【文章內(nèi)容簡介】 的深入分析，本方案利用 cStor 云存儲和 JobKeeper 云 調(diào)度 技 術構(gòu)建統(tǒng)一的 cVideo 云視頻監(jiān)控管理平臺軟件，部署在標準 X86 服務器集群上， 通過對已有監(jiān)控資源的整合， 實現(xiàn)海量高清視頻監(jiān)控的 數(shù)據(jù)存儲和智能 處理 。 網(wǎng)絡架構(gòu) 網(wǎng)絡拓撲 針對山東省的實際情況， 多級 cVideo 云視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，分級管理和部署。 以街道派出所為單位，初期擬定每個所部署一臺“ minicloud”（“ minicloud”迷你云微型數(shù)據(jù)倉庫將在下面的章節(jié)中進行詳細描述），用于視頻數(shù)據(jù)的保存，從區(qū)級到 市級 再到省 級分別部署 cVideo 系統(tǒng) ， cVideo 系統(tǒng)的架構(gòu)會在 中進 行具體描述 。 。 整個“平臺”構(gòu)建于 公安 網(wǎng)之上，其中，省級中心處于核心地位，部署元數(shù)據(jù)服務器， 用 以統(tǒng)一管理元數(shù)據(jù)信息，各派出所則使用“ minicloud”中的三個互為冗余的節(jié)點擔當存儲節(jié)點的角色。“平臺”遵循“就近接入、本地存儲、中心統(tǒng)籌、權(quán)限管理”的方針，隨著存儲容量需求的增加，只需在容量不足的派出所增加存儲節(jié)點（服務器）即可，十分方便 。而區(qū) 縣 級 和市級 主要負責對區(qū)域視頻的匯聚和處理，部署 cVideo 系統(tǒng) ，并將處理后得到的信息提供給各 上層 應用服務。 cVideo 云視頻監(jiān)控平臺針對省級的建設方案采用多級部署的方 式 ， 大致 拓撲如下圖所示： 山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 9 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 圖 21 cVideo 多級部署概要圖 初步預計每個派出所 需要存儲 的監(jiān)控攝像機 按 100 路左右，平均碼流按2Mbps 計算，則存放半個月需要的存儲容量約為： 2 / 8 * 3600 * 24 * 15 *100 = “ minicloud”是由三臺服務器所組成的小型云平臺，能夠存儲的總?cè)萘繛椋? 9 * 3 * 3 = 81TB 為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，對數(shù)據(jù)進行 1： 1 備份后，可用容量為： ，可以滿足初期的需求。隨著使用和前端設備的增設，容量需求會愈發(fā)增加，這時我 們同樣提供了機架式的擴展方案，當存儲容量不足時，只需在“ minicloud”下新增存儲節(jié)點（服務器），系統(tǒng)容量會自動增加，實現(xiàn)擴容十分方便。 山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 10 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 前端監(jiān)控設備所采集到的視頻數(shù)據(jù) 保存在所屬的“ minicloud”中，或經(jīng)過接入服務器，接 入所屬區(qū)級的 cVideo 監(jiān)控平臺中進行管理和處理， 各級客戶端訪問相應中心服務器，按需操作和調(diào)控。云處理服務器提供空前的數(shù)據(jù)處理能力，提供諸如視頻轉(zhuǎn)碼、內(nèi)容識別等海量數(shù)據(jù)的處理支持。查看歷史視頻時，接入云存儲遵守分區(qū)接入、分局接入和就近接入原則，考慮到突發(fā)事件會致使查看視頻記錄的人員 增多，分布式部署可以很好地緩解接入壓力。 社會資源接入的安全機制 考慮到 今后肯定要逐步將全省 110 萬路攝像機都接入到“平臺”進行統(tǒng)一的調(diào)度管理，這就必須要考慮 公安網(wǎng) 和 社會公網(wǎng)之間安全性和保密性的問題，cVideo 監(jiān)控平臺在實際布設過程中，建議 遵循跨網(wǎng)絡必須經(jīng)過網(wǎng)閘 和 緩沖資源池的規(guī)則，示意圖如下： 圖 22 cVideo 網(wǎng)絡隔離概要圖 本次建設的 “ 平臺 ”將作為二期平臺，構(gòu)建 于 公安網(wǎng)之上 ， 在與一期平臺平穩(wěn)過度對接的同時，確保高度的安全性 及視頻的實時性。 對于 今后 社會 資源 公網(wǎng)中的監(jiān)控前端設備，納入 “ 平臺 ” 管理 ，需要考慮到安全因素和流量等多方面的問題，不建議通過網(wǎng)閘直接將社會資源接入公安網(wǎng)，最主要的原因有兩個：一是只經(jīng)過了一層網(wǎng)閘，雖然在一定程度上保證了安全性，但是級別不是很充分；二是社會資源攝像頭的數(shù)量驚人，而網(wǎng)閘在保證安全性的同時卻犧牲了性能，通過網(wǎng)閘的帶寬受到了嚴重限制 ，無法實現(xiàn)利用網(wǎng)閘將社會資源全部納入公安網(wǎng)中。因此，我們提出了緩沖資源池的建議，對安全性和傳輸山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 11 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 帶寬進行了雙重保障，其大致架構(gòu)如下圖所示： 圖 23 社會資源接入建議架構(gòu)圖 假設途中 網(wǎng)段為社會資源網(wǎng)， 網(wǎng)段為公安網(wǎng)，在中間加入緩沖資源池（ 網(wǎng)段），該部分可租用電信運營商的機房和帶寬，作為過渡層，一方面對社會資源進行收集匯總、存儲分析，另一方面利用軟件防火墻和運營商的安全機制進行了第一次的安全保障。之后再通過交換機和網(wǎng)閘轉(zhuǎn)接如公安網(wǎng)，期間網(wǎng)閘提供了第二次安全保障。其次，對于公安網(wǎng)用戶來說，社會資源的接入完全是按需的，只有當有需求時，才會通過網(wǎng)閘將社會資源中的實時視頻流或者 歷史存儲資料調(diào)取到公安網(wǎng)中，而在絕大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)僅僅是停留在了緩沖資源池中，不會對網(wǎng)閘造成很大的壓力。 但 另 一方面，一旦 進行 了 網(wǎng)閘設置 ， 勢必會對帶寬有所限制，因此為了保證網(wǎng)絡互聯(lián)互通的同時，保證系統(tǒng)的安全性需對視頻數(shù)據(jù)進行云轉(zhuǎn)碼傳輸。由于視頻轉(zhuǎn)碼計算量很大，單一的計算機不可能實現(xiàn)整個監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的攝像頭實時視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)碼。 cVideo 研發(fā)了云端轉(zhuǎn)碼技術，將視頻轉(zhuǎn)碼計算放 到 云端 （即緩沖資源池） ，實現(xiàn)整個系統(tǒng)內(nèi)的實時視頻轉(zhuǎn)碼，以滿足用戶對不同分辨率，不同碼流，不同終端的使用需求。 山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 12 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 圖 24 轉(zhuǎn)碼前 后視頻對比 視頻接入模塊首先將不同廠家的前端設備接入進來，對于支持 RTSP 的采集設備，我們利用標準的流媒體協(xié)議接口實 現(xiàn)視頻和音頻數(shù)據(jù)的傳輸。對于不支持RTSP 的采集設備，我們利用設備廠商提供的 SDK 進行接入。然后在 cProc 云計算平臺上利用高效的轉(zhuǎn)碼技術，將采集到的高清視頻信號解碼后再重新編碼，在滿足用戶需求的同時降低對網(wǎng)絡帶寬的消耗。同時將轉(zhuǎn)碼后的視頻流推送給流媒體服務器分發(fā)出去。 圖 25 云轉(zhuǎn)碼流程 軟件架構(gòu) 平臺架構(gòu)圖 如下圖所示， cVideo 云視頻監(jiān)控平臺是部署于標準 X86 服務器上的軟件平臺， 主要由七個 子系統(tǒng) 組成：前端設備、接入 系統(tǒng) 、處理 系統(tǒng) 、存儲 系統(tǒng) 、流媒體服務器、中心 調(diào)度系統(tǒng) 和客戶端 。 這七個模塊既相互獨立，又協(xié)調(diào)統(tǒng)一，共同對外提供服務 。 山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 13 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 圖 26 cVideo 平臺模塊 架構(gòu) 圖 前端設備 前端設備在中心服務器的調(diào)度下進行信息采集，以 RTSP 的形式傳輸給存儲 /處理服務器集群 ，或者以 SDK 的形式傳輸給接入服務器 。 (前端設備包括：模擬攝像機、網(wǎng)絡攝像機、卡口設備、第三方平臺等 ) 接入服務器 整合各種前端設備，將不同廠家不同平臺的前端設備通過 RTSP 標準流媒體協(xié)議 或者 SDK 私有協(xié)議 的方式接入本 系統(tǒng) ，以實現(xiàn) 對 多種前端攝像機 和 已有平臺的統(tǒng)一接入，供本平臺內(nèi)其他模塊統(tǒng)一調(diào)用 ， 并以輪詢的方式監(jiān)聽前端設備，如有異常則產(chǎn)生報警信號 。 山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 14 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 中心服務器 平臺的核心控制部分，實現(xiàn)了與客戶端的信令交互、通過 JobKeeper 云調(diào)度系統(tǒng)來 調(diào)度云集群節(jié)點處理各項任務、 并實現(xiàn) 對整個平臺的統(tǒng)一管理和監(jiān)控。 a） 用戶管理功能：根據(jù)用戶信息表，管理用戶登錄、用戶的權(quán)限，可以管理用戶信息、增刪用戶等。 b） 前端信息采集設備管理功能：根據(jù)攝像機和用戶的權(quán)限，管理當前用戶所能涉及的前端設備狀態(tài)、節(jié)點運行狀態(tài)，并進行實時的更新。 c） 與用戶和前端設備的信息交互功能：更新前端信息，并根據(jù)客戶需求進行對前端 設備調(diào)度，以及對 JobKeeper 的任務分發(fā)。同時，進行信息數(shù)據(jù)的處理，以完成整個平臺的調(diào)度工作。 d） 對服務器集群進行統(tǒng)一的調(diào)度管理，獲取每臺機器的運行狀態(tài)。根據(jù)機器的運行狀態(tài)進行自動調(diào)度和部署，負載均衡，提高機器的使用率，進而提高服務器的梳理效率。 e） 解決服務器集群信息處理的冗余狀態(tài)，查錯排錯，保證系統(tǒng)的無人值守、自動生長的高效性。 存儲服務器集群 使用 cStor 云存儲系統(tǒng)，提供統(tǒng)一的存儲資源池，用以存儲關鍵數(shù)據(jù)，提供歷史視頻的回看以及相關數(shù)據(jù)的下載服務。同時，支持網(wǎng)絡掛載盤符的模式，以滿 足整個平臺中其他模塊的存儲需求。 處理服務器集群 大致可以分為接入分析、數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分發(fā)三個子模塊，主要負責對完成對接入視頻的各項處理任務，諸如：內(nèi)容識別、實時轉(zhuǎn)碼、 錄像存儲 等，再將處理好的結(jié)果發(fā)送至流媒體服務器 和存儲服務器 。 山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 15 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 流媒體服務器 以流媒體服務器的形式對外提供標準的 RTSP 流媒體服務，用戶根據(jù)相應的流媒體 RTSP 地址，即可實時地獲取系統(tǒng)處理完后的實時視頻數(shù)據(jù)，以供監(jiān)控和遠程訪問。 采用虛擬 IP 技術，備份冗余機制，針對公網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)不同的訪問需求提供不同的碼流推送。 客戶端 支持 Windows、 Linux、 iOS、 Android 等主流操作系統(tǒng)，提供 B/S 和 C/S 架構(gòu)客戶端，控制視頻解碼上墻等，實現(xiàn)與用戶的直接交互。 平臺聯(lián)動調(diào)度 按 節(jié)中所說的架構(gòu)，在實際應用中，經(jīng)常會出現(xiàn)跨級的聯(lián)動調(diào)度問題，下圖展示了 cVideo 云視頻監(jiān)控平臺多級聯(lián)動調(diào)度的流程。 ? 上級中心總平臺的接入服務器和下級子平臺的中心服務器信令交互，上級平臺的接入服務器相當于下級平臺的一個超級管理員用戶?？偲脚_通過接入服務器登陸到子平臺，從而進行獲取設備列表、獲取設備信息、云臺控制、獲取流地址等操作 。 ? 上下級平臺的設備管理、用戶管理、日志管理等功能相互獨立，下級平臺和第三方平臺對“平臺”的用戶不可見，用戶可以透明地訪問各平臺的前端監(jiān)控設備資源（可以知道設備是屬于哪個平臺、哪個部門的，但不能直接登陸到下級平臺或第三方平臺）。在“平臺”用戶視角，相當于所有下級平臺和第三方平臺的設備都是直接部署在此綜合的云平臺之上。 山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 16 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 圖 27 多級部署上級視頻數(shù)據(jù)流對接 如上圖所示，如果是上級中心總平臺用戶想查看某前端攝像機的實時視頻，那么，該用戶首先通過客戶端或瀏覽器登陸平臺，隨后發(fā)出對某路視頻的監(jiān)控請求，中心調(diào)度系 統(tǒng)會根據(jù)數(shù)據(jù)庫里的攝像機設備信息將任務經(jīng)由接入服務器發(fā)送給政務專網(wǎng)的中心調(diào)度系統(tǒng)，由其調(diào)度相應接入、處理服務器進行進入和轉(zhuǎn)發(fā)處理。該視頻流經(jīng)過子平臺流媒體服務器轉(zhuǎn)發(fā)至總平臺，客戶端得到該地址即可播放出實時視頻流。 如果此時子平臺的用戶也想監(jiān)控上述該路的實時視頻，在請求該路監(jiān)控時，子平臺的中心服務器會自動發(fā)現(xiàn)該監(jiān)控任務已由總平臺用戶發(fā)起過，只要經(jīng)過總平臺中心控制的許可，便可立即將流媒體服務器推送地址反饋給客戶端，子平臺用戶的客戶端則直接可以播放出該路實時視頻流。如下圖所示： 山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 17 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 圖 28 多級部署下級視頻數(shù)據(jù) 流對接 平臺 部署策略 針對 山東省的實際情況，在之前的規(guī)劃和管理過程中，部分區(qū)域已經(jīng)實現(xiàn)了按區(qū)縣為單位對現(xiàn)有視頻做了集中管理和存儲，而另一些則是完完全全的“信息孤島”狀態(tài)。在“平臺”的實施部署過程中，需要充分考慮到這些因素，以“不重建、多復用”為主旨，充分利用已有的平臺和系統(tǒng)，實現(xiàn)對異構(gòu)的監(jiān)控體系的統(tǒng)一管理。 區(qū)縣未集中處理的視頻 對于區(qū)縣沒有集中處理的視頻，“平臺”會按照 章節(jié)中的部署規(guī)則，給每個派出所部署一套 minicloud，用其本地化保存視頻數(shù)據(jù)，并接受省廳中心的直接管理，同時 提供給上層應用和服務的支撐。 山東省警務云計算平臺視頻資源整合方案 18 / 99 南京云創(chuàng)存儲科技有限公司 2020/12/3 區(qū)縣已集中管理的視頻 對于區(qū)縣已經(jīng)集中管理過的視頻，“平臺”則不會對該區(qū)域及其下屬派出所新建設備，而是與該系統(tǒng)交互，通過其 SDK 進行對接和信息交互，獲取需要的管理信息及視頻流。從用戶的角度而言，呈現(xiàn)在面前的只是單純的一個個獨立的攝像機，用戶不必關心前端的攝像機具體是從我們部署的 minicloud 中傳輸過來的，亦或是從已有區(qū)縣系統(tǒng)中傳輸過來的，“平臺”已經(jīng)將中間過程透明化，以更貼近用戶的使用習慣。 與科達一期平臺的關系 根據(jù)架構(gòu)的描述，可以