清远监控容灾方案

视频存储容灾解决方案建议书目 录1.概述42.需求分析42.1.存储现状42.2.现有存储方案的不足52.2.1.监控时间无法锁定，影响治安案件侦破52.2.2.前端DVR硬盘容易损坏，造成数据丢失62.2.3.存储容量不足62.2.4.画面效果不理想62.3.需改进的需求62.3.1.锁定监控时间功能需求72.3.2.存储设备容灾功能需求72.3.3.大数据量存储功能需求73.视频录像容灾服务器解决方案83.1.改造前的清远电信全球眼监控系统83.2.分布式存储备份解决方案83.2.1.方案说明83.2.2.清远电信监控点方案分析103.2.2.1.DVR设备硬盘容量扩容103.2.2.2.添加视频录像容灾服务器113.2.2.3.视频录像容灾服务器性能分析113.2.3.方案主要解决的问题123.2.4.视频录像容灾服务器主要功能133.2.4.1.告警信息监听功能133.2.4.2.DVR设备管理功能133.2.4.3.视频录像文件管理功能143.2.4.4.视频录像功能143.2.5.系统部署153.2.6.方案特点164.主要设备参数介绍174.1.产品信息174.2.产品特性174.3.参数说明181. 概述中国电信清远分公司目前使用的全球眼监控系统的数据保持采用了DVR本地存储和上传中心机房两种形式。随着监控系统的进一步使用，逐步发现在应用当中存在一些不足，并且已经部分影响了系统更好的发挥作用，因此在此基础上，本方案提供了配套升级的解决方案，可以采用最少的费用保障系统有效运行并为后续升级提供可靠的保证。2. 需求分析2.1. 存储现状中国电信清远分公司全球眼系统目前使用的治安监控系统总共建设了约90个摄像头，共有DVR20台。视频数据记录采用DVR本地存储，DVS集中上传至中心机房存储。中心机房设置一台集中存储器，其储存容量为16T。存储视频码流多数为512K，且基本上采用CIF格式存储（或存储视频码流全部为2M，全部采用D1格式存储【512k肯定是CIF的，D1的肯定是2M，你根据实际情况写一个】）。由于建设的时间关系， DVR的硬盘容量跟据DVR连接的前端摄像头数量配置。大部分以一个摄像头配置一个250G硬盘为准。DVR存储现状以博爱小学监控点为例，该小学内设有DVR一台，监控摄像头6个，内置250G*6=1500G=1.5T硬盘。按以上配置计算，一路监控图像一天的存储容量为：存储容量=（每点每秒数据流量）x 3600秒x 24小时 （0.512）x 60（秒）x 60（分）x 24（小时）42GB此为按照512K，cif格式路线计算目前一台DVR设备的存储容量1.5TB，支持6路监控图像录像存储天数为1500 /（42x 6）= 5.9天7天2.2. 现有存储方案的不足数据存储功能是视频监控系统最重要的功能之一，它有利于后期调查取证，实现视频数据的快速回放。通过采取包括电子监控的存储功能，可以多方位的记录下各个监控点的事件发生过程，为日后事件回放提供最直接的证据。视频监控对存储需求有如下几个特点：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、视频路数的增加都会成倍的增加容量需求。2、对存储的可靠性要求高，存储系统需要能够满足长时间的大吞吐量连续数据读写。基于上述特点，结合上文的存储现状，在中国电信清远分公司全球眼监控系统运行到目前，已经发现一些需要改进的需求：2.2.1. 监控时间无法锁定，影响治安案件侦破现有的视频录像数据的保存部分节点小于7天，如果超过这个保存时间，则视频录像数据会被新的视频录像数据给覆盖，就很有可能出现所需视频录像数据被覆盖丢失的情况，从而影响案件的侦破工作。同时，为了获得作案人入站的信息，需要调出所有监控点距离作案时间之前某段时间内的录像，由于监控点数量众多（90个），所以调查录像的周期往往长达半个月时间，如果查询的视频录像接近保存时限，或者由于查询的录像量比较大，需要花费长时间进行查看，而往往在调查过程中，前端DVR录像已经覆盖了所需调查的录像资料，影响的案件侦破。2.2.2. 前端DVR硬盘容易损坏，造成数据丢失目前的前端DVR设备基本都是采用内置的IDE硬盘或者DVR 设备专用硬盘来存储视频数据，而根据硬盘的质量参数可以预见，在运行一段时间后，容易出现硬盘损坏故障，通常情况下损坏率占整个系统的6%8%左右。如果缺少容灾功能，一旦发生硬盘损坏，则会丢失大量视频数据，一旦此段时间该地点发生治安案件，将无法查阅录像进行侦破。2.2.3. 存储容量不足数据保存周期短，目前监控图像数据以CIF格式仅能保存7天左右以后便自动覆盖。2.2.4. 画面效果不理想CIF格式的路线画面效果在观察大范围图像时尚比较清晰，但是在将图像放大后的效果并不理想，特别是在案件侦破时对于人脸识别，细节动作，仪器设备等总要信息的录像效果不够清晰。2.3. 需改进的需求根据中国电信清远分公司全球眼监控的整体规划，将陆续采用高清的D1格式，已有的低于D1格式的视频点将在以后的扩容中逐步升级到D1格式。监控录像存储的时间为15天至30天不等。结合上文的存储现状分析，发现中国电信清远分公司全球眼监控系统关于存储的一些需要改进的需求：2.3.1. 锁定监控时间功能需求通过视频录像锁定，确保所需要的视频录像数据在使用过程中不会由于覆盖而导致丢失。以确保侦察工作能顺利进行。2.3.2. 存储设备容灾功能需求由于设备是需要7 x24小时不间断运行，这样不但对视频录像的稳定性提出了严格的要求，而且，对视频录像存储设备来说，由于需要对硬盘进行长时间的连续读写操作，因此，对于整个系统，容灾功能是十分必要的。对于DVR硬盘损坏的问题，从目前技术层面来看，符合硬盘寿命规律，尤其是长时间连续对硬盘的读写操作（这是监控系统的特点），对硬盘的损坏尤其严重。因此，该问题不属于硬盘质量问题，需要对DVR设备进行实时监控，并制定预防措施通过存储设备容灾功能来保存视频数据，使系统能够持续长时间正常运行。2.3.3. 大数据量存储功能需求从目前需求情况来看，前端DVR覆盖录像是DVR固化的程序，且由于设计时间先后不同，DVR录像时间也不尽相同，因此，解决DVR覆盖问题的方法主要有两个：1、 增加DVR录像时间，以满足案件侦破需要，但此方案由于无法预知案件调查所需的时间，因此难以有效满足需求；2、 增加存储设备，对前端DVR进行录像备份，由于可以估算案件调查所需的时间段，因此采用额外的存储设备是比较可行的解决方案。目前市场上主流的DVR一般最多能支持8个IDE硬盘，每个硬盘容量理论上最高支持2000GB，而实际上目前市场上单个IDE硬盘容量最大为1000G，DVR专用硬盘最大为750G。仅依靠扩充DVR自身硬盘容量难以满足系统大数据量存储功能需求，而且数据安全得不到有效保证。因此，建议：增加DVR设备的硬盘容量，并增加配置高性能、可靠性、配置数据保护功能的硬盘阵列作为DVR的附加存储备份是比较可取的方案。3. 视频录像容灾服务器解决方案3.1. 改造前的清远电信全球眼监控系统目前清远电信全球眼监控系统的系统网络拓扑图如下：目前中国电信清远分公司全球眼监控系统的视频录像数据基本在每个站点DVR所在的监控室采用DVR本地存储方式进行存储。3.2. 分布式存储备份解决方案3.2.1. 方案说明根据本方案第2章节的分析结果，我公司在多年专业存储技术的基础上推出针对监控市场的视频录像容灾服务器，作为这种专门的录像存储服务器设备，通过分布式存储备份解决方案可以有效解决目前清远电信监控系统中存在的问题。分布式存储备份解决方案是基于我公司的PTS80ID基础上的解决方案，整个设计的总体思路是利用硬盘阵列高可靠、数据冗余的特点，在每个站点DVR所在的监控室中接入一台PTS80ID视频录像容灾服务器，改造后的网络拓扑图如下：由于与DVR设备是存放在同一个网段，使得网络通信不是瓶颈，能在最快的时间内把DVR设备数据安全地转移。3.2.2. 清远电信监控点方案分析清远电信监控点拓扑图3.2.2.1. DVR设备硬盘容量扩容DVR设备硬盘容量扩充以博爱小学监控点为例，1台DVR设备，支持6路监控图像，以D1格式保存15天左右视频录像数据以后便自动覆盖。一路监控图像一天的存储容量=2360024=169G则所需存储的数据容量为：（D1格式的视频流按2Mbps计算）= （每点每秒数据流量）x总路数x 3600秒x24小时x天数= 2 x 6 x 3600 x 24 x 15 =15187.5（GB）15（TB）因此，建议：对DVR设备的硬盘容量扩充到15TB，从而满足系统升级后所需要的本地存储容量。添加视频录像容灾服务器在博爱小学监控点增加一台视频录像容灾服务器，其功能：1 监控DVR设备的运行情况2 当DVR设备的硬盘出现损坏的时候，视频录像容灾服务器不但接管该DVR设备的视频录像而且要以最快的速度备份该台DVR设备中的所有视频录像数据3 录像锁定功能3.2.2.2. 视频录像容灾服务器性能分析以一般所监管的DVR设备的硬盘容量的10 %-20%进行容灾存储计算，可以估算，视频录像容灾服务器所需要的存储大小范围为： 最小：15T10%=1.5T最大：15T20%=3T 而根据其功能二，当某台DVR设备的硬盘出现损坏的时候，视频录像容灾服务器不但接管该DVR设备的视频录像而且要以最快的速度备份该台DVR设备中的所有视频录像数据，因此其存储空间理论上大于等于一台DVR设备的存储容量（15T）。当需要视频锁定功能操作时，由于汇聚点的所有监控点间会存在关联性，因此，一般是需要对该汇聚点中所有监控点的某个时间段（一般需要以天来计算）的视频录像进行锁定操作，就相当于一台视频录像容灾服务器提取所监管的DVR设备某个时间段的视频录像数据。这个时间段不能太短，否则不能体现出视频录像锁定功能，以1天例：需要保存容量=（每点每秒数据流量）x总路数x 3600秒x 24小时x 1天=2x6 x 3600 x 24 x 1= 1012G1T由于视频录像容灾服务器需要随时接管DVR设备的录像功能，并且要有足够的容量来进行视频录像的锁定功能。因此，取一个适中值，建议视频录像容灾服务器的实际可用存储容量为：2.6T。考虑到采用RAID数据保护和磁盘格式化等的容量损失情况，所配磁盘物理容量只有70可用，所以实际所需的磁盘容量约为：2.6T / 70%=3.8TB我公司的PTS80ID视频录像容灾服务器的磁盘容量为4TB。满足系统需求。3.2.3. 方案主要解决的问题这种设计方案主要解决以下需求：l 扩展DVR录像时间通过扩充DVR设备的磁盘容量，满足了D1格式15天存储的系统基本需求，加上视频录像容灾服务器的备份容量。通过系统设置，可以实现视频录像保存时间的可扩展性。理论上可以增加该节点所有视频监控线路的视频录像数据7天的保存时间。l 实现DVR的在线式录像备份设备视频录像容灾服务器将时刻保持对所有DVR的监控，视频录像容灾服务器将时刻监控DVR的状态，一旦发现DVR出现硬盘故障，视频录像容灾服务器将立即接管DVR的录像信息，直接将DVR的录像存储在视频录像容灾服务器中，同时，通过网络将未损坏的DVR录像资料转移到视频录像容灾服务器中，从而避免DVR设备再出现问题，导致录像数据的损失。一旦更换了新的DVR，视频录像容灾服务器将录像控制权转移到DVR。l 实现录像锁定视频录像容灾服务器具有录像锁定功能，一旦发生案件，可以通过监控平台发送指令给视频录像容灾服务器，视频录像容灾服务器可以从DVR中直接将定制时间段的录像拷贝到服务器中，并进行锁定操作，同时可提供给平台调用这段录像资料。通过监控平台可以发送指令对锁定录像进行解锁。3.2.4. 视频录像容灾服务器主要功能视频录像容灾服务器功能图如下：视频录像容灾服务器功能图3.2.4.1. 告警信息监听功能实时监听网络端口，如果收到DVR设备的告警信号，则立即通知管理服务器，并同时触发视频录像监控权转移命令和视频数据迁移功能。3.2.4.2. DVR设备管理功能监管DVR设备的各自状态（DVR设备的配置信息，硬盘状态信息以及录像状态信息）进行轮循方式的指令查询，并把所查询的结果上报到管理服务器。以及修改DVR设备的相关参数。3.2.4.3. 视频录像文件管理功能接收容灾管理服务器的指令，对视频录像容灾服务器中的视频录像文件进行管理操作，如清理视频录像文件，上传视频录像文件等。3.2.4.4. 视频录像功能(1) 视频录像锁定功能：视频录像容灾服务器接收容灾管理服务器的命令，根据所要求的监控点以及时间段，向对应的DVR设备发起视频录像文件迁移指令，把对应的视频录像文件迁移到视频录像容灾服务器的硬盘中进行保存。当视频录像数据使用结束后，进行解锁操作。使得这些文件可以进行删除，以腾出存储空间。(2) 视频录像监控权功能：当DVR设备发出硬盘预警信息，视频录像容灾服务器立即发出接管DVR视频录像控制权命令,并开始实时接收DVR设备的实时视频录像数据流，保存在本地硬盘中。并能定时向容灾管理服务器告警和通报情况。(3) 视频数据迁移功能：当DVR设备发出硬盘预警信息，视频录像容灾服务器在进行接管DVR视频录像控制权的同时，也触发该功能。查询DVR设备中最早的视频录像文件，从当前下达命令的时间为标记，按录像时间的后先顺序，先迁移录像时间最早的文件，再到后一点的文件，最后是下达命令的时间为标记前的视频录像文件。把文件迁移到视频录像容灾服务器的硬盘中。并能定时通知管理服务器当前迁移的进度。(4) 录像回放功能：根据容灾管理服务器的需求，根据所要求的监控点以及时间段，向该监控点所在的DVR设备发起视频录像文件点播指令，如果查询结果是没有数据，则再查询视频录像容灾服务器的硬盘，如果没有则返回无数据信号，有数据则回放给用户。根据指令所指定的时间段，把DVR设备中对应的视频录像文档以视频播放的格式传送给视频录像容灾服务器。3.2.5. 系统部署从设计图上可以清楚的知道，本方案对于整个系统的改造最为简单，仅仅在前端DVR的交换机部分通过网线接入一台视频录像容灾服务器即可完成整个系统的硬件部分连接。每台视频录像容灾服务器仅需占用一个交换机端口和一个IP地址，经调查，现有的监控系统中交换机端口和IP地址资源均满足需求，具体IP地址的分配可与清远电信分局协商进行统一规划。 （清远监控的中心机房在哪里？如果有中心机房，就只需要一台容灾管理服务器，放在中心机房就够了。如果没有，就每个地方选一个点放容灾管理服务器。）监控地点监控点总数（个）部署设备英德市电子监察视频监控共15个行政服务中心3容灾管理服务器1台 视频录像容灾服务器1台交警大队3社保局2交通局2公安局1工商局1国税局1国税局1地税局1清新县环保监控共33个艺强人造饰品有限公司2容灾管理服务器1台 视频录像容灾服务器1台清新县顺景染织厂4清新县鸿基染织有限公司4清新飞龙氧化铁有限公司2视频录像容灾服务器1台广英水泥厂2先导稀有金属3镇宇染织3新绿环境3视频录像容灾服务器1台冠龙纺织4双汇食品2普科电路板2森叶纸厂2市区环保监控共11个半环营业厅1容灾管理服务器1台 视频录像容灾服务器1台城中路营业厅11城中路营业厅21英德英洲营业厅1英德百花营业厅1博爱小学6阳山白莲环保监控1个容灾管理服务器1台 视频录像容灾服务器1台3.2.6. 方案特点分布式存储备份解决方案具有简单、高效、投入少等特点，而视频录像容灾服务器对于硬盘具有完善的保护机制，因此整个系统具有很高的推荐意义，总体来讲，分布式存储备份解决方案具有如下特点：l 结构简单，对整个系统运行没有任何影响本方案对于整个系统的改造简单，仅仅在前端DVR的交换机部分通过网线接入一台视频录像容灾服务器即可完成整个系统的硬件部分连接，对原有系统运行没有任何影响。l 本地分布连接，不占用系统主干带宽，不影响整体系统性能由于与DVR设备是存放在同一个网段，使得网络通信不是瓶颈，能在最快的时间内把DVR设备数据安全地转移，而且不占用系统主干带宽，不影响整体系统性能。l 实施灵活，可分布实施本方案支持集中备份结构的视频监控系统，也支持分布式视频监控系统，可以根据客户需求合理部署本系统，只要是在网络内均可以实现集中或者分布式部署方式。l IP 存储方式，具有良好的扩充性本方案采用扩充性非常强的IP存储结构，不仅具有良好的稳定性，而且具有良好的扩充性能，可以随时插入存储阵列进行扩容，而不需要影响整个系统运行。l RAID冗余技术，热备盘机制，数据高度可靠本方案采用的阵列具有成熟技术的阵列技术，拥有各种高级硬盘保护技术，包括RAID 5冗余技术，热备份盘技术，可以在损坏一个硬盘的情况下仍然保持工作状态，做到不间断容错运行。l 1020备份，整个改造代价很小整个设计方案基于廉价的NAS存储结构，在此基础上增加容灾机制，因此有效降低平安城市的建设成本，对于通常的光纤阵列，本方案可以减少至少10的投资成本，并且增加了光纤阵列没有的容灾功能。由于涉及对前端DVR的监控及数据转移功能，视频录像容灾服务器将与传统的硬盘阵列完全不同，这种设备不是简单的硬盘阵列，是具有与DVR通信的高集成的存储设备。4. 主要设备参数介绍4.1. 产品信息PTS-80ID网络存储服务器是一款4U高度的专用网络文件存储服务设备，具有稳定和便于部署的特点，适用于数据集中存储管理的企业网络应用环境。PTS-80ID设备可在不同操作系统平台间轻易实现文件存储、文件共享、影像存储和数据备份等功能，其便于部署的特性和海量存储空间降低了企业购置成本并提升了使用效率，完全满足网络时代的信息管理需求。4.2. 产品特性4U高度，完全适应标准机架安装。灵活的系统配置，通过不同的扩展组件扩展不同的功能。支持双电源供电模式，UPS组件确保数据安全。双千兆自适应网络接口，支持多个网段访问。Unix/Linux/Windows/Mac/Netware等跨平台的文件交换共享。高工艺的精密设计，全部插件均支持热插拔操作，提高维护的方便性。最多可配置8个热插拔SATA硬盘，目前支持最大500GB硬盘，可提供高达4TB的数据存储空间。全面支持RAID0、1、5和JBOD，多种RAID级别提供完善的安全保障。完全人性化，更具亲和力的WEB管理界面提供方便的帐号和共享管理。724小时全方位面向客户的专业化服务。4.3. 参数说明 处理器 MPC8450 883MHz 内存 DDR333，512MB，可扩展至1GB 闪存 8M，可扩展至64GB 硬盘 8个SATA硬盘插槽 网络接口 2个千兆自适应网卡，可扩展至4个 RS232接口 2个 工作温度 040 工作湿度 595 R.H 输入电压 100240V，5060Hz 电缆要求 3A 额定功率 230W 外观尺寸 250(D)440(W)160(H)mm 重量 净重：15.5Kg；毛重：18.5Kg 产品认证 UL/CE/3C