隨著流媒體技術(shù)的發(fā)展,其應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)展。特別是在視頻監(jiān)控領(lǐng)域,高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展,對實(shí)時視頻流媒體的存儲提出了新的挑戰(zhàn)。

    實(shí)時流媒體存儲的主要特點(diǎn)是以“持續(xù)寫入”為主,以“隨機(jī)讀出”為輔,與傳統(tǒng)的廣播電視音像資料存儲系統(tǒng)和文件系統(tǒng)應(yīng)用有著明顯的區(qū)別。

    1、引言

    基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控存儲系統(tǒng)的存儲介質(zhì)主要由磁盤陣列和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成,根據(jù)其結(jié)構(gòu),可分為直連式存儲(DAS)、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(NAS)和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)。

    DAS是以服務(wù)器為中心的存儲系統(tǒng),在視頻數(shù)量較多時,其響應(yīng)能力下降比較嚴(yán)重,在大規(guī)模流媒體存儲系統(tǒng)中很少采用。

    NAS是直接連接在網(wǎng)絡(luò)上的存儲系統(tǒng),是一種專用的存儲服務(wù)器,通常采用CIFS和NFS協(xié)議,提供文件系統(tǒng)服務(wù)。NAS系統(tǒng)具有較好的網(wǎng)絡(luò)共享能力,部署靈活,管理簡單。但在大量網(wǎng)絡(luò)并發(fā)傳輸持續(xù)數(shù)據(jù)時性能可能會顯著下降。

    SAN是一種專用的存儲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),提供統(tǒng)一的塊級存儲,所有存儲設(shè)備可以集中管理,支持完善的冗余備份功能。SAN可以是交換式網(wǎng)絡(luò),也可以是共享式網(wǎng)絡(luò)。FC-SAN的最大缺點(diǎn)是成本昂貴,限制了它的廣泛應(yīng)用。iSCSI的出現(xiàn),提供了低成本SAN(IPSAN),促進(jìn)了SAN的應(yīng)用和發(fā)展。

    網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對流媒體的存儲需求特點(diǎn)可以概括為:大容量、高性能、高可靠性、部署靈活、低成本。研究表明,iSCSI性能要明顯優(yōu)于NFS/CIFS[1,2],采用iSCSI協(xié)議的IPSAN產(chǎn)品非常適合網(wǎng)絡(luò)流媒體存儲應(yīng)用。

    2、iSCSI簡介

    iSCSI(internetSCSI)[3]就是SCSIOverIP,將SCSI協(xié)議封裝在IP數(shù)據(jù)包中,在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸Block級I/O數(shù)據(jù)。目的是為了用IP協(xié)議將存儲設(shè)備連接在一起。通過在IP網(wǎng)上傳送SCSI命令和數(shù)據(jù),ISCSI推動了數(shù)據(jù)在網(wǎng)際之間的傳遞,同時也促進(jìn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離管理。由于其出色的數(shù)據(jù)傳輸能力,ISCSI協(xié)議被認(rèn)為是促進(jìn)存儲區(qū)域網(wǎng)(SAN)市場快速發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。因?yàn)镮P網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用,ISCSI能夠在LAN、WAN甚至internet上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,使得數(shù)據(jù)的存儲不再受地域的限制。

    iSCSI協(xié)議定義了在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送、接收Block(塊)級的存儲數(shù)據(jù)的規(guī)則和方法。ISCSI技術(shù)的核心是在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸SCSI協(xié)議,用TCP/IP報文、iSCSI報文封裝SCSI協(xié)議,使得SCSI命令和數(shù)據(jù)可以在普通以太網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸。iSCSI在以太網(wǎng)上傳輸?shù)姆庋b結(jié)構(gòu)如圖1所示。硬盤,配置RAID5,千兆網(wǎng)連接。

如圖1

    iSCSI遵循SCSI協(xié)議的客戶機(jī)-服務(wù)器體系結(jié)構(gòu),客戶端稱為Initiator(發(fā)起端),服務(wù)器端稱為Target(目標(biāo)端)。

    發(fā)起端將SCSI命令和數(shù)據(jù)封裝到TCP/IP包,經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸,目標(biāo)端收到TCP/IP包之后,將其解包獲得SCSI命令和數(shù)據(jù)并執(zhí)行,完成之后將返回的SCSI命令和數(shù)據(jù)封裝到TCP/IP包中再傳送回發(fā)起端。整個過程對用戶是透明的,使用遠(yuǎn)端的存儲設(shè)備就象訪問本地的SCSI設(shè)備一樣。

    Initiator可以使用軟件或硬件實(shí)現(xiàn),通常以軟件實(shí)現(xiàn),作為操作系統(tǒng)內(nèi)核驅(qū)動的一部分,使用現(xiàn)有網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,通過編程實(shí)現(xiàn)。Windows系統(tǒng)自帶Initiator軟件,Linux系統(tǒng)下存在多種開源的Initiator軟件,包括Core-iSCSI、Open-iSCSI、UNH-iSCSI等。

    iSCSI Target一般指專門的連接網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備,也可以是運(yùn)行相應(yīng)Target軟件的通用計(jì)算機(jī)�，F(xiàn)在有眾多的存儲設(shè)備提供商可以提供商用IPSAN設(shè)備,當(dāng)然也有象Openfiler、UNH-iSCSI等構(gòu)建在Linux系統(tǒng)上的開源iSCSI Target軟件。作為研究用途,軟件設(shè)計(jì)人員完全可以參考iSCSI RFC文檔自行開發(fā)iSCSI Target軟件[4,5]。

    3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)