隨著信息社會的發(fā)展，隨著光電等高新技術(shù)的推進，2009年的視頻行業(yè)，已經(jīng)悄悄地邁入了高清時代，如果從百度或Google搜索關(guān)鍵詞“高清”至少會出現(xiàn)幾千萬條以“高清”作為標簽結(jié)果索引。高清視頻的在線網(wǎng)站、下載網(wǎng)站比比皆是，高清視頻監(jiān)控案例亦層出不窮，也就是說，高清技術(shù)已經(jīng)不再作為概念出現(xiàn)，而是真真正正地走進了人們的生活。

        作為高清的視頻，動輒幾G到幾十G的文件大小，這么大的視頻文件，而且有如潮水般的涌現(xiàn)，不僅對存儲容量，對讀寫性能、可靠性等都提出了更高要求。因此，選擇什么樣的存儲系統(tǒng)和方案，往往成為影響視頻讀寫速度的關(guān)鍵。由于網(wǎng)絡高清視頻及高清監(jiān)控存儲系統(tǒng)的特殊性，這里僅討論以磁盤作為存儲介質(zhì)的網(wǎng)絡高清存儲應用系統(tǒng)，DVD或藍光技術(shù)的光存儲，不在此次探討范圍內(nèi)。

高清、網(wǎng)絡化視頻的存儲要求
1、在了解高清存儲系統(tǒng)之前，必須知道什么是高清？ 
        在高清視頻標準中，視頻從最低標準到較高標準依次為720線非交錯式，即720p逐行掃描；1080線交錯式，即1080i隔行掃描；1080線非交錯式，即1080p逐行掃描，屏幕縱橫比為16:9，如果是視音頻同步的HDTV，標準輸出為杜比5.1聲道數(shù)字格式。

        高清視頻有常見的三種分辨率，分別是：720P（1280×720P）逐行，美國的部分高清電視臺主要采用這種格式；1080i（1920×1080i）隔行；1080P（1920×1080P）逐行。網(wǎng)絡視頻高清資源以720P和1080i最為常見，其中作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清部分，已產(chǎn)品化的設(shè)備標準普遍采用720P和1080P的拍攝標準。

2、存儲要求之大容量，即高清的文件到底有多大？ 
        高清視頻在經(jīng)過不同的編碼處理以后，依據(jù)碼率不同，而有不同的要求。一般碼率在6-20Mb之間，壓縮效率、壓縮方式不同，所獲得的最終文件大小約為：3-10GB/小時，因此便產(chǎn)生了對于存儲大容量的要求。當然一般意義上的視頻，壓縮模式不同，占用的存儲空間非常小，這里主要討論一下高清視頻的存儲容量。

        高清視頻的一種應用是提供這些高清網(wǎng)絡視頻資源下載的高清網(wǎng)站，規(guī)模比較小的站點片庫中也會有成百上千部電影，這一類的網(wǎng)站在互聯(lián)網(wǎng)上多如牛毛，而每個站點存儲系統(tǒng)的凈容量要求至少在幾十T，加上某些站點要建立多個文件映射和下載種子以提高綜合流量，容量就不僅僅是幾十個T了。

        另一種應用是高清視頻監(jiān)控，雖然出于經(jīng)濟性考慮，此種應用中高清監(jiān)控視頻壓縮率會比較高。目前720P高清視頻攝像資料每小時視頻錄像可壓縮到3GB左右容量，但由于采集的是高清視頻，而一般的監(jiān)控系統(tǒng)攝像路數(shù)都是幾百乃至上千路，所以這種應用將需要更多的存儲設(shè)備和更大的存儲容量。以此為例，按一個月保存時間要求計算，可以得到這樣一個數(shù)據(jù)：

        3GB/小時×24小時×30天×1路=2.16T

        每存儲一路視頻需要2T以上的凈容量，那么計算一個擁有500路高清視頻攝像，需要保存30天的監(jiān)控系統(tǒng)所需的最少存儲容量是1PB。[nextpage]

3、存儲要求之高性能 
        眾所周知，除了BT分布式下載結(jié)構(gòu)的網(wǎng)站，支持高清視頻的效果大多是以服務端大數(shù)據(jù)流量為代價的。以每路數(shù)據(jù)流為20Mb的高清視頻為例，在千兆單點服務模式，最多可以容納50路高清視頻同時播放。當然這個是理論值，實際上還要考慮網(wǎng)絡在處理數(shù)據(jù)撞包等任務時，消耗網(wǎng)絡帶寬資源之類的因素。因此，在高清視頻網(wǎng)站考慮服務時，首先要考慮向服務器提供高清視頻數(shù)據(jù)的存儲系統(tǒng)，擴大存儲系統(tǒng)的帶寬，速度才能得到有效的提升。在高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，存儲的傳輸速率要求會隨著監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模呈正比增長。

4、存儲要求之可靠性 
        從高清視頻文件對用戶的重要性來講有幾個不同的層次：一般安全性用戶、中度安全性用戶、重要視頻數(shù)據(jù)用戶。

        作為一般安全性用戶，主要是指一些以分布式下載的高清電影網(wǎng)站，他們對于高清數(shù)據(jù)安全性要求相對不高。偶爾存儲系統(tǒng)離線，并不會對整個體系造成太大影響，但是對于數(shù)據(jù)的完整性要求比較高。

        中度安全性用戶，如一些大型高清視頻在線網(wǎng)站、交互網(wǎng)站等，要求高清視頻數(shù)據(jù)具有實時性、交互性特點的，以及關(guān)鍵性的高清視頻數(shù)據(jù)存儲，都屬于中度安全要求的用戶。他們對于高清視頻存儲安全性的要求，是實時性和可恢復性。

        重要視頻數(shù)據(jù)用戶，比如高清視頻監(jiān)控圖像、媒體資訊制作內(nèi)容等都屬于重要視頻數(shù)據(jù)類型，這類用戶對高清視頻存儲安全的要求是實時性、冗余性和不間斷性。

        綜上所述，對于中度安全用戶和重要視頻數(shù)據(jù)用戶對后端存儲系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性要求較高，需要保證系統(tǒng)7×24小時不間斷運營。

高清特色網(wǎng)絡存儲解決方案
媒體資訊高清網(wǎng)絡存儲解決方案
1、系統(tǒng)說明 
        在媒資系統(tǒng)中應用的存儲系統(tǒng)，首先要解決的是文件的系統(tǒng)共享，多任務訪問，和訪問效率問題。

        現(xiàn)階段在媒資的應用中，從外景拍攝的資料到攝影棚的復合視音頻，無不是高清片源，即便是原始歸檔的錄像資料，也都是以DV、DV-COM等。此類的視頻資料單個復合流的數(shù)據(jù)量大，因此對于存儲系統(tǒng)整體的效率尤為重視。

        部分資料在管理系統(tǒng)、片源審核系統(tǒng)、視頻采編播系統(tǒng)、配音合成系統(tǒng)等眾多視頻系統(tǒng)之間要求共享。由于不同應用系統(tǒng)可能會是多種不同的操作系統(tǒng)的主機，因此在文件系統(tǒng)的共用特性上有極高要求。

        在該媒體資訊高清網(wǎng)絡存儲解決方案中，主要采用了獨立的硬件構(gòu)架、安全的文件系統(tǒng)、IP的開放構(gòu)架、高速的聚合帶寬。[nextpage]

        該系統(tǒng)拓撲圖如圖1所示。

2、系統(tǒng)特點
·全鋼架構(gòu)、堅固耐用、結(jié)構(gòu)合理；
·高達3GB/S的速度；
·陣列支持RAID0/1/5/6/10/JBOD功能；
·大容量，單套系統(tǒng)最大支持80個SATA/SAS硬盤，高達80TB的海量存儲；
·維護簡便，關(guān)鍵部件均支持熱插拔，即插即用；
·獨立的存儲系統(tǒng)，在不影響任何應用的情況下實現(xiàn)無限擴展；
·系統(tǒng)良好的散熱設(shè)計，具有溫度實時監(jiān)測、風扇轉(zhuǎn)速液晶顯示、報警等功能。

高清視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)解決方案
1、系統(tǒng)說明 
        前端高清攝像機采集到視頻后，通過內(nèi)部的高清編碼器把高清的視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并通過視頻監(jiān)控專網(wǎng)傳送到中心，經(jīng)由視頻存儲系統(tǒng)處理，存于Macrostor高清監(jiān)控存儲系統(tǒng)中。

        由高清監(jiān)控客戶終端發(fā)起請求，經(jīng)過視頻存儲系統(tǒng)處理后，視頻數(shù)據(jù)通過視頻存儲系統(tǒng)發(fā)送至各個請求的客戶終端提供服務。

        由于高清監(jiān)控系統(tǒng)的帶寬要求和本身視頻文件的數(shù)據(jù)量比較大，因此在Macrostor高清監(jiān)控存儲系統(tǒng)中采用的接口模式為多鏈路聚合模式，這樣可以盡可能多的管理前端高清網(wǎng)絡攝像機。

        在一個中大型高清監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機數(shù)量龐大，因此在擴展規(guī)模的形式上，Macrostor高清監(jiān)控存儲系統(tǒng)采用積木化結(jié)構(gòu)，即可隨時增加存儲系統(tǒng)，在網(wǎng)絡帶寬能允許的情況下，最大限度發(fā)揮存儲系統(tǒng)效率。

        與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控存儲相比，高清系統(tǒng)的存儲性能更強大，對于網(wǎng)絡的要求更高，每個獨立的監(jiān)控系統(tǒng)不能無限制的擴展?；贛acrostor高清監(jiān)控存儲系統(tǒng)設(shè)計能夠使得系統(tǒng)規(guī)模得到有效的擴展，并且在盡可能少設(shè)備數(shù)量的前提下，提高性能。[nextpage]

        該系統(tǒng)拓撲圖如圖2所示。

2、系統(tǒng)特點
·高清專用設(shè)計：在MacroStor高清專用存儲系統(tǒng)中采用特殊的高效率設(shè)計，從而使單個設(shè)備支持的前端設(shè)備更多；
·直寫存儲技術(shù)：高清網(wǎng)絡攝像機到存儲系統(tǒng)之間，采用無障礙連接，由此可使故障率降低；
·可擴展技術(shù)：積木化設(shè)計的思路，在擴展的方式上靈活多變，使得整個監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)?？煽?，并且升級更簡單；
·開放的兼容性：對于主流廠商生產(chǎn)的高清網(wǎng)絡攝像機，均能支持。

大規(guī)模高清存儲集群解決方案
1、系統(tǒng)說明 
        作為大規(guī)模高清存儲系統(tǒng)，可以應用在大型視頻網(wǎng)站，對性能的要求非常高。在多服務器做集群模式的條件下，要求支持最大帶寬運行，如果采用普通的存儲系統(tǒng)，那么存儲的數(shù)據(jù)交換性能就成了瓶頸。

        采用高清集群存儲系統(tǒng)，主要能解決在多集群服務器模式下，同時訪問的大瞬間數(shù)據(jù)量的問題，并且在整個交互式高清網(wǎng)站的擴展需求會比較強烈，在一定周期內(nèi)會有爆炸性增長。該高清集群存儲系統(tǒng)，可以逐步擴展容量而不用改變結(jié)構(gòu)，擴容的同時可以不用停機，維護特性極強，對于網(wǎng)站逐步投資和逐步擴容的需求可以完美解決。

        該系統(tǒng)拓撲圖如圖3所示。

[nextpage]2、系統(tǒng)特點
·高性能，可以突破5GB/秒的數(shù)據(jù)量；
·高可擴展性，而且規(guī)模增加的同時性能也得到提升；
·良好的兼容性，兼容所有主流操作系統(tǒng)；
·高可靠性設(shè)計，具有多重的安全冗余機制，使得整個存儲系統(tǒng)允許任何單點故障產(chǎn)生而不影響其它應用；
·海量存儲，系統(tǒng)可在無需停機的情況下實現(xiàn)隨需擴展，最大存儲容量高達64PB；
·應用范圍廣，不僅可用于大型高清在線網(wǎng)站，還可在功能上打破互聯(lián)網(wǎng)用戶上傳容量限制，充分滿足高清視頻資源爆炸性增長的存儲需要。

高清網(wǎng)絡視頻存儲的發(fā)展趨勢 
        從高清誕生以來的發(fā)展歷程可以看到，作為高清的網(wǎng)絡視頻存儲，初期主要是隨著高清電影，網(wǎng)上電影資源下載的發(fā)展而應用。未來大量高清影片資源將在網(wǎng)絡上不斷涌現(xiàn)，高清存儲的容量也將飛速膨脹，從個人電腦的幾個、幾十個TB，到電影網(wǎng)站的幾百TB，這些都需要專業(yè)的存儲系統(tǒng)來支撐。進而，隨著互聯(lián)網(wǎng)性能的穩(wěn)步提升，高清交互式多媒體業(yè)務的快速發(fā)展，現(xiàn)在火爆的視頻互動網(wǎng)站，將隨著民用高清視頻拍攝設(shè)備的逐步普及，從標清，逐步“進化”到高清時代，作為此類媒體的存儲介質(zhì)，高性能、大容量存儲系統(tǒng)將大行其道，得以更廣泛的應用。

        對于一些涉及公共安全的視頻監(jiān)控應用部門，如公檢法、交通、城管等，原有標清技術(shù)清晰度將漸漸不能滿足需要，它們對于目標的監(jiān)控要求更加清晰有效、對于錄像的回放更加重視細節(jié)的再現(xiàn)，尤其重要的是智能視頻分析的需要。因此，需要更高的視頻分辨率，“高清化”改造勢在必行。同時，隨著高清技術(shù)的普及，高清監(jiān)控設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，制造成本相應大幅降低。所以不久的將來，在高清應用和高清前端設(shè)備廠商的共同推動下，監(jiān)控系統(tǒng)的高清標準將作為新的標準，得以全面推廣和普及。由此產(chǎn)生的連鎖反應就是，相應的存儲空間需求更大，存儲性能更高，支持高清視頻監(jiān)控點的路數(shù)更多，大型高清監(jiān)控系統(tǒng)PB級的存儲解決方案將得到普遍應用，從而帶動高清視頻存儲向規(guī)?；?、高速化、集成化方向發(fā)展。（本文作者周子眾現(xiàn)任職于北京威視數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司）