隨著網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)的成熟，視頻監(jiān)控開始從安防、銀行、交通、通信等原有的呈現(xiàn)“孤島”形式的個別領(lǐng)域向互聯(lián)互通、運營級視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)等多領(lǐng)域延伸。視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)快速發(fā)展，已展現(xiàn)出系統(tǒng)化、規(guī)?；奶卣?，現(xiàn)有運行模式所固有的技術(shù)缺陷正在或即將成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。首先是媒體分發(fā)機制，是否具備高效的媒體分發(fā)機制將成為判斷視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)劣的一項重要指標;其次海量視頻數(shù)據(jù)的存儲問題，是否具備可以滿足海量視頻數(shù)據(jù)安全合理進行存儲的結(jié)構(gòu)，關(guān)系到系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行;其他還有并發(fā)調(diào)度問題，業(yè)務(wù)融合問題，用戶控制和業(yè)務(wù)管理的分級問題，多種業(yè)務(wù)策略下的實時計費問題等。C3M-Video平臺可應(yīng)對超大規(guī)模的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具有靈活的可擴展性，彈性的業(yè)務(wù)能力，以服務(wù)的形式向平臺用戶提供各種業(yè)務(wù)，在支持專有行業(yè)領(lǐng)域的視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上，同時支持面向公眾的運營性業(yè)務(wù)。

　　C3M-Video平臺關(guān)鍵技術(shù)介紹

　　云計算

　　云計算是分布式計算、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大規(guī)模資源管理等技術(shù)的融合與發(fā)展，涵蓋了數(shù)據(jù)中心管理、資源虛擬化、海量數(shù)據(jù)處理、計算機安全等重要問題。云計算是一種新型計算模式，也是一種新型的計算機資源組合模式，更代表著一種創(chuàng)新的業(yè)務(wù)模式。云計算是一個快速發(fā)展的新概念，目前還沒有統(tǒng)一的定義。Buyya 等人從面向市場的角度認為云計算是由一組內(nèi)部互連的虛擬機組成的并行和分布式計算系統(tǒng), 系統(tǒng)能夠根據(jù)服務(wù)提供商和客戶之間協(xié)商好的服務(wù)等級協(xié)議動態(tài)提供計算資源。Wang Lizhe等人從云計算系統(tǒng)應(yīng)該具有的功能角度給出了科學(xué)云計算系統(tǒng)的定義，指出云計算系統(tǒng)不僅能夠向用戶提供硬件服務(wù)HaaS( hardware as a service)、軟件服務(wù)SaaS( software as a service)、數(shù)據(jù)資源服務(wù)DaaS( data as a service), 而且還能夠向用戶提供能夠配置的平臺服務(wù)PaaS ( platform as a service)，因此用戶可以按需向云計算平臺提交自己的硬件配置、軟件安裝、數(shù)據(jù)訪問需求。

　　云計算可以按需提供彈性資源，它的表現(xiàn)形式是一系列服務(wù)的集合。結(jié)合當前云計算的應(yīng)用與研究，其體系架構(gòu)可分為核心服務(wù)、服務(wù)管理、用戶訪問接口3 層，如圖1 所示。核心服務(wù)層將硬件基礎(chǔ)設(shè)施、軟件運行環(huán)境、應(yīng)用程序抽象成服務(wù)，這些服務(wù)具有可靠性強、可用性高、規(guī)?？缮炜s等特點，滿足多樣化的應(yīng)用需求。服務(wù)管理層為核心服務(wù)提供支持，進一步確保核心服務(wù)的可靠性、可用性與安全性。用戶訪問接口層實現(xiàn)端到云的訪問。

　　云計算系統(tǒng)可以根據(jù)它提供服務(wù)的層次進行分類, 主要有提供平臺服務(wù)的系統(tǒng)(platform as a service, PaaS)、提供軟件服務(wù)的系統(tǒng)(software as a service, SaaS) 和提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(infrastructure as a service, IaaS )的系統(tǒng)。云服務(wù)一般是以web服務(wù)的形式來實現(xiàn)的。在云中服務(wù)的組織和協(xié)同可以在面向服務(wù)的架構(gòu)中進行管理。在SOA架構(gòu)下的云服務(wù)可以部署在各種分布式平臺上, 也可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問各種服務(wù)。[nextpage]

　　SOA技術(shù)

　　IBM 將SOA 定義為: “SOA 是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應(yīng)該獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互”

　　SOA 包括服務(wù)提供者、服務(wù)用戶、服務(wù)中心三個實體。服務(wù)用戶是發(fā)起服務(wù)請求的實體，向服務(wù)中心查找需要的服務(wù)，然后綁定相應(yīng)服務(wù)提供者獲得需要的服務(wù)功能; 服務(wù)中心為服務(wù)提供者提供注冊服務(wù)，為服務(wù)用戶提供服務(wù)查詢，并將選擇的服務(wù)提供者的服務(wù)授權(quán)給服務(wù)用戶; 服務(wù)提供者將服務(wù)注冊到服務(wù)中心，并根據(jù)服務(wù)用戶請求執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)功能。SOA 是一種特別適合分布式計算環(huán)境中動態(tài)地描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和調(diào)用的一種架構(gòu)，可以借助現(xiàn)有的應(yīng)用來組合產(chǎn)生新服務(wù)，為用戶提供更好、更靈活的應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)流程。

　　SOA 架構(gòu)被認為是目前企業(yè)級信息系統(tǒng)可靠和高效的建模思想和軟件構(gòu)建方法，通過模塊化、集成化、動態(tài)組裝，使得系統(tǒng)的重用性、可靠性、可擴展性和開發(fā)速度大大提高。因此，這種架構(gòu)能夠讓組織快速地構(gòu)件和部署新的應(yīng)用程序和服務(wù)，以及根據(jù)組織的需要使用任意的內(nèi)部和外部服務(wù)的組合。

　　SOA技術(shù)與云計算的結(jié)合

　　云服務(wù)一般是以Web服務(wù)的形式來實現(xiàn)的。在云計算系統(tǒng)中的組織和資源可以在面向服務(wù)的架構(gòu)中進行管理。在SOA架構(gòu)下的云服務(wù)可以部署在各種分布式平臺上, 也可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問各種服務(wù)。近年來SOA 得到了相當廣泛的關(guān)注, 但它并不是一個新概念。早期一些基于網(wǎng)絡(luò)的SOA 的例子有RPC、DCOM 和ORBs( object request brokers) 等, 近期的網(wǎng)格計算都是基于SOA的架構(gòu)和解決方案。

　　SOA架構(gòu)能夠提供支持分布式系統(tǒng)和多代理系統(tǒng)的開發(fā)的工具，并以此構(gòu)建云計算環(huán)境。采用SOA技術(shù)對云服務(wù)進行集成和組合，可構(gòu)成能解決特定業(yè)務(wù)問題的可重用的解決方案，基于該解決方案的共享和重用能夠簡化云服務(wù)的集成和組合問題?；诜?wù)的云計算框架主要由三種角色組成：服務(wù)提供者、服務(wù)消費者和服務(wù)代理。基于SOA的云計算框架模型如圖2所示。

　　1. 服務(wù)提供者：是網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點，它為那些軟件服務(wù)(執(zhí)行一組具體操作)的接口提供了訪問服務(wù)。服務(wù)提供者節(jié)點提供了對業(yè)務(wù)系統(tǒng)、子系統(tǒng)和組件的訪問服務(wù)。由于服務(wù)提供者需要同時為Internet 上若干的消費者提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，所以需要服務(wù)提供者具有相當強的計算能力，故這里采用云結(jié)構(gòu)來對外提供服務(wù)。

　　在面向服務(wù)的云計算結(jié)構(gòu)中服務(wù)提供者共分為4層：云計算應(yīng)用接口層、云服務(wù)管理層、云服務(wù)虛擬機層、云資源服務(wù)器層。主要通過云計算接口層對外提供服務(wù)用戶所需的云服務(wù)。云資源服務(wù)器層是基于SOA的云計算服務(wù)架構(gòu)的最底層，是云計算結(jié)構(gòu)的核心層，是給上層提供云計算服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施層。

　　2. 服務(wù)消費者：也是網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點，它與服務(wù)提供者提供的一個服務(wù)進行了綁定，并且通過使用這個服務(wù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)解決方案。

　　3. 服務(wù)代理：是網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點。它存儲了各種服務(wù)的描述，它可以被用來查找各種服務(wù)所處的位置。服務(wù)消費者向服務(wù)代理查詢它所需要的服務(wù)及其服務(wù)提供者所處的位置。當所請求的服務(wù)是服務(wù)代理時，服務(wù)代理也經(jīng)常充當服務(wù)提供者的角色。

　　上述三種面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)角色之間的交互是通過以下三種基本操作來實現(xiàn)的：

　　1. 發(fā)布服務(wù)：服務(wù)提供者向服務(wù)代理發(fā)布他們的服務(wù)。其發(fā)布的信息包括服務(wù)的接口定義、服務(wù)提供者所處的位置以及其他可能用到的支持信息和文檔。

　　2. 查找服務(wù)：服務(wù)消費者向服務(wù)代理查找他們需要的或者是想要的服務(wù)。

　　3. 綁定服務(wù)：服務(wù)消費者與服務(wù)提供者提供的具體服務(wù)進行綁定，這個綁定的過程包括用戶的身份驗證。[nextpage]

　　其他關(guān)鍵技術(shù)

　　海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù):視頻監(jiān)控管理平臺需要對海量的視頻錄像數(shù)據(jù)進行管理，這通常通過分布式文件系統(tǒng)來實現(xiàn)。這其中典型的是HDFS(Hadoop Distributed File System)。HDFS有著高容錯性的特點，并且設(shè)計用來部署在低廉的硬件上。而且它提供高傳輸率來訪問應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，適合那些有著超大數(shù)據(jù)集的應(yīng)用程序。HDFS可以將文件分成塊，并存儲在多臺機器上。

　　設(shè)備的虛擬化訪問技術(shù):平臺通過協(xié)議或SDK的方式接入各個廠家的視頻設(shè)備，各廠家設(shè)備的功能、接口方式、流程、參數(shù)都會存在差異，通常使得設(shè)備接入部分的代碼變得異常臃腫、難以維護、穩(wěn)定性差。我們采用了虛擬化的訪問技術(shù)，將各廠家的設(shè)備抽象成統(tǒng)一功能、統(tǒng)一接口的虛擬化設(shè)備，然后在C3M-Video中采用相同的流程對其進行接入。

　　設(shè)備的智能識別技術(shù):平臺使用設(shè)備接入?yún)f(xié)議接入設(shè)備，只要各廠家設(shè)備遵循該協(xié)議與平臺交互，平臺就能通過搜索指定的網(wǎng)絡(luò)，檢測到是否是有設(shè)備接入，并通過交互通信而獲取到設(shè)備類型、廠家類型等信息。從而自動添加設(shè)備到數(shù)據(jù)庫中，并通過獲取設(shè)備的能力集，將設(shè)備的功能展現(xiàn)到客戶端中。

　　云存儲技術(shù)：視頻數(shù)據(jù)存儲是平臺的主要功能之一，我們采用了云計算技術(shù)，通過分布式的服務(wù)集群、負載均衡等技術(shù)實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的并行存儲，并且可以根據(jù)視項目需要對服務(wù)能力和存儲容量進行彈性的擴展。

　　服務(wù)的自修復(fù)能力：在平臺中應(yīng)用過程監(jiān)控、運行狀態(tài)快照記錄、數(shù)據(jù)本地化等手段來實現(xiàn)各個子服務(wù)的自修復(fù)功能。平臺中的網(wǎng)管系統(tǒng)會定時通過主動輪詢和被動接收的方式監(jiān)控各子服務(wù)的運行狀態(tài)信息和告警消息，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)置的狀態(tài)參數(shù)體系判斷服務(wù)、設(shè)備的運行健康狀況，在發(fā)生異常情況的時候一方面會產(chǎn)生通知告警;另一方面會按照預(yù)定義的一系列恢復(fù)預(yù)案進行狀態(tài)修正

　　分布式多級緩沖數(shù)據(jù)庫：傳統(tǒng)的視頻管理平臺，都是采用集中式管理數(shù)據(jù)庫，實際上對于日益增長的信息來說，集中式數(shù)據(jù)庫已經(jīng)日漸成為瓶頸。我們的平臺采用分布式多級緩沖數(shù)據(jù)庫，可以比較好地解決這個問題，本平臺的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)通過多個分布式的數(shù)據(jù)訪問封裝器提供接口，各個服務(wù)模塊之間通過標準協(xié)議交互數(shù)據(jù)，而不是直接訪問底層的數(shù)據(jù)庫。

　　統(tǒng)一視頻數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)：針對目前數(shù)據(jù)傳輸通道的多樣性，例如光纖城域網(wǎng)、ADSL、WLAN、3G、2.5G網(wǎng)絡(luò)在實際環(huán)境中的綜合應(yīng)用，我們的平臺開發(fā)了一套能夠兼容異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的視頻數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)，并根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶匦赃M行優(yōu)化，最大限度提高數(shù)據(jù)的完整性、安全性。對于目前逐漸得到更多應(yīng)用的3G移動網(wǎng)絡(luò)，我們對傳輸協(xié)議進行了底層優(yōu)化，平滑無線網(wǎng)絡(luò)的抖動影響;同時還對于數(shù)據(jù)丟包使用自適應(yīng)糾錯算法，進一步完善數(shù)據(jù)魯棒性。

　　C3M-Video平臺的實現(xiàn)

　　基于云計算技術(shù)的視頻監(jiān)控管理平臺C3M-Video是在C3M通信局站綜合管理平臺框架基礎(chǔ)上，開發(fā)的具有視頻監(jiān)控管理功能的平臺軟件。C3M-Video的推出，擴展了我公司產(chǎn)品的市場業(yè)務(wù)范圍，支撐公司在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展，為公司拓展物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、國家應(yīng)急體系建設(shè)、平安城市建設(shè)、智能交通建設(shè)、智能電網(wǎng)建設(shè)等高端視頻監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域提供具有競爭力的產(chǎn)品。

　　C3M-Video視頻監(jiān)控管理平臺包括視頻后臺服務(wù)、平臺功能接口、業(yè)務(wù)呈現(xiàn)等幾個部分。視頻后臺服務(wù)提供基于云計算的視頻監(jiān)控服務(wù)功能，并通過協(xié)議接口與外部調(diào)用者進行通信;平臺功能接口則在視頻后臺服務(wù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合對業(yè)務(wù)流程的分析，將相關(guān)的功能流程封裝成SDK的形式;業(yè)務(wù)呈現(xiàn)界面根據(jù)用戶對業(yè)務(wù)、功能、定制等各方面的需求，對視頻監(jiān)控功能進行組合和呈現(xiàn)，提供最終客戶使用。[nextpage]

　　C3M-Video平臺的核心是視頻服務(wù)，包括設(shè)備接入、數(shù)據(jù)存儲、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)，依靠平臺管理服務(wù)的調(diào)度，以云服務(wù)的形式提供海量數(shù)據(jù)的運算和存儲。平臺通過調(diào)用云服務(wù)的訪問接口，獲得相應(yīng)的服務(wù)功能，組合成多種視頻監(jiān)控應(yīng)用，用戶可以按需使用這些應(yīng)用。

　　同時，C3M-Video平臺制訂了相應(yīng)的接入?yún)f(xié)議，用于與視頻設(shè)備、外部監(jiān)控系統(tǒng)進行對接。采用了先進的設(shè)備智能識別技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)搜索并識別設(shè)備的類型，以方便地接入到平臺中。C3M-Video平臺創(chuàng)新性的將云計算系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)：虛擬化技術(shù)，應(yīng)用到對所管理的規(guī)模化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的虛擬化訪問上，通過虛擬化訪問，保證了品牌繁多、架構(gòu)各異、視頻碼流格式不同的眾多視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，被抽象成相同的接口，通過插件的方式實現(xiàn)對各類不同設(shè)備的動態(tài)支持，平滑的接入到C3M-Video平臺中來。

　　基于SOA的云計算架構(gòu)，C3M-Video平臺除了能支持專有行業(yè)領(lǐng)域的視頻監(jiān)控，還能支持面向公眾的可運營業(yè)務(wù)。這意味著C3M-Video能應(yīng)對超大而且隨時可能擴展的監(jiān)控規(guī)模，很容易地實現(xiàn)監(jiān)控規(guī)模的擴展。同時，還具有彈性的業(yè)務(wù)能力，通過分層的架構(gòu)，將相關(guān)的功能聚合成新的業(yè)務(wù)，并以靈活的形式向平臺用戶提供該業(yè)務(wù)的應(yīng)用流程。

　　結(jié)束語

　　( C3M-Video)視頻監(jiān)控管理平臺，采用了基于SOA架構(gòu)的云計算平臺，并創(chuàng)新性的將虛擬化技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、系統(tǒng)自修復(fù)技術(shù)等先進技術(shù)融合進視頻監(jiān)控管理平臺中，成功解決了規(guī)?；曨l監(jiān)控系統(tǒng)所面臨的技術(shù)困境，達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，為規(guī)?；曨l監(jiān)控系統(tǒng)的未來發(fā)展指明了方向。