摘要：随着通信行业的不断发展，越来越多的技术应用到地铁视频监视系统中，云存储技术就其中的一种，本文主要分析了云存储技术在地铁应用的特点优势，以及基于云存储技术的视频监视系统存储方案。
关键词：地铁、视频监视系统、云存储
1视频监视存储的发展
视频监视行业经历了模拟化、数字化、网络化三个阶段。视频监视存储的发展也经历了模拟存储VCR、数字存储DVR、网络存储NVR及IPSAN。网络存储的技术架构主要为DAS（直接附加存储）、NAS（网络附加存储）、SAN（存储局域网），DAS基本已经在视频行业被淘汰，NAS则提供文件级的数据访问和共享服务，SAN针对海量的面向数据块的数据传输。SAN又分为FCSAN与IPSAN，其中IPSAN是基于高速以太网的SAN架构，在视频监视行业广泛应用。
随着全国各地城市的地铁不断的建设，地铁出行成为了城市主要交通工具，地铁的快捷性和可靠性使得地铁客流量大幅增加。随着地铁反恐需求的不断提高，地铁视频监视系统的摄像机数量不断的增加，视频存储天数也从30天变为了90天。按照目前常规的1条地铁的建设规模来计算，假设高清摄像机采集的1080P图像需按不低于4Mb/s码流进行存储，保存时间为90天，每天按24小时录像，1条线20个车站，1个车站的摄像机按100路来配置，那么1条线的存储容量约为7.24PB，比传统存储容量大了三四倍。同时存储系统不仅要支持多路摄像头的监控数据的并发实时顺序写入，还要满足监控中心对同一数据源的多路并发随机读取，对于存储系统带宽、持续写性能、控制器处理性能要求很高。因此存储设备的大容量、高可靠性、高稳定性的需求将推动云存储技术在地铁视频监视领域的应用。
2视频监视云存储的概念
云存储是在云计算（cloud computing）概念上延伸和发展出来的一个新的概念，也是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能将网络中各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的系统。云存储系统的结构模型通常由4层组成，即存储层、基础管理层、应用接口层、访问层。
云存储又分为公有云、私有云和混合云。公有云通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云如阿里云、微软Azure、亚马逊AWS、华为云等。私有云是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。混合云则是公有云、私有云的混合利用，可以利用私有云的安全，将内部重要数据保存在本地数据中心。同时也可以使用公有云的计算资源高效工作。
在轨道交通地铁的视频监视系统搭建的云存储为私有云，私有云的侧重点与公有云的侧重点有很大区别，其中地铁视频监视系统更注重对云存储的存储层与基础管理层的技术优势，对于应用接口层和访问层的应用还处于探索阶段。
3云存储的优点及技术分析
云存储的管理方便，将所有的存储资源整合到一起形成虚拟存储池，提高了存储效率。云存储通过虚拟化技术按需分配存储空间，解决了存储空间的浪费，提高了存储空间的利用率。云存储通过负载均衡、故障冗余功能提高了存储的安全性。云存储扩容方便，通过规模效应和弹性扩展，能节省投资费用，降低运营成本。
上述云存储的优点主要是通过纠删码技术实现的。纠删码（erasure coding，EC）是一种数据保护方法，它将数据分割成片段，把冗余数据块扩展、编码，并将其存储在不同的位置，比如磁盘、存储节点（存储设备）或者其它地理位置。传统地铁视频监视系统采用RAID技术。RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而提高了硬盘的读写性能和数据安全性。云存储与RAID5、6两种存储技术的区别具体如下：
（1）纠删码的容错率可设定，可支持多个盘失效，例如设置1、2、3、4块盘失效。而RAID5只支持1个盘失效，RAID6只支持2个盘失效。
（2）纠删码可以磁盘为单位或以节点为单位组建，实现全局冗余，并不限于1台节点以内。而RAID5、6只能以1个节点内的若干磁盘为单位，不能跨节点组建。
（3）纠删码单节点不需要单独的热备盘。RAID5、6单节点需要至少1块的热备盘。
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（4）纠删码恢复数据的速度是RAID5、6的几十倍，因为纠删码是同时多块数据盘参与数据恢复。RAID5、6只有热备盘参与数据恢复。纠删码恢复时间短的缩短不仅能大大减少了数据恢复期间硬盘再次故障的可能性增加安全性，还能更快地投入使用满足公安部门调用录像的需求。
（5）纠删码的保护级别可以针对目录设置，重要的数据目录可以设置更高的保护级别以确保安全，RAID5、6所有数据的保护级别是相同的，RAID组一旦划分完不能够再调整。
纠删码技术应用在存储设备上，使得云存储设备的安全性和稳定性得到了很高的提升，可以从三个层面来深化理解视频监视云存储。
（1）RAID组内多块硬盘的云化
RAID组内多个硬盘之间可以实现云化，单个RAID组同时损坏多块硬盘后，视频录像仍然可读，保障了录像数据的安全性。而传统视频监视系统只可以实现1、2块硬盘损坏后，数据可读，但多块硬盘损坏后整个RAID组的硬盘数据全部丢失。
（2）RAID组间云化
单个节点（存储设备）内多个RAID组之间可以实现动态负载均衡，当1个RAID组出现故障，可以将其承载的视频业务自动迁移至其它正常的RAID组，保证视频业务不间断。而传统视频监视系统无法实现视频业务在RAID组间动态迁移。
（3）节点间的云化
多个节点之间可以实现动态负载均衡，当1个节点出现故障，可以将其承载的视频业务自动迁移至其它正常节点，保证视频业务不间断。而传统视频监视系统需要设置备用节点做N+1集群，且出故障业务迁移的效率低。
4云存储的架构
地铁行业的视频监视系统部署是分散式的，每个车站都是一个单独的地点。
存储设备的设置通常有两种方案：集中式存储与分布式存储。其中集中式存储将所有的存储设备集中设置在监控中心的机房，对于机房空间，承重、空调、供电等要求高，分布式将各站的视频数据存储在各站的本地机房，对于机房的空间、承重、供电要求低。因此地铁云存储方案推荐采用分布式方案。
地铁云存储在各车站设置1套云节点设备，节点设备可以由1台或多台设备组成，在监控中心设置1套云平台服务器及软件统一管理各节点设备。按照存储策略的不同，可以分为以下2种方案：
（1）各车站的存储数据负载均衡地存储在本线所有车站的节点设备或相邻几个车站的节点设备。此方式安全性很高，可以实现全线节点设备的冗余。当本站的节点损坏了，可以将其承载的视频业务自动迁移至其它正常车站节点。此方案对于地铁传输系统的带宽需求很大。传输需为视频监视系统预留10G带宽。
（2）在控制中心设置一套备用存储节点，各车站的存储数据负载均衡地存储在本站的节点设备。当本站的节点损坏了，可以将其承载的视频业务自动迁移至监控中心的备用存储节点。此方案与传统地铁视频监视的存储方案类似，对于传输系统的带宽需求小。传输需为视频监视系统预留预留1G带宽。
云存储的两种存储策略的可靠性及安全性都高于传统存储，因此具体采用哪种方案需要结合地铁传输系统的方案统一考虑。
5结束语
综上所述，随着通信技术的不断发展，更多云技术在地铁行业应用。云存储能将更多地应用于地铁视频监视系统，并满足客户对视频监视系统安全稳定可靠易管理等更多的要求。
参考文献：
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[3]余林琛 章巍 林强 许杰星 钟贝 RS纠删码在云存储中的应用[J].微电子学与计算机，2011（08）
论文作者:陈文
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签：节点论文; 视频论文; 地铁论文; 数据论文; 监视系统论文; 技术论文; 方案论文; 《基层建设》2018年第25期论文;