视频监控存储系统研究与实现

来源 :中国航天第二研究院 航天科工集团第二研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mm315
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近几年来,视频监控技术在安防监控、道路监控等领域的应用越来越广泛,随着数字流媒体技术的发展和进步,视频数据采集设备逐渐向网络化和高清化转变,相应的用于视频流存储的后端监控存储系统也从DVR(Digital Video Recorder)等模拟视频存储设备逐渐演变为NVR(Network Video Recorder)、IP存储阵列等网络视频存储设备。随着监控组网和高清摄像头部署数量的不断增长,由IP存储阵列构建的存储区域网(Storage Area Network,SAN)得到广泛应用,以此来满足视频流码率和视频流路数增长带来的挑战。相对于文件、图片、数据表等应用数据,视频监控数据具有数据量大,有序,同时对时间高度依赖的特性,对应的视频监控存储系统需具备高吞吐率、实时响应、持续服务和按时分段检索的特点。现有基于文件系统构建的流媒体存储系统由于存储效率低、检索延迟大、并发能力受限的问题难以满足高清网络视频监控的需求。  本文在研究现有视频监控存储技术的基础上,针对监控系统中视频数据的特性,结合视频监控应用对视频存储的需求,提出了一种视频监控数据的流存储解决方案,避免了现有基于文件系统的存储方案的弊端,提高了视频监控存储系统的存储效率和检索精度,主要研究内容如下:  针对视频数据量大、有序和与时间高度相关的特点,采用“时间索引+块数据”的方式对视频数据进行组织,数据读写在裸盘上进行,不再由操作系统和文件系统管理,彻底避免了由于文件系统原因而导致的数据碎片和录像丢失问题,视频数据的时间索引结构提高了历史录像的检索精度和效率;  针对网络视频监控应用中多路视频流存储时的并发写入控制问题,采用“单线程非阻塞I/O复用”技术和“乒乓缓冲”机制,能够有效的避免了多路视频流并发写入时的阻塞现象;  在研究视频监控系统中流媒体转发服务器的时钟漂移问题造成视频数据存储时造成的时间标识“乱序”现象的基础上,采用基于两级索引的回馈定位技术,避免了时钟漂移问题带来的基于时间的历史录像检索时的检索遗漏问题,提高了系统对服务器钟差的容错能力。  系统实现和测试表明:相对于多线程编程模型,本系统采用的I/O复用模型能够有效减少多路视频流并发写入时的阻塞现象;在录像数据检索耗时方面,在存储规模扩大时,相比较ext3文件系统存储方案具有一定的优化。
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