学校视频监控云存储解决方案

XXX学校视频监控云存储解决方案创新科存储技术有限公司UIT云存储解决方案2创新科存储技术有限公司1项目背景“百年大计，教育为本”，学生的成长和教育问题一直是政府、学校、家长及全社会广泛关注的问题。近年来，校园的各类安全问题得到了政府和社会的高度重视，校园安保已经不再是简单的校园自身安全管理问题，而是保障现代教育环境和谐有序不可忽视的社会治安问题。随着高清视频监控和智能安防技术的日益成熟和广泛应用，现代校园安保也越来越多地借助到信息化手段来提高其能力和效率。然而高清智能的视频数据采集、传输、存储以及管理应用对其配套软硬件环境具有严格的要求，系统的安全可靠性及智能高效性成为校园安保关注的焦点。当前，传统的校园信息化架构往往无法满足高清视频监控的灵活部署和大规模应用，更加安全、高效、可靠、便捷的校园安保系统将成为未来平安校园建设的必然趋势。然而现代平安校园在建设过程中，面临着多方面挑战和压力：数据量大且复杂：现代校园大而分散，人车流混杂，人员身份复杂且分布不均，流动性较强，使得校园内空旷之地和人员密集区域均存在安全隐患，时刻产生大量复杂的前端动态视频数据。效率低下：在突发事件面前，传统安防系统只能做到被动响应和事后取证，既无法第一时间智能预警，也不能在有效时间内找出精准的关键事件依据，严重影响校园事件处理效率。系统老旧复杂：传统校园安防系统资源分散，互通性差，且设备复杂繁重，扩容改造困难，应用和维护管理复杂，往往与新设备无法实现联动追踪。XXX学校视频监控系统具体需求如下：存储模式：集中存储；存储规模：600路高清摄像头；存储码流：2Mbps；存储时间：每天24小时，共存储90天；可靠性要求：存储设备整机故障，录像不中断；UIT云存储解决方案3创新科存储技术有限公司2推荐产品型号为充分满足项目要求，并结合系统可靠性、设备稳定性及先进性原则，我们选择创新科存储技术有限公司的NS9000云存储系统作为本方案的选型存储产品。产品型号：NS9000云存储系统NS9000云存储系统基于集群存储架构设计，每套存储节点为16、24、36不同盘位设计，支持横向扩展，最大可管理超过1000套存储节点，最大容量超过数千PB，支持将所有存储节点虚拟化整合，形成一个大的虚拟池，组成全局统一命名空间。NS9000云存储系统采用专利技术的副本技术，支持重要数据的镜像冗余存储模式，任意存储节点整机故障，数据不丢失，业务不中断；NS9000云存储系统存储节点支持SATA/SAS硬盘，支持多种RAID级别，任意硬盘故障数据不丢失；同时支持整台存储节点故障时录像不中断，当存储节点整机故障后，NS9000云存储系统侦测故障并利用IO重定向技术，将故障设备的录像业务重定向写入其它正常的存储设备，保障用户录像业务不中断，数据无丢失；结合监控平台厂商提供的录像服务器冗余方案，整套存储系统可以达到磁盘、设备、服务器三级冗余，达到99.99%的存储系统高可用性要求。3解决方案3.1云存储总体设计考虑业务高可靠性和后期在线扩展，XXX学校项目采用NS9000云存储系统方案，整合所有存储空间为全局统一命名空间，并实现高性能、高可扩展性、高可靠性，NS9000云存储系统支持标准NAS共享协议，其中私有协议支持国际标准化POSIX文件系统接口，前端应用无需修改，可以直接运行在NS9000云存储系统上。云存储系统位于业务流程的底层，前端监控设备采集的视频数据通过传输网络在监控中心汇聚，通过流媒体/录像服务器将所有监控录像保存到云存储集中存储系统；云存储系统设计的重点就是要保证录像、回放业务的不间断性和视频数UIT云存储解决方案4创新科存储技术有限公司据的完整性；如下图所示：前端采集层：主要负责数据采集，并将视频或图片数据以数据流或文件的形式传输到流媒体/录像服务器。录像/应用层：主要包括流媒体/录像服务器、检索服务器、数据分析服务器、及第三方应用接入服务器等，安装有监控系统的各个功能模块。云存储层位于整个系统底层，也是整个校园监控应用的基础，由存储设备层和虚拟化层组成；提供安全可靠的数据存储空间，采用集群的方式，实现多台存储设备的虚拟化整合，提高系统的抗风险能力，保障数据的安全和业务的连续性。这三层相对独立，却又紧密联系。是整个视频监控系统的支撑，每一层都可以实现冗余设计，且方便设备故障问题检测。以UIT创新科NS9000为核心的云存储系统相比传统IP-SAN存储方案，支持存储设备整机故障录像不中断副本实现数据不丢失，具备独有的业务高可靠优势，同时具有强大的存储容量在线扩展能力和存储空间按需分配优势，从系统高可靠性、高可扩展性、存储空间弹性利用等方面完全满足XXX学校视频监控系统的建设需要。UIT云存储解决方案5创新科存储技术有限公司3.2可靠性设计3.2.1硬盘故障冗余NS9000云存储系统中的每一台存储节点都支持多种纠删码级别，纠删码是保障视频监控录像数据的安全性和存储业务连续性的根本所在，从成本和可靠性出发，UIT创新科建议存储盘阵采用8+2组建纠删码的的方式。纠删码在任意1块硬盘故障的情况下，数据不丢失，存储业务不中断，降低了硬盘故障所带来的风险。3.2.2存储设备整机故障冗余NS9000云存储系统的所有存储节点均以并行化方式工作，实现全局负载均衡；同时支持任意存储节点整机故障的无缝消除，表现在以下两个方面：在不额外增加存储节点硬件投入的情况下，可以实现写入业务不中断；支持多台存储节点同时故障，最多可以损坏50%的存储节点，实现N+N设备级故障冗余；3.2.3多冗余元数据控制单元NS9000云存储系统支持元数据与数据分离的带外存储架构，其中元数据由独立的元数据控制单元来管理和存储，是整个云存储系统架构的核心设备，UIT创新科采用3台独立的MDC设备互为冗余，形成HA高可用管理机制。这一套元数据控制单元拥有高效和完善的故障检测机制，实现设备故障毫秒级切换，保障整个云存储系统的稳定、持续、高效运转。3.2.4网络冗余存储网络是整个云存储系统正常运行的核心，UIT创新科建议存储盘阵与交换机之间做链路冗余设计，UIT创新科NS9000云存储系统采用的存储设备的4UIT云存储解决方案6创新科存储技术有限公司个网口做负载均衡，每台NS9000元数据控制单元的4个网口也做负载均衡。3.2.5存储服务器冗余在视频监控系统中，和云存储系统关系比较密切的是录像服务器。录像服务器承担前端多路摄像码流的文件打包，并向云存储系统发起读取和写入请求；UIT创新科NS9000云存储系统支持全局数据共享功能，允许存储服务器以集群N+1冗余的方式工作，结合监控平台厂商提供的录像服务器冗余方案，整套存储系统可以达到磁盘、设备、服务器三级冗余，达到99.99%的存储系统高可用性要求。3.3扩展性设计3.3.1全局统一命名空间NS9000云存储系统采用开放式集群存储架构，基于IP以太网交换网络核心，通过IP网络共享所有存储空间给存储服务器使用。NS9000云存储系统内置具有自主知识产权的集群文件系统-UFS，将所有存储盘阵进行统一整合，聚合所有的存储空间为统一的大的虚拟存储池，并以NAS共享协议或私有文件系统等标准访问方式共享给应用服务器；同时，聚合所有存储盘阵的带宽性能。整个存储架构具有存储空间整合、存储盘阵性能聚合、设备动态扩展、集群管理的特点。3.3.2在线横向扩展在视频监控系统正常运转情况下，只需要将存储盘阵接入内部IP以太网交换网络，然后通过NS9000云存储系统动态加入到统一的大的虚拟池，就完成存储空间和存储性能的线性扩展。同时，应用服务器无需下线，也无需任何设置就可以使用新扩展的存储盘阵，获得更好的存储性能，实现性能与容量的线性扩展；整个NS9000云存储系统支持在线扩展至超过数千PB的海量存储空间，完全满足XXX学校视频监控系统未来规划设计。UIT云存储解决方案7创新科存储技术有限公司3.4运维管理3.4.1集群部署NS9000云存储系统支持集群部署功能，通过WEB管理界面打开集群部署界面，只需要一个操作就可以完成对所有存储盘阵的操作配置。在集群部署过程中，只要使用1台管理终端接入视频监控网络就可以打开WEB管理界面，进行集群部署，具有操作简便、部署快捷、节省人力成本特点。3.5存储容量3.5.1净容量需求XXX学校视频监控系统高清摄像头路数：600路；码流大小：2Mbps存储码流；存储时间：每天24小时，按90天存储时间计算。整个XXX学校视频监控系统所需要的存储净容量：监控中心路数码率录像时间保存天数所需净容量前端摄像机6002Mbps24小时90天1113TB计算方法如下：所需净容量＝监控路数×4Mb/s÷8×24小时×3600秒×30天/1024/1024注1：1024为MB、GB和TB各单位之间的转换系数，1TB＝1024GB，1GB=1024MB。3.5.2存储配置NS9000云存储系统采用36盘位存储节点，配置采用企业级SATAIII4TB硬盘，其中8+2块4TB硬盘组成一个纠删码组。则存储设备数量和硬盘数量计算如下：集中监控中心所需净容量纠删码配置单台净容量36盘位存储设备数量4T硬盘数量UIT云存储解决方案8创新科存储技术有限公司监控中心1113TB纠删码（8+2）115.2TB10台360块计算方法如下：单台存储净容量＝4000GB×(36块盘)×0.8=115.2TB存储盘阵数量＝净容量÷115.2TB（单台设净容量）硬盘数量=存储盘阵数量×单台设备硬盘数注：为增加系统的高可用性，建议所有机箱满配硬盘；3.6性能设计3.6.1优化的检索性能在基于独立元数据控制器的NS9000云存储的方案中，由于实现了带外数据管理方式，从海量数据中定位某段视频的检索方法发生了变化，从传统的“应用索引存储设备本地文件系统子目录文件”检索方式，转变为“应用索引集群文件系统元数据索引对应数据块地址”快速索引检索方式，通过优化的元数据检索算法，大大提高了文件和视频检索性能，模拟测试显示在2000TB级的海量数据中，检索到任意一段视频的检索时间不大于100ms，检索性能在视频监控行业具备领先地位。3.6.2存储设备负载均衡NS9000云存储系统支持所有存储设备的并行化工作，支持选择不同的资源分配算法实现全局负载均衡和顺序方式工作，在负载均衡工作模式下，可以聚合所有存储设备的带宽，实现100Gbps以上的总聚合性能，同时，当任意一台存储设备故障，其它所有正常存储设备可以接管故障设备的业务数据，并重新进行负载均衡，支持存储性能线性扩展。3.7方案拓扑图在本方案中，XXX学校视频监控中心采用一套NS9000云存储系统负责保存UIT云存储解决方案9创新科存储技术有限公司前端视频数据，相比传统IP-SAN方案，NS9000云存储系统可以聚合所有存储设备容量为统一存储池，实现高性能并发录像与回放带宽、数据全局共享、后期在线扩展等优势，其网络拓扑图如下所示：图3-1监控中心云存储系统网络拓扑图前端高清摄像码流通过视频监控专网传输至集中监控中心，通过平台软件流媒体服务器转发至存储服务器，由存储服务器以标准POSIX接口写入NS9000云存储系统中，实现数据集中存储；在平台软件的统一调度下，通过流媒体服务器可以从NS9000云存储系统中检索出历史视频用于客户端回放。NS9000云存储系统通过元数据控制单元对所有存储节点的存储空间进行虚拟化整合，形成一个统一的大的虚拟存储池，最大可整合超过1000台存储节点，最大容量超过数千PB；NS9000云存储系统支持设备故障自动切换；支持容量动态扩展和动态分配；支持系统性能动态扩展；且云存储系统内部发生的设备故障冗余、节能切换、容量扩展等操作对应用完全透明。UIT云存储解决方案10创新科存储技术有限公司3.8方案优势NS9000云存储系统解决方案，具有如下优势：高可靠性，支持设备级N+N设备级故障冗余，在不额外增加存储设备的情况下，存储设备故障支持录像应用不中断。高性能，支持元数据与数据分离，数据路径与元数据路径独立，消除性能瓶颈，通过对所有存