秦梅君

蘭州理工大學(xué)建筑勘察設(shè)計(jì)院

探究基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控平臺(tái)

秦梅君

蘭州理工大學(xué)建筑勘察設(shè)計(jì)院

隨著通信、網(wǎng)絡(luò)和視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控和統(tǒng)一調(diào)度，其中云存儲(chǔ)技術(shù)的運(yùn)用又實(shí)現(xiàn)了視頻的集中存儲(chǔ)。在本案，筆者主要結(jié)合云存儲(chǔ)的相關(guān)知識(shí)，探究基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)，以期為實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的虛擬化提供技術(shù)支持。

云存儲(chǔ)；視頻監(jiān)控；設(shè)計(jì)

1 引言

目前，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)處在快速發(fā)展時(shí)期，且正向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和高清化方向發(fā)展。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，急需將云存儲(chǔ)技術(shù)引入視頻監(jiān)控中，即建立基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控平臺(tái)。其中，云存儲(chǔ)是一種基于云計(jì)算的技術(shù)，而云計(jì)算又是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物，即通過在資源池中布入計(jì)算任務(wù)來使應(yīng)用系統(tǒng)按需進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)等操作。針對(duì)云存儲(chǔ)，其可在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下匯集不同的存儲(chǔ)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)集中管理和數(shù)據(jù)共享，同時(shí)可對(duì)外實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)服務(wù)及存儲(chǔ)增值應(yīng)用等。據(jù)此，基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控平臺(tái)的研發(fā)可為用戶提供智能視頻分析與實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控等服務(wù)。

2 視頻監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)

在先進(jìn)性、規(guī)范性和可靠性原則的約束下，可將基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控平臺(tái)劃分為平臺(tái)管理服務(wù)、設(shè)備接入服務(wù)、云存儲(chǔ)服務(wù)等。

2.1 平臺(tái)管理模塊

平臺(tái)管理模塊的任務(wù)是管控整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的流程、驗(yàn)證用戶的操作權(quán)限、監(jiān)控平臺(tái)內(nèi)部服務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)及控制平臺(tái)級(jí)聯(lián)等。其中，針對(duì)處理數(shù)據(jù)請(qǐng)求，其操作步驟如下：請(qǐng)求數(shù)據(jù)命令經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通信模塊傳入命令處理模塊中；命令處理模塊先解析命令，再傳入主控模塊；設(shè)備信息管理模塊在主控模塊獲取數(shù)據(jù)后返回?cái)?shù)據(jù)；主控模塊將獲取的數(shù)據(jù)返回；命令處理模塊以返回的設(shè)備信息為依據(jù)合成數(shù)據(jù)命令；數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊傳至請(qǐng)求端。

2.2 設(shè)備接入模塊

設(shè)備接入模塊的任務(wù)是管理前端設(shè)備，比如參數(shù)設(shè)置、命令控制、故障診斷和狀態(tài)監(jiān)控等。在這一過程中，上述操作的實(shí)現(xiàn)依靠的是前端設(shè)備提供的通信協(xié)議或SDK。針對(duì)電流請(qǐng)求，其操作步驟如下：主控模塊將點(diǎn)流請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至媒體介入；媒體介入請(qǐng)求前端設(shè)備進(jìn)行視頻碼流；前端設(shè)備將視頻碼流返回；媒體介入將生成的URI返回至請(qǐng)求端。針對(duì)媒體流傳輸，其操作步驟如下：前端設(shè)備SDK將媒體流數(shù)據(jù)包回調(diào)至媒體接入，并再傳入傳輸協(xié)議棧；傳輸協(xié)議棧向一方請(qǐng)求客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)包。

2.3 云存儲(chǔ)服務(wù)模塊

云存儲(chǔ)服務(wù)的任務(wù)是向用戶提供所需的存儲(chǔ)與訪問服務(wù)。對(duì)于用戶而言，任一授權(quán)用戶可在任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下與云存儲(chǔ)建立連接，從而訪問云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。針對(duì)文件下載，其操作步驟如下：客戶端發(fā)出帶有文件信息的下載命令；主服務(wù)先解析下載任務(wù)，再傳至從服務(wù)；從服務(wù)將生成的URI經(jīng)主服務(wù)返回至客戶端；客戶端先連接從服務(wù)，再下載錄像文件。

3 視頻監(jiān)控云存儲(chǔ)

3.1 Hadoop分布式文件系統(tǒng)

Hadoop分布式文件系統(tǒng)的容錯(cuò)性極高，可在成本較低的計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)上高效運(yùn)行，同時(shí)Hadoop提供的讀寫數(shù)據(jù)具有較大的吞吐量，則可運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算量龐大的應(yīng)用數(shù)據(jù)，因此將Hadoop應(yīng)用在大規(guī)模的視頻監(jiān)控平臺(tái)上非常必要。Hadoop采用的是主從架構(gòu)及其集群包括若干Datanode和1個(gè)Namenode。其中，Namenode的任務(wù)是創(chuàng)建、刪除和存儲(chǔ)管理文件塊，同時(shí)可由Datanode進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)制文件塊。此外，Hadoop將每一個(gè)文件分為若干64MB的數(shù)據(jù)塊（最后一個(gè)數(shù)據(jù)塊除外），且在Datanode中，存儲(chǔ)文件的數(shù)據(jù)塊都有副本，這既可滿足容錯(cuò)的要求，又可保證數(shù)據(jù)的安全性，從而提高了基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控平臺(tái)的實(shí)用性和可靠性。

3.2 云存儲(chǔ)服務(wù)的統(tǒng)一調(diào)度

云服務(wù)器的主節(jié)點(diǎn)Master對(duì)每一子節(jié)點(diǎn)的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度，其中每一子節(jié)點(diǎn)都可承擔(dān)相應(yīng)的負(fù)載及可在子節(jié)點(diǎn)間動(dòng)態(tài)分配負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)均衡負(fù)載的目的。本案設(shè)計(jì)的基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控平臺(tái)，調(diào)度考慮的主要影響因素是從節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行性能，其中包括從節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)帶寬占用率、內(nèi)存與CPU使用率，即按下列公式加權(quán)計(jì)算上述因素的均值：L=a×A+b×B+c×C，其中，L-負(fù)載率；A-CPU使用率；B-內(nèi)存使用率；C-帶寬使用率；a、b、c的取值范圍為0-1。鑒于基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控平臺(tái)以CPU使用率和帶寬占用率對(duì)從節(jié)點(diǎn)效率的影響最大，則在設(shè)置參數(shù)時(shí)，a與c的權(quán)值應(yīng)取大值。

3.3 視頻存儲(chǔ)與回放

在云存儲(chǔ)服務(wù)的從節(jié)點(diǎn)上，可實(shí)現(xiàn)視頻的存儲(chǔ)與回放，即從節(jié)點(diǎn)可按圖2、3所示時(shí)序圖來處理視頻存儲(chǔ)與回放請(qǐng)求。

圖2 視頻存儲(chǔ)處理時(shí)序圖

圖3 錄像回放時(shí)序圖

4 結(jié)論

綜上，文案討論的是一種基于云存儲(chǔ)的視頻監(jiān)控平臺(tái)，具體介紹了該平臺(tái)的平臺(tái)管理服務(wù)、設(shè)備接入服務(wù)、云存儲(chǔ)服務(wù)和客戶端模塊設(shè)計(jì)，并針對(duì)其中運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)做了簡單說明。研究結(jié)果如下：一是智能設(shè)備接入技術(shù)的運(yùn)用可降低工作人員的工作強(qiáng)度；二是云存儲(chǔ)引領(lǐng)的是未來存儲(chǔ)的發(fā)展趨勢，其實(shí)現(xiàn)了虛擬化存儲(chǔ)，降低了存儲(chǔ)的壓力，提供了強(qiáng)大的存儲(chǔ)與共享功能?？傊拼鎯?chǔ)并非只是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)高效應(yīng)用。但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)云存儲(chǔ)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究還有待深入，以滿足海量視頻共享的需求。

[1]夏棟梁,王建璽,趙偉艇.云環(huán)境下基于多虛擬機(jī)的在線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制,2015(1):76～79.

[2]張承岫,李鐵鷹,王濱.基于云存儲(chǔ)的平安縣城公共安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù),2016(4):127～134.