平安城市视频监控集中存储技术建议书Word文件下载.docx

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第3章MS1000产品介绍14

3.1产品概述14

3.2产品特点15

3.3产品规格17

需求分析

平安城市视频监控存储需求分析

近年来，我国整体经济实力显著增强，但社会治安状况也日趋复杂，公共安全问题不断凸显，城市犯罪突出，手段不断更新、升级。

这些都迫切要求加快发展以主动预防为主的视频监控系统。

开展城市报警与监控系统建设是提升公安机关战斗力的重要着眼点和切入点，也是社会治安防控体系建设的重要组成部分。

随着平安城市建设和科技强警工作的不断深入，厦门市“城市监控与报警系统”将建设成一套以打击、预防违法犯罪为目的，在各级政府所在地、治安复杂场所、重点单位、主要街道和社区、宗教场所、娱乐场所、案件多发地段、重要路口、车站、码头、卡口等地点设立视频监控点，将监控图像实时传输到各级公安机关、社区和其它相关职能部门，通过对图像的浏览、记录等方式，使各级公安机关、社区和其它相关职能部门直观地了解和掌握监控区域的治安动态，有效提高社会治安管理水平的视频监控系统。

建成后的“厦门市城市监控与报警系统”作为治安信息化管理的有效途径之一，其建设的力度、程度、广度将在一定程度上提高全区治安管理的统一指挥、快速反应、协同作战水平。

随着公安行业对监控系统的要求越来越高，后期查询录像的需求日益增多，存储设备作为视频监控系统中的重要组成部分，也越来越受到管理部门的重视。

同时随着视频监控系统的发展日益高清化、联网化、智能化及开放性要求，对存储设备也提出了更高的挑战，主要体现在下述方面：

●传统模拟摄像机由于最高输出分辨率的限制（D1格式：

720*576），已逐渐被高清网络摄像机所取代。

这导致与之配套的传统DVR录像设备也无法在高清化的监控系统中得到应用，采用IP存储+高清网络摄像机已经是大势所趋。

●传统的DVR以及嵌入式小NVR存储绝大多数只支持JBOD模式，可靠性低，数据安全性差，容量受限，读写性能低，不适合大规模部署。

●传统存储系统的RAID机制以磁盘为基本操作单元，RAID5、RAID6、RAID10等技术都存在明显的不足：

传统RAID6、RAID10磁盘浪费严重的问题，RAID5存在2块及以上磁盘出现介质错误导致数据丢失的问题。

随着2TB、3TB、4TB等大容量磁盘的普及，一旦出现磁盘故障，重建恢复时间将长达几天甚至几十天，过程非常漫长，且消耗大量系统资源，数据丢失风险非常大。

●联网、规模部署、智能分析业务的普及，使得存储资源的统一管理、全局调配尤为重要，这要求存储系统的架构开放，能够提供第三方管理和二次开发接口。

存储平台建设目标

对于福建省厦门市海沧区平安视频监控系统的存储平台具体要求如下

（1）存储容量需求：

根据前期调研结果，根据部署点数和保存时长，需要200TB以上存储容量。

此次采购的设备需要具备高扩展性，能够充分满足未来3-5年的扩展需求；

（2）存储性能需求：

此次建设规模较大，对存储性能要求较高，此次计划采购的设备需要支持IPSAN模式，支持大缓存扩展，能够充分满足高清码流的处理性能要求；

（3）可靠性要求：

考虑到行业特征，公安行业对录像资料的可靠性要求很高，此次计划采购的设备需要采用无线缆（CableLess）、模块化的设计理念，关键部件配置冗余模式，一旦出现损坏可进行在线更换，无需整机更换，无需中断录像，充分满足公安行业对存储设备硬件可靠性的要求；

（4）可管理性要求：

要求此次采购的全部存储系统，能够在统一的存储管理平台下，实现对所有存储软硬件资源的配置及查询，系统性能的实时监视，系统设备的故障报警监视、故障诊断、及定位分析、报警日志的创建及维护等；

（5）开放性需求：

要求此次采用的存储设备支持开放的软件架构，能够提供编程接口（API）和完善的WebService接口，支持特性软件的植入和二次开发，有效满足公安行业的个性化需求。

方案设计

宏杉科技高性能、高可靠解决方案

视频监控系统组网说明

流媒体视频监控集中存储平台组网示意图

如上图所示，全套流媒体视频监控集中存储平台包含以下几个部分：

1）流媒体管理平台：

内置基本系统和用户权限管理模块，可实现视频监控系统的基本功能以及用户和权限管理功能。

用户可根据应用需要，灵活选择各种视频软件功能模块，实现大容量视频转发、大容量视频存储点播、矩阵和键盘控制、报警信息的接收与处理、虚拟矩阵、帧标记以及业务支撑信息管理功能；

2）前端视频采集设备：

前端设备以高清/标清摄像机为主，附带镜头、护罩、云台、立杆、防雷、网络等部件；

3）传输设备：

前端高清摄像机/编码器通过网络系统和监控中心相连，实现各种信息的传递。

根据前端监控点的部署情况，选择不同处理能力、背板带块的网络交换机；

4）存储设备：

根据前端监控点数的部署和保存时长，选择3套MS1000存储设备，配置4TB磁盘共计56块。

服务器通过千兆网口连接到存储交换机，再通过该交换机连接后端存储系统，构架SAN存储区域网，完成数据的集中整合。

存储容量计算说明

为了更好的保护数据，监控系统采用集中存储的方式，前端的网络摄像机或者是模拟摄像机通过编码器把数据传到后端存储设备，500路标清，2M码流，15天存储，2M码流单路15天存储实际所需裸容量为：

（2M/1024/1024/8）×

CBR影响系数×

60秒×

60分钟×

24小时×

15天≈0.4TB；

500路共需：

0.4TB×

500=200TB；

由于单位进制不同，4T企业级硬盘，有效容量3720GB，因此提供200TB的裸容量实际所需硬盘数目为：

裸容量*（4/3.72）/4=53块。

由于监控中心的视频图像资源非常重要，因此，每个扩展柜都采用RAID5的冗错机制，需要额外增加一块校验盘，并配置一块热备盘，同时考虑CRAID的特性（空闲cell值可设，默认为5%），实际所需要的硬盘数目为56块，共需控制器和扩展柜数目3台。

综上所述：

本方案采用16槽位的扩展柜，因此共需配置3个控制器，3个扩展柜，配置56块4TB硬盘。

宏杉科技高性能、高可靠存储解决方案优势

1）高扩展和低功耗，适合海量、规模部署

针对监控应用的高清码流、长时间保存的特点，MS1000采用了专门的设计。

MS1000的单个录像资源最大容量可达128TB，单台MS1000支持多达266块硬盘，能够满足3-30Mbps高清码流、6个月到1年长时间存储的需求。

MS1000支持横向扩展模式，可动态构建海量存储网格，在实现容量、性能、带宽三维线性扩展的同时，还能提供分布式的数据存储统一管理的功能。

MS1000采用节能、绿色的设计理念，其整机系统的功耗远低于业界平均水平，使得电费支出比业界其他厂商产品低20%-50%。

此外，MS1000还支持磁盘休眠功能，能有效降低系统能耗，尤其在大规模应用的情况下，能大幅降低运维成本。

2）专业的监控存储，稳定可靠

1、基于Cell的RAID技术（CRAID）

CRAID（基于Cell的RAID）技术是宏杉科技在RAID机制上的一项创新技术。

CRAID通过更精细的资源管理单元——Cell来实现对磁盘的精细化管理，不仅能有效提高系统对于磁盘故障的容忍度，减少数据处于临界危险状态的机率，而且能数倍地提升磁盘故障后的恢复效率。

MS1000的CRAID技术能够做到：

●容忍多块磁盘故障：

在RAID组内，只要同一Cell内的两个数据块不同时出现故障，RAID组允许多块磁盘发生介质损坏，而数据不会丢失。

借助CRAID技术既能解决传统RAID6、RAID10磁盘浪费严重的问题，降低成本，又能解决2块及以上磁盘出现介质错误导致数据丢失的问题，甚至可以作到所有磁盘出现介质错误，系统和数据依然正常，极大增强可靠性。

●数据重建时间减少80%：

传统的RAID机制数据重建恢复过程非常漫长，尤其是2TB等大容量硬盘普及后，数据丢失风险大幅升高。

据统计，在正常的监控业务流量下，2TB硬盘故障的重建恢复时间长达5天—30天。

MS1000通过下述几项技术，能够减少80%-95%的数据重建恢复时间，大大提高了存储系统的数据保护能力。

（1）只对已写数据的Cell进行重建，空闲Cell不重建

（2）只重建数据发生变化的Cell，不对整个硬盘进行重建

（3）只对发生介质错误的Cell进行校验重建恢复，其它Cell通过拷贝的方式重建

2、主动式磁盘诊断中心（IDDC）

据统计，存储系统的硬件故障90%以上都是由磁盘故障引发的。

在监控应用的多路数据流持续写压力下，磁盘的故障率更高。

但是，业界存储系统却普遍对磁盘安全关注不够，大多采用的是传统的被动防护、事后补救的做法。

MS1000的主动式磁盘诊断中心（IDDC），是一种创新的磁盘诊断机制。

其不仅对磁盘进行故障前的主动检测，还能通过主动预防、增强容错纠错能力、快速修复处理三个层次的监测保护机制，可将磁盘故障导致的系统宕机时间减少80%。

3、模块化硬件设计

MS1000硬件系统是针对监控应用专门设计，采用了无线缆（CableLess）、模块化的设计理念，控制器、电源、风扇、硬盘等部件都可方便地拆卸更换。

其中电源、风扇、磁盘都可配置冗余热备模式，一旦出现损坏可进行在线更换，无需整机更换，无需中断录像。

即使控制器发生故障，也可通过磁盘漫游技术，做到磁盘上的数据和信息不丢失。

4、智能电源管理

相对于传统数据中心机房而言，监控系统机房的供电条件要差一些。

MS1000的智能电源管理机制，采用自动断电保护、磁盘顺序加电、来电自启动等功能，大幅提升对恶劣供电环境的适应能力。

●自动断电保护：

在电源出现短路时，MS1000会自动切断磁盘供电，保护磁盘免遭过载电流的冲击，保障数据安全。

当出现制冷故障导致温度异常升高等可能导致硬件损坏的情况，系统会自动关机保护。

●磁盘顺序加电：

在存储系统大规模部署时，如果所有的磁盘同时上电，其导致的强大瞬时功率会带来很大的危害。

MS1000在设计上采用磁盘顺序加电方式，能够将系统上电时的瞬时功率减少50%，从而大幅降低对电路系统的压力。

●来电自启动：

如果机房发生供电设施故障，导致MS1000异常断电。

在机房恢复供电后，MS1000会自动重新启动，大大减少设备管理维护工作量，缩短录像中断时间。

3）全局缓存智能调度

MS1000采用智能缓存调度机制，对全局性缓存进行管理。

不仅单个控制器内的读、写缓存可根据实际情况动态调整,而且两个控制器的缓存也无需对称分配，以充分发挥控制器的性能。

在具体调度策略上，读、写缓存被划分为预留、共享、突发三大区块，以满足LUN的实时变化的性能需求。

在这种机制下，LUN在大压力下获得大缓存空间，在小压力下获得小缓存空间，既保证单个LUN不存在性能瓶颈，也使得整个系统的缓存使用非常高效。

4）快速自愈和主动监测

MS1000存储系统支持对磁盘的精细化管理，提高对硬盘介质错误的容忍度，同时能将数据重建的效率提高了数倍甚至数十倍。

MS1000存储系统支持主动式磁盘故障检测，即磁盘检测模块会周期性的检测数据盘的RAID校验信息和对空白盘、热备盘进行全盘扫描，从而能够比应用系统更早感知到磁盘故障，并提前启动对应的修复措施。

5）统一管理和维护

MS1000存储设备能够提供便捷的管理界面、完善的告警方式，以降低管理员的工作强度。

同时支持集中式管理，支持通过SNMPTRAP实现状态查询、告警上报，还为主要的管理功能提供编程接口，方便进行第三方的统一管理。

6）优质完善的原厂商售后服务保障

存储系统是整个IT系统的核心，对服务的依赖性比较高，原厂商是否能提供直接服务非常重要，另外存储可靠性的关键是备件到达速度，很多厂商在服务方面为了降低成本，将服务外包给第三方服务公司或渠道完成，往往因为第三方服务机构的水平不高，本地没有备件库等原因造成用户的系统故障长期得不到排除。

宏杉科技是一家专注于企业级存储系统及解决方案研发、生产与销售的中国本土化厂商，对所生产的全线存储产品具有完全的知识产权，真正达到自主可控，能够为用户提供研发级的产品服务，这是任何国外厂家都无法比拟的。

本着对用户负责的态度，宏杉科技对MS系列存储系统提供原厂商直接服务。

方案实现之关键技术——CRAID技术

据统计，存储系统的硬件故障90%以上是磁盘故障，而故障磁盘中，只有12%是完全的物理损坏，88%属于部分/完全可用。

如果磁盘发生错误后立即被踢出阵列，一方面客户需要为100%的故障磁盘买单，另外一方面客户还需要承担故障磁盘被踢出阵列到被更换过程中其他磁盘再次故障所导致的数据丢失风险。

ODSP存储软件平台在分层次、模块化设计的基础上，对多个层次上进行了磁盘错误处理。

Cell，形象称之为“细胞”，指带“活性”的数据单元，是存储资源管理的基本单位。

引入Cell的概念后，资源管理层次如下图所示，在具体的实现上，首先用物理磁盘创建RAID，然后把RAID的可用空间根据指定长度（默认1GB）划分为多个Cell，创建LUN时，系统自动分配空闲Cell，破除了LUN与RAID、Disk之间的捆绑关系，使RAID的最小维护单位由原来的磁盘变成了更小更灵活的Cell，实现了完全的虚拟化存储架构。

CRAID基于Cell的重建功能

按照Cell维护健康状态，突破了传统RAID对可容忍的磁盘数目的限制。

比如，传统的RAID5支持1块磁盘故障，第2块磁盘故障时，RAID失效，不能继续使用。

在ODSP存储软件平台的实现中，只要磁盘出错区域不在同一个Cell内，RAID中的数据仍然可以访问，即RAID可容忍非同一个Cell内多个磁盘发生介质错误，在极端的情况下，可能出现RAID中所有的成员磁盘上都存在介质错误，但是数据仍然可以访问，提高了存储产品对硬盘的容错性以及业务连续性。

同时，针对多个磁盘出错区域在同一个Cell内的情况，ODSP存储软件平台继承了物理的处理方式，即这些磁盘错误仅影响当前的Cell，其他Cell仍然可以继续访问，使得错误的影响范围降到最小。

快速重建

区别于传统RAID先踢盘再重建的方式，CRAID的快速重建可只重建错误磁盘上的损坏数据块，未发生错误的区域直接使用拷贝方式将数据块复制到热备盘，重建完成后，再将错误磁盘转移至IDDC磁盘诊断中心处理，该方式可明显降低重建过程对RAID组性能造成的影响。

传统RAID组重建时，最消耗性能和时间的原因是需要调用所有磁盘进行异或校验。

快速重建由于将全盘校验改成了按Cell校验+磁盘复制，其校验任务只有传统全盘重建的几百分一或千分之一，校验时间几乎可以忽略不记，而磁盘复制的速度可以达到磁盘读写的最大值。

以1TB的SATA磁盘为例，在15块盘的RAID中，全盘重建时间约30小时，而快速重建的时间差最快可以达到6小时。

局部重建

类似于快速重建，但不是重建热备盘，而是只对原盘的变化部分进行重建，使其同步。

适用于磁盘未损坏，但发生过闪断或人为误操作，短时间内拔出又插回的情况。

该方法可重建5分钟内磁盘不在位过程中所丢失的数据，重建时间短，极大降低RAID组受影响程度。

优化重建

仅重建被LUN使用的Cell，未使用的Cell不重建，如下图，仅重建Cell1、2、3、4，Cell5、6不需重建；

重建调度时，优先重建存在介质错误的Cell，然后再使用拷贝的方式重建其他Cell，以尽可能的避免该Cell所处的其它磁盘发生故障导致的Cell损坏；

支持多重重建，可同时重建多个故障磁盘，如一个RAID组中的两块磁盘所处的不同Cell存在坏块，可以两个Cell并发重建，提高重建总体效率。

全盘重建

与传统RAID组一样，适用于磁盘被拔走或者磁盘严重故障不能继续使用的情况使用。

MS1000产品介绍

产品概述

MacroSANMS1000是宏杉科技有限公司推出的新一代监控专用存储产品，产品采用开放数据存储平台（ODSP：

OpenDataStoragePlatform），有效满足监控应用对于存储设备在可靠性、大容量、规模部署及易用性等多方面的需求，可广泛适用于各种行业各种规模的监控系统。

MS1000存储整机视图

传统监控存储的问题

随着高清、联网以及智能分析等应用在监控系统中的不断普及，传统监控系统存储模式的问题日益凸现，具体表现在如下几个方面：

宏杉科技自主研发的MS1000存储产品，在数据安全性、设备可靠性、系统开放性、可管理维护性等方面采用了大量的创新设计，能有效解决传统监控存储面临的问题。

产品特点

（一）专业的监控存储，稳定可靠

（二）高扩展和低功耗，适合海量、规模部署

（三）人性化管理界面，简单易用

设备统一管理、全局资源调配是大规模部署、联网应用凸现出来的新需求，MS1000通过智能数据块管理技术（ICMT），使得应用系统只需向存储阵列提出空间需求，而不用关心资源的空间限制和物理位置，由存储系统自动进行容量的弹性配置和管理，有效提升存储资源利用率。

MS1000可视化的中文图形化管理界面，加上向导式的配置界面，使得对于磁盘、RAID、录像计划等配置操作变得简单、方便，降低管理人员学习和操作难度。

MS1000强大而方便的告警机制，能够有效预防事态的恶化。

MS1000支持EventLog、指示灯告警、控制台告警、蜂鸣器告警、SNMP告警、邮件告警等多种告警机制。

更为重要的是，MS1000支持故障事件和告警联动方式自定义，管理员可为每种事件配置不同的告警联动方式，灵活、方便、有效。

MS1000提供完善的监控机制，不仅可以对网络接口利用率、CPU利用率各种系统资源进行监控，还能实现对控制器、LUN、Cell、RAID、磁盘等各个层面的性能监控，并提供丰富的性能报表。

管理员可以全面地掌握系统的运行状况，合理配置资源，使设备发挥最佳效能。

此外，MS1000采用开放的软件架构，能够提供编程接口（API）和完善的WebService接口，支持特性软件的植入和二次开发，有效满足监控各个行业的个性化需求。

产品规格