数字化集中存储解决方案.docx
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数字化集中存储解决方案
第一章用户需求分析
项目背景。
用户现有安装有监控系统一套，共有181个摄像头，在监控中心装有12台DVR，平均录像保存时间为35天，其中最长的为126天，最短的仅为4天。
为了更好的做好安全保卫工作，用户需要增加视频资料的保存时间（延长至3个月），而现在的视频资料是分别保存在各自独立的DVR上，由于DVR本身的限制使其存储空间不能满足更大的需求，并且资料的分散存放不仅不能方便的翻查视频资料，而且DVR本身不能提供数据安全措施万一本机的硬盘损坏也将导致数据的丢失。
用户的DVR是采用工控电脑式设计，无可避免会发生电脑硬件故障，任何一个硬件故障都会导致DVR停止工作，从而无法起到监控作用。
针对以上情况，我们认为应该使用集中式大容量的视频监控存储设备来解决用户的问题。
视频监控存储设备就像是一台（或多台）安装有很多硬盘的服务器，它具有大容量、可扩充扩展、高性能、高安全性等特点。
它采用专用架构设计能够保证长时间不间断的运行，即使是硬件故障也比多台工控电脑机率低，高速的处理能力和接口为大容量的视频数据处理和传输提供保障，多重的RAID和热备份功能能够充分保障数据安全，即使坏了同时两块硬盘也不会丢失数据。
1.1、数据量需求
✧D1格式和定码流方式。
D1的码流为2Mb/s，实际点用带宽为181路*2Mb/s/8=45M/s。
由于PC服务器要提供40M以上的带宽就需要通过千兆以太网接口才能达到，因此我们建议采用IPSAN或FCSAN网络架构。
✧从用户的监控主机设置来看，用户是采用MPEG4格式和定码流方式。
视频容量为300Mb/h，而且用户采用的是动态录像方式，因此平均录像时间约为8小时，每月存储容量约为181路*300Mb/h*8小时*30天=13TB，3个月存储容量约为40TB。
1.2、数据应用
✧基本的数据保留期限为3个月，但仍有部分关键地段或时间段的数据可能需要更长时间的保存供日后查询。
✧有价值的或可疑的监控数据需要分离出来以便移交公安部门检查或通过网络共享方式供各个部门的客户端PC在线分析编辑。
✧计算机系统的应用、普及，网络通讯技术及图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得安全技术防范行业能够采用最新的计算机、通讯和图像处理技术，通过计算机网络传输数字图像，可为实现远程图像监控及联网报警系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。
对于银行、电力等网络基础较好的部门，利用其现有的网络环境与技术条件，充分发挥计算机网络的优势，建成高效可靠的远程视频监控与联网报警系统，为企业的安全防范、高效管理提供更有力的技术保障。
1.3、视频监控对存储需求还具有以下几个特点：
1.对存储的容量需求弹性比较大，存储容量的多少随着画面质量的提高、画面尺寸的增大、视频线路的增加都会成倍的增加容量需求。
2.对存储的性能要求不高，但是需要能够满足长时间的连续数据读写，数据流量大但访问请求数量低。
3.数据保存周期较长，一般的监控场所数据保存一定时间（如3个月）以后便可以删除。
第二章监控系统存储方案建设的目标
一方面，存储系统作为新兴的IT产品，各种新技术和新标准快速应用；另一方面，用户的需求也在不断增长以致对产品的需求也随之不断发展，所以建设高可靠、高性能、可共享、可扩展的存储平台是最主要的要求，高性能存储平台为目前的主要计算应用提供保障，可共享的存储平台为前端多种其他应用提供存储空间，同时也为计算应用未来的变化提供保障，而可扩展的存储平台则保证用户投资的长期利益。
可靠性
对于一个存储产品而言，最重要最基本的要求莫过于在各种情况下（断电、部件故障、随机错误甚至地震、火灾、人为破坏等）的数据安全，越高端的产品，对数据安全性的处理能力越强，考虑的因素越多，使用的数据保护手段也越全面和丰富。
可扩展性
这里的可扩展性，不是仅仅指容量的可扩展性。
而是指当前端应用快速扩展，不断需要调整，数据量快速增长时，存储系统的在平台支持、应用功能、连接性、容量、性能等全方位的扩展能力。
存储系统是IT系统的基础平台！
性能
应用类型不同，对存储系统性能要求的侧重点也有所区别。
而监控系统作为一种大容量文件传输的应用，所以对存储系统的带宽（Bandwidth）要求较高；当重要数据被提取做分析与编辑应用是，对存储系统的每秒操作数（OPS）、响应时间（ORT）指标要求较高。
可管理性
存储系统的可管理性分为两个层面：
一是系统本身的管理，包括部件状态监控、日志记录、系统设置等；二是对系统所承载数据的管理，从最基本的RAID设置、卷组划分、LUN屏蔽、性能分析和调整、在线扩展、不停顿升级等。
功能
实践证明，很多在应用层面或者说在服务器端基于数据逻辑层面难以解决、效率较低的数据处理工作，在存储系统中进行处理，不仅成本会大大降低，效果显著提高，甚至能够完成很多在主机端无法实现的功能（如数据实时容灾）。
存储产品中提供的诸如数据快照、数据克隆、远程复制、负载均衡等功能，如果能够结合应用巧妙使用，能够带来巨大的效益，显著改善业务运行状况和保障数据安全。
兼容性
存储系统的一个重要特点是与主机和应用紧密相关。
保证存储系统及其附加功能对于各种硬件平台、操作系统、应用系统的兼容性，对于用户的应用扩展非常重要。
存储厂商也往往需要投入巨资搭建兼容性测试平台，才能保证产品的兼容性。
保持技术上的先进性
监控项目存储区域网络建成后的不仅要能够满足目前的应用需求，而且还要能够为将来的存储区域网扩展打下良好的基础，这就要求在技术方案必须保持具备相当的先进性，从而保障网络建成后在相当一段时间之内不会落伍，不会被淘汰，因此本方案中采用先进的体系结构、软硬件技术设备，使系统在未来保持尽可能长的生命周期，即达到提高信息化水平、实现先进管理思想的目标，又保护对新系统的投资。
第三章存储系统推荐方案
3.1、方案拓扑图
监控系统拓扑图
3.2、方案构成描述
✧采用以大华ESS3015作为主存储设备，所有监控数据通过中心管理服务器实时写入存储系统，需要时通过网络共享相关部门查看分析；
✧全部采用SATA磁盘，SATA采取的是点对点的传输模式，大大提高了硬盘读写性能，每块磁盘都有自属于自己独有的300MB/s的传输通道，其实际的最大数据传输速度高于FC通道的磁盘，充分发挥SATA磁盘在视频处理领域中的高性价比。
✧中心控制软件服务器安装大华中心控制软件EPSS，实现对整个系统的管理、配置、控制、存储、备份、查询功能。
在此我们做出两种建议方案如下：
1、三个月存储容量
我们在中心机房安装4台ESS3015X共计60T容量（采用单块硬盘1TB），根据我们推荐的的配置，每台设备做3个RAID5，可用容量为48TB，完全满足系统的需要。
如采用单盘750GB硬盘计算，单台最大容量11.25TB，按照我们推荐的配置得出单系统最大可用容量为9TB，推荐使用5台设备，最大系统容量为45TB。
2、一个月存储容量
我们在中心机房安装2台存储主机，按照推荐方案配置，两台设备每台3个RAID共计24T容量，完全满足用户的需求和系统后期扩展需求。
也可选择使用750GB硬盘，单台容量为11.25TB，系统总共可使用容量为22.5TB。
安装一台中心千兆交换机，将视频服务器和存储设备同时接入到交换机上，再将监控机房的交换机接入到中心交换机上，形成一个千兆网络环境以保障整数据存储的带宽，并且在存储环节是独立的网络系统，从而不会影响到整个内网的其它网络应用。
3.3、方案特点分析
（1）高可靠、扩展性强的网络存储平台
◆大华存储系统由SATA磁盘阵列，存储控制器和千兆交换机组成，提高存储系统性能，并将成本降到最低。
64位文件系统，文件系统最大容量可达18,000PB,单个文件大小可达9,000PB.
◆提高存储系统可靠性：
主要节点和主存储设备全部采用冗余链路或RAID，消除单点故障。
增强存储系统扩展能力：
在IPSAN架构中，利用网络交换机的桥接作用，无论是增加前台的服务器还是后台的磁盘阵列都非常方便。
（2）高性能的智能存储
◆大华产品是一种高性能存储磁盘阵列，拥有强大的数据处理能力。
采用存储专用操作系统和存储专用海量数据管理系统专门为数据存储和网络传输进行特殊优化，大大超过了PCserver对繁杂任务的处理性能。
使用户在网络上快速存取数据成为可能。
◆跨平台数据共享，支持多种标准化协议ISCSI、CIFS、NFS、支持各种开放UNIX平台、NT平台和MACOS。
还支持异构平台对于同一目录和文件的同时读写。
◆ESS3015在网络的共享和开放环境下，为用户数据提供了安全，可靠的存储空间，确保了数据的安全。
◆基于Web的中文图形管理界面，与平台无关的HTTP协议保证了用户可以在任何支持Web浏览器的平台上对网络中的所有大华存储系统进行管理，
（3）企业级专业NAS网关提供高性能数据共享服务
◆将重要的关键性数据递交给大华来专门管理，由存储设备将存储空间共享给各个节点使用，这样即减轻了应用服务器的负荷又方便了用户对重要数据的管理。
不同操作系统的多个节点可同时使用同一存储空间，同时可以通过大华存储的多链路聚集技术来提高带宽，与后台的SATA磁盘阵列匹配，在实现共享存储空间的同时获得良好的性能。
◆提高存储资源利用率，保护用户投资：
无需增加昂贵的FC卡，只需要通过以太网就可以使用存储空间，大大提高系统利用率并降低了系统成本和管理维护费用。
◆提高存储系统稳定性和安全性：
选择基于存储专用操作系统的大华存储系统，不再受到Windows平台病毒的威胁，稳定性上也更加可靠。
通过存储设备管理软件监控所有节点空间使用情况、权限分配、设备工作状态等，为系统调整和优化提供依据。
3.4系统构成
1，前端设备
前端网点的设备主要由前端摄像机、报警设备、硬盘录像机或者IP摄像机、网络设备组成。
前端摄像机直接接入硬盘录像机即可。
硬盘录像机根据前端网点的实际摄像机数量，配置相应数量的8，12，16路机器，每台DVR可选配1个硬盘，在前端可实现一周的录像资料保存。
DVR以实时数据包的形式将录像数据通过网络传输至服务器，由服务器将数据转存到磁盘阵列中。
视频服务器采用TCP网络传输协议，可防止丢包现象发生，并支持断点续传功能，保证录像数据在数据中心的完整保存。
前端网络设备采用集线器或交换机即可。
各网点可根据网络状况进行配置。
2，中心设备
本监控中心首先需配置端口足够的交换机，该交换机需支持1000M网络，具体型号根据整个网络的实际状况进行选型。
主要配置的硬件设备如下图中所示：
系统方案说明：
1、管理服务器部分：
中心的主要管理服务器部分设备为控制管理服务器和存储服务器。
控制管理服务器和存储服务器实际上组成了分布式的管理系统。
管理服务器上安装一级中心管理软件和存储管理软件，主要实现对全网的安全管理（用户权限分配、登陆认证等）、日志记录、配置管理。
存储服务器上安装二级管理软件和存储软件，主要实现各种数据的管理和转发，其中包括前端数据和磁盘阵列数据。
2、中心软件部分
授权用户可以通过网络对辖区内前端任意一路监控图像进行实时调看，可以检索和回放历史录像资料，可以控制视频矩阵和云台。
用户一般采用B/S方式与监控中心Web服务器相连，内部用户可以直接通过网络交换机接入监控中心的Web服务器，由Web服务器转发来自用户的各种数据请求和控制命令；外部用户在接入专网的时候，必须要经过安全隔离设备才能接入Web服务器。
Web服务器的功能：
用户以B/S结构访问监控资源获取数据，必须要接入Web服务器。
用户通过浏览器的形式访问实时的图像和历史图像资料，控制前端设备，用户的这些请求需要通过Web服务器进行转发，Web服务器也具有针对用户的注册、登陆、认证等功能。
Web客户端的功能：
支持远程客户访问下载WEB控件，然后在本地以WEB方式实现客户端软件基本功能，如监视、云台控制、录像查询、报警查询、门禁监视。
内部专门岗位的用户，还可以通过C/S客户端对系统进行访问和数据录入。
C/S客户端不需接入Web服务器，它直接访问中心管理服务器。
C/S客户端的功能：
可以实现对网络内所有数字图象设备的网络监视、控制、查询、浏览、刻录、电子地图报警等功能，支持对报警系统的远程布撤防操作和实时监控，支持对门禁系统的远程实时进出监视、远程开关控制，可以外接对讲耳麦实现和现场的对讲指挥功能。
C/S客户端还可以绑定本机解码卡或矩阵卡，成为网络数字矩阵，将数字压缩数据解压成模拟信号，作为电视墙的模拟输入。
3、存储服务软件
它属于分布式系统软件，主要由存储管理组件及存储实现组件组成，在系统中由一个存储管理组件实例和多个存储实现组件实例在运行。
存储管理组件主要实现以下功能：
存储实现组件管理：
对下面的各个存储服务器进行管理，包括数据存储、网络资源、登陆用户等；
存储数据索引数据库访问：
在管理服务器上建立磁盘阵列的数据索引，便于网络分控进行查询；
与中心服务软件通讯：
通过两种软件的通讯，实现用户权限认证和各种信息的互通；
日志管理：
对数据调阅、数据备份等日志进行管理；
存储实现组件主要实现以下功能：
数据保存：
通过存储服务器将前端网点的图像数据转存到相应的磁盘阵列中；
数据索引数据库建立及访问：
由存储服务器与管理服务器通讯连接，实现索引数据库的建立及访问，可实现对多台存储服务器统一管理，即对多个磁盘阵列进行统一管理；
数据访问：
各分控通过管理服务器认证后，与相应的存储服务器建立连接，然后对磁盘阵列中的数据进行访问；
数据管理：
主要指循环保存时实现策略，即保证将多个磁盘阵列作为一个整体进行数据管理，防止数据覆盖时间不一的情况；
日志管理：
记录各分控对本存储服务器的访问日志等信息；
3.5中心图像数据备份功能
网络数据传输采用TCP方式，对前端视频服务器的录像数据进行定时打包（如20分钟），图像数据传输既可以实现断点续传，又可控制网络传输码流，减少由于动态码流引起的网络带宽占用不稳定性，以保证在网络带宽有限的情况下，前端图像数据稳定的传输，避免丢包现象。
通过中心服务器安装专用软件，进行图像网络数据的存储、磁盘阵列中录像数据的查询、调阅等操作。
磁盘阵列系统可实现所有前端图像数据的长时间备份保存。
Ø保证网络安全性和图像数据的安全性
前端设备安全性：
由管理中心服务器进行统一管理，充分保证前端设备的安全性，避免前端设备参数被恶意修改；且前端采用嵌入式视频服务器，可保证不受网络病毒等的入侵；
分控端软件安全性：
所有分控端软件的权限由一台管理服务器用数据库进行管理，合理分配各自的权限，多级权限管理可以确定安全性，保证敏感画面不会泄露；
网络资源利用的安全性：
前端设备的码流抑制功能（带宽控制），再结合对分控端软件的多级权限管理及服务器的引入，可以做到精确控制对网络带宽资源的占用，确保不会影响其它正常业务运行；
Ø实现各网点的监控联网
通过数字视频服务器，使各网点的图像均可上传到分部监控中心，从而实现整个监控录像系统的联网。
Ø实现长时间的录像数据的集中保存
根据分部所辖网点数字监控的数据量，在分部数据中心配置×T容量的磁盘阵列，可实现×天无覆盖的录像数据保存。
前端网点视频服务器内配置只需1个×G的硬盘，可保存×天的数据，以免网络传输中断或后端存储设备出错时数据丢失。
在硬盘记录满时，前端录像机可根据时间先后自动循环覆盖。
Ø实现远程的图像监看，云台控制，并可与前端网点进行语音对讲
通过网络，分部监控中心能通过中心管理软件方便、迅速的对远程监控点的图像、声音、各种报警信号、灯光、对讲、门禁等系统进行操作和控制，监控中心能根据情况及时处置各种突发性事件，并发出报警信号，如声音等。
Ø网络具有多级用户管理
无论分控、主控，只要拥有控制权，均可实现上述操作，控制权可申请，高级权限用户也可强行获得控制权。
各用户的权限和优先级由服务器同意配置。
Ø分部监控中心可通过网络进行多种操作
Ø可实现双工操作
在不影响本地前端录像的同时，可通过网络讲图像数据上传保存，监控数据中心的数据延时与网点录像时间不超过1小时，且采用TCP传输协议，支持端点续传功能，保证数据中心数据的完整性。
Ø可通过电视墙实现对前端图像直观的监控
该功能在前面已经描述。
可实现多画面的同时预览，也可切换为单画面监视，还可选择不同网点之间的摄像机在同一监视器进行轮巡监视。
切换控制等操作可通过控制键盘方便的实现，也可通过网络控制电脑（安装管理软件）进行统一控制。
Ø内控报警功能
当前端的录像机出现异常状况或检测到报警信号时，可通过监控中心的中心管理软件进行图示及声光报警功能。
并且可通过在前端配置无线报警器，实现短信报警到手机，即：
如果前端发生故障或报警信号，可立即将报警信息以短信的形式发送到固定的手机上，以保证相关人员在第一时间内收到信息，进行处理。
监控系统具有自身硬件故障的自我诊断和声光报警功能，对软件的自我诊断、声光报警功能，且具有一定的自恢复能力。
Ø实现对音视频的同步录像，录像回放时完全同步
录像资料连续完整，断电时不会丢失录像资料。
记录采用自动分段时，相邻两段间无丢帧现象。
图像压缩方式采用H.264算法。
Ø通过网络进行录像查询
系统既可以在前端网点进行短时间内的录像查询或备份等操作，也可通过软件对数据中心的录像数据进行查询回放。
数据中心采用专用的软件进行录像数据的查询和回放，操作简便易学，可实现快速定位，方便查询。
同时可通过专用软件对磁盘阵列的数据进行管理，保证系统保持高速的运作效率。
Ø具有日志记录功能
无论在前端的视频服务器内，还是网络的中心管理软件，或是专用的磁盘阵列管理软件，均具备日志记录功能。
可自动保存用户的操作记录，前端录像机和中心管理软件还可进行报警日志、系统状态日志等的记录。
第四章推荐产品说明
4.1、ESS3015X
具备极高性价比、功能丰富的企业级网络存储设备。
网络存储特点：
为视频监控数据提供容错保护机制，切实保护客户的数据安全，支持RAID0、1、5磁盘冗余阵列技术
每款机型均支持15个硬盘的大容量存储空间。
根据视频监控数据存储特性，支持硬盘组睡眠技术，提高使用寿命，减少电力消耗。
简洁且人性化的GUI设计，10分钟即可完成设置。
高品质冗余风扇，高稳定冗余电源，加上大华专利的机箱设计，确保能满足各种环境下7×24不间断存储的需求
支持SAMBA、NFS、iSCSI、CIFS、FTP、HTTP等业界通用网络协议
支持Windows、Linux、Unix等中心管理服务器操作系统
提供基于WEB的配置管理功能，简单易用
视频监控数据流通过网络存储到设备，系统存储扩容方便
针对监控领域进行软硬件优化，配套其他监控产品形成完整解决方案
参数型号
ESS3015X
网络接口
双100/1000Mbs以太网
存储介质
15块SATA硬盘（250G/500G/750G/1T可选）
磁盘安装
独立硬盘支架，热插拔
数据保护
支持RAID0、1、5磁盘阵列技术
存储容量
最大存储容量15T（配置成RAID5时为12T，推荐）
接入性能
最大连接100路路实时数据（2MD1）
存储协议
支持iSCSI/SMB/CIFS/FTP等协议，支持Windows、Linux、Unix等客户端
维护管理
内嵌GUI，可通过IE进行配置管理
冗余配置
2+1冗余电源
电源功耗
100V～240VAC；50Hz～60Hz；整机最大功耗490W
外形尺寸（高×宽×深）
650mm×450mm×133mm
工作环境
工作环境温度0oC～65oC；工作相对湿度0%～90%（非凝露）
贮存环境
贮存环境温度-40oC～+80oC；贮存环境湿度5%～95%（非凝露）
系统配置清单
三个月存储容量配置（1TB硬盘）
名称
规格型号
描述
单位
数量
磁盘阵列
DH-ESS3015X
1）2个100/1000Mbps以太网口；
2）15块SATAII硬盘（500GB/750GB/1TB可选）；
3）独立硬盘托盘，支持热插拔；
4）支持RAID0、1、5磁盘阵列技术；
5）最大存储容量15TB（配置成推荐的RAID5时为12TB）；
6）最大连接路数300路CIF（总共300Mbps）；100路D1
7）支持iSCSI/SMB/CIFS等协议，支持Windows、Linux客户端；
8）内嵌式GUI，可通过IE进行配置管理。
9）标配2＋1热插拔冗余电源。
台
4
1TB企业级SATAII硬盘
块
60
管理软件
DH-EPSS
多系统集中管理软件
套
1
服务
工程实施服务-首次安装服务
套
1
三个月存储容量配置（750GB硬盘）
名称
规格型号
描述
单位
数量
磁盘阵列
DH-ESS3015X
1）2个100/1000Mbps以太网口；
2）15块SATAII硬盘（500GB/750GB/1TB可选）；
3）独立硬盘托盘，支持热插拔；
4）支持RAID0、1、5磁盘阵列技术；
5）最大存储容量15TB（配置成推荐的RAID5时为12TB）；
6）最大连接路数300路CIF（总共300Mbps）；100路D1
7）支持iSCSI/SMB/CIFS等协议，支持Windows、Linux客户端；
8）内嵌式GUI，可通过IE进行配置管理。
9）标配2＋1热插拔冗余电源。
台
5
750GBB企业级SATAII硬盘
块
75
管理软件
DH-EPSS
多系统集中管理软件
套
1
服务
工程实施服务-首次安装服务
套
1
一个月存储容量配置（1TB硬盘）
名称
规格型号
描述
单位
数量
磁盘阵列
DH-ESS3015X
1）2个100/1000Mbps以太网口；
2）15块SATAII硬盘（500GB/750GB/1TB可选）；
3）独立硬盘托盘，支持热插拔；
4）支持RAID0、1、5磁盘阵列技术；
5）最大存储容量15TB（配置成推荐的RAID5时为12TB）；
6）最大连接路数300路CIF（总共300Mbps）；100路D1
7）支持iSCSI/SMB/CIFS等协议，支持Windows、Linux客户端；
8）内嵌式GUI，可通过IE进行配置管理。
9）标配2＋1热插拔冗余电源。
台
2
1TB企业级SATAII硬盘
块
30
管理软件
DH-EPSS
多系统集中管理软件
套
1
服务
工程实施服务-首次安装服务
套
1
一个月存储容量配置（750GB硬盘）
名称
规格型号
描述
单位
数量
磁盘阵列
DH-ESS3015X
1）2个100/1000Mbps以太网口；
2）15块SATAII硬盘（500GB/750GB/1TB可选）；
3）独立硬盘托盘，支持热插拔；
4）支持RAID0、1、5磁盘阵列技术；
5）最大存储容量15TB（配置成推荐的RAID5时为12TB）；
6）最大连接路数300路CIF（总共300Mbps）；100路D1
7）支持iSCSI/SMB/CIFS等协议，支持Windows、Linux客户端；
8）内嵌式GUI，可通过IE进行配置管理。
9）标配2＋1热插拔冗余电源。
台
2
750GB企业级SATAII硬盘
升级会员 