存储系统在视频监控领域中的应用
作者：Sean Lin
随着平安城市等项目的推动，国内的安防领域近年来得到了快速发展，在过去几年内一直保持每年20%的增长速度。视频监控作为安防的核心部分也随之迅速兴起。相较于传统的模拟监控，数字监控以其高质量的图像、方便的传输和管理在视频监控中的地位正日益凸显，同时，也对视频监控系统的各个环节提出了挑战。
视频监控系统一般可以分为采集、传输、存储显示以及控制系统几部分。随着视频数字化和高清化的趋势，视频数据量突飞猛进，对存储提出了更高要求，主要体现在以下几个方面：
1．容量
一般视频监控中的存储容量要求需要考虑单路视频流码率、可同时接入的视频流数目以及视频需要保留的周期。由于高清摄像头的普及，单路视频流码率大大提高，视频监控设备特别是摄像头接入数较多的设备存储容量要求也水涨船高。在磁盘单盘最大容量一定的前提下，需要视频监控存储设备具备连接更多本地磁盘及磁盘柜扩展端口的能力。
2．速度
视频存储需要同时兼顾将视频流本地存储到本地磁盘和将历史视频数据从磁盘中读取出来供回放显示。在视频码率不断提升的今天，视频存储系统的存取速度要求也大大提高。
3．冗余
现今视频监控市场上，RAID冗余支持已经成了中高端视频监控设备的标配，越来越多的中低端产品也开始支持这一特性。一般视频监控设备中RAID有两种实现方式：一是采用硬件RAID卡，二是采用软件RAID（例如LinuxSoftRAID）。前者性能较好，但成本较高；后者不需要硬件成本但受限于CPU计算能力，通常性能较低。有一些处理器平台支持RAID硬件加速引擎，可以对软件RAID栈提供加速，在不增加硬件成本的前提下大大提升软件RAID的性能，不失为一种非常适合的RAID方案。
视频监控存储设备方案包括集成度较高的嵌入式解决方案和以x86架构为基础的高端方案。在传统的嵌入式方案中高度集成的SoC具备网络接入、音视频解码和后端SATA端口接入等一系列功能，设备制造商可以用单芯片构造出低端的视频监控存储产品。但其弊端是CPU处理能力不强，后端接入端口数有限。如果设备制造商希望接入更多存储磁盘或者加入RAID冗余功能，必须外加SATA控制器或者RAID控制卡。而以x86架构为基础的高端视频监控方案中，由于后端接入端口数有限，必须外加SATA控制器，如有磁盘柜扩展要求则需要SASHBA控制卡。以x86架构为基础的视频监控方案性能最高，但是其成本也非常昂贵，市场上只有少数厂商的高端产品采用此类方案。
那么有没有一种视频存储方案能够兼顾存储性能和成本呢？答案是肯定的。PMC-SIERRA作为传统的存储芯片制造商占据了企业级存储芯片市场的大半壁江山，其SAS/SATA控制器和扩展器芯片被诸如HP、IBM、EMC和NetApp等各大服务器及存储产品制造商广泛采用。在存储行业和技术上的深厚积累使其在视频监控存储方案中也同样大有作为。比如PMC-SIERRA新近推出的PM8088就是一款特别针对视频监控存储特点优化的存储SoC。PM8088具备基于Linux系统的高性能多核处理器，提供包括bootloader，Linux内核，平台驱动等在内完整SDK以确保客户应用程序平滑移植。在存储容量方面，PM8088SoC提供了多达24端口的本地SAS/SATA端口，无需任何扩展芯片即可连接24块4TB容量磁盘提供多达96TB的本地存储空间，更可多级连接磁盘扩展柜。在读写速度上，借助PMC企业级存储架构的优势，PM8088后端磁盘读写速度超过每秒1G Byte。企业级RAID硬件加速引擎与Linux SoftRAID栈无缝衔接以提高70% RAID 5/6处理速度。客户只需通过PCIe端口连接网络芯片即可构建完整的端到端视频存储方案，完美兼顾了性能、成本以及功耗的要求。PM8088方案已为国内领先安防设备公司所采纳，基于该方案的视频监控产品投放市场以来获得了客户一致好评。
