全的需求。

云存儲系統(tǒng)的結構模型由存儲層、基礎管理層、應用接口層、訪問層組成。一般采用面向用戶業(yè)務應用的設計思路，融合SAN集群部署、負載均衡、資源池化、全局共享空間、數(shù)據(jù)切片等技術，可將網絡中大量各種不同類型的存儲設備，通過專業(yè)應用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供高性能、高可靠、不間斷的數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務訪問服務。

3、傳統(tǒng)存儲的瓶頸

傳統(tǒng)的視頻CCTV系統(tǒng)存儲資源是靜態(tài)綁定的，某個攝像機的存儲資源只能存儲在某個固定的IPSAN或者NVR上。這種資源靜態(tài)綁定的架構存在下面的問題：

故障無法切換：單臺存儲設備故障會導致綁定到這臺存儲設備上的錄像中斷。

業(yè)務擴容受限：攝像頭的存儲空間如果需要擴容，會受到存儲設備容量的限制。

熱點讀取瓶頸：原有視頻監(jiān)控存儲基本靠人工調閱查詢，讀寫比例是1：10。隨著智能分析技術應用，當數(shù)據(jù)結構化分析處理后，數(shù)據(jù)的讀寫比例變?yōu)?：1。特別是涉恐案件的突發(fā)導致某些熱點數(shù)據(jù)成為讀取瓶頸。

空余資源難以整合：為了做陣列湊整而多出來的硬盤會使每臺存儲設備都會有數(shù)10TB的空余資源，多臺存儲設備會有僅百TB的空余資源，這些空余資源由于處在不同的存儲設備上而無法整合再利用。

可靠性難提升：數(shù)據(jù)的可靠性取決于存儲設備硬件，提高一點數(shù)據(jù)可靠性會帶來硬件成本的翻倍上升，系統(tǒng)可靠性提升困難。

維護冗余性低：陣列重建期間再壞一塊硬盤會導致陣列失效，風險大，需要及時維護，維護的冗余性低。

4、軌道交通云存儲系統(tǒng)存儲方式

軌道交通云存儲系統(tǒng)有集中存儲和分散存儲兩種方式。

（1）集中存儲：存儲系統(tǒng)可以放在控制中心機房，實現(xiàn)設備的統(tǒng)一管理及維護， 這可大大地節(jié)省各站點機房空間，有利于降低車站系統(tǒng)的維護工作。

（2）分散存儲：主要包含設備之間云化和硬盤RAID組之間云化。

1）設備之間云化。每個站點設置一套云存儲設備，多個車站形成多云的模式，站與站之間實現(xiàn)動態(tài)負載均衡。在系統(tǒng)正常運行的情況下，每套云存儲系統(tǒng)各自存儲管轄站內的高清視頻，實現(xiàn)站點之間動態(tài)負載均衡。若任何一個站點系統(tǒng)設備出現(xiàn)故障時，其承載業(yè)務將自動并發(fā)遷移至其它所有服務正常的站點，保證視頻監(jiān)控全業(yè)務不間斷，從而實現(xiàn)云存儲系統(tǒng)之間的災備功能。

2）磁盤RAID組之間云化。單個存儲云站點內部多個RAID組之間可以實現(xiàn)動態(tài)負載均衡，任何一個RAID組出現(xiàn)故障，其承載業(yè)務將自動遷移至其它正常工作的RAID組，保證系統(tǒng)全部業(yè)務不間斷，而傳統(tǒng)監(jiān)控平臺無法實現(xiàn)視頻業(yè)務在RAID組間動態(tài)遷移。

5、軌道云存儲系統(tǒng)的核心技術

在軌道云存儲系統(tǒng)的架構設計中，采用的核心技術包括：

1）通過虛擬化層，整體拉通存儲空間的同時，將媒體接入、媒體管理等計算與媒體存儲、媒體讀寫等存儲能力有效解耦； 2）存儲管理節(jié)點調度功能簡化，即可以將計算能力和存儲空間獨立開來分別調度； 3）故障恢復后無需處理錄像的回傳，自動整合錄像空間； 4）統(tǒng)一了存儲數(shù)據(jù)視圖接口，所有業(yè)務以統(tǒng)一接口來對待數(shù)據(jù)，這帶來的好處是后續(xù)外部服務，如后端錄像分析，可以直接訪問數(shù)據(jù)來進行分析工作；5）采用存儲虛擬化技術，對具有海量存儲需求的用戶提供透明存儲構架，可持續(xù)擴容避免瓶頸限制，可以更有效的進行資源管理，靈活增減空間，達到最大程度上合理利用空間的效果。6）采用SAN集群技術，解決單/多節(jié)點失效問題，并利用負載均衡技術充分利用各存儲節(jié)點的性能，提升系統(tǒng)的可靠性和安全性。7）采用數(shù)據(jù)切片技術，保障了用戶高效的讀寫的同時保證了業(yè)務的持續(xù)性。8）采用統(tǒng)一完善的接口，即可降低對接成本和平臺維護成本，也可降低用戶管理的復雜度。 9）采用開放的集成構架，系統(tǒng)可兼容業(yè)界各類SAN存儲設備，保護用戶現(xiàn)有存儲投資資源。10）采用數(shù)據(jù)本地/異地備份保護技術，保證云存儲中的數(shù)據(jù)不丟失，確保系統(tǒng)服務安全穩(wěn)定運行。

6、結論

隨著城市軌道交通視頻監(jiān)控邁向高清化時代，以及云存儲技術的使用，軌道交通行業(yè)即將迎來技術上的革新，使傳統(tǒng)的監(jiān)控模式向云監(jiān)控模式轉變。

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（作者單位：東莞市軌道交通有限公司）