目前安防市場上的多數監控管理平臺都是分布式系統，行業內不管是用戶、工程商還是產品商都一致認可分布式系統帶來的好處。本文從技術實現的角度，描述分布式監控管理平臺的關鍵要點。

　　開放的分布式軟件架構

　　分布式監控管理平臺至少說明了兩點：一是軟件產品是分布式系統，二是該分布式系統是用于安防監控管理的。軟件架構是軟件產品的基礎，本節從這兩個方面來說明分布式監控管理平臺的軟件架構特點。

　　與一般的聯網系統不一樣，分布式系統有兩個基本特性，一是透明性，二是開放性。透明性是指系統能夠在用戶和應用程序面前呈現為單個計算機的特征。一般的聯網系統中，如果兩個不同的攝像機在不同的服務器上管理，這兩個服務器通過網絡互連互通，它們就形成了一個聯網系統，但這樣的聯網系統不一定是分布式系統，分布式系統要求這兩個攝像機在用戶和應用程序看來，都像在一臺計算機或一個系統上。透明性又分為訪問透明性、位置透明性、復制透明性、并發透明性等類型。

　　分布式系統要求的開放性，從安防行業來理解，就更加簡單和直接。系統要求接入不同類型的設備或系統、不同品牌的設備或系統，同時要求為各類上層應用提供訪問接口，服務于各個行業用戶。

　　若干年前，好用的、可供選擇的分布式軟件架構不多，典型的有COM/DCOM、CORBA、ICE等，后來發展得更容易使用、也更為龐大的軟件架構有.NET和J2EE等。但這些軟件架構并不能直接就成為分布式監控管理平臺的軟件架構，因為它們沒有包含安防監控的行業需求。適合分布式監控管理平臺的軟件架構必須具備數據庫或目錄管理、視頻管理、報警管理、存儲管理、權限和日志管理等需求特征。

　　POSA(Pluggable Objects and Services Architecture)是符合上述特征的分布式軟件架構。在POSA架構里，新需求、新設備的接入都體現為實現一個或一組新的組件和服務。POSA架構從版本1.0、2.0發展到今天的3.0版本。其中，POSA2以組件為設計中心，而POSA3是以服務為中心。在POSA3中，原有的POSA2組件仍然可以很好地工作。POSA組件技術、服務技術，為PVG網絡視頻管理平臺奠定了堅實的基礎。

　　統一管理的命名體系

　　有了一個開放的分布式軟件架構之后，若要實現分布式軟件，還需要一個基礎是需要適合的命名體系。在分布式系統中，命名體系的實現通常是在多臺計算機上完成的。命名體系一般要考慮兩個問題：一是如何組織所有的實體對象，二是如何描述每一個實體對象;一般來說，最常用的組織實體對象的方法是分層描述;而描述每一個實體對象的方法分為兩類：一是基于屬性的命名系統，一是支持結構化的命名系統。前者描述實體對象的最常用方法是用(屬性、值)對來描述，一個實體對象的所有(屬性、值)對就組成了該對象的屬性集。上述基于屬性的命名體系又稱為目錄服務。輕量級目錄訪問協議LDAP是目錄服務的一種實現。

　　PVG使用了兼容LDAP的分布式目錄服務。在PVG中，每個對象有一個全名，還有一個相對名。例如，av/cam/1@192.168.11.5是一個全局的名稱，這個名稱的含義是192.168.11.5這臺機器上的“av/cam/”組下面的“1”號攝像機。相對名稱則是通過上下文識別的簡短名稱。PVG的每個對象有若干個屬性，每個屬性有一個唯一的標識符，屬性是有不同的類型和相應的值。

　　PVG的目錄服務機制、對象集和屬性集構成了PVG網絡視頻管理平臺的命名基礎，為分布式的資源定位和查找等應用提供了依據。

　　適合行業需求的聯網方式

　　分布式監控管理平臺要實現和滿足行業各種各樣的聯網需求。在實現這些聯網需求時，開發人員很容易想到以下幾點：控制信令和數據流是要分開的;要支持各種各樣的聯網方式;要管理好聯網服務器或節點之間實時流和歷史流的流向;要管理好節點之間的網絡帶寬等問題。本節詳細分析了這些問題，并給出適合行業需求的參考解釋。

　　控制信令和數據流的分開問題在模擬聯網系統中是不需要考慮的，而數字聯網系統中則必須考慮。

　　聯網方式一般有兩種：一是級聯，二是互聯。級聯是上下級之間的聯網，互聯反映的是平等關系的聯網。

　　不管是級聯的系統描述，還是互聯的系統描述，一般都是只指出了控制流的走向，而沒有清楚地定義數據流的管理，更沒有明確網絡帶寬的管理。從模擬系統演化過來的數字干線是符合行業需求的流和帶寬管理的。

　　數字干線可以定義為PVG服務器之間建立聯系的數字通道。通過干線，若干臺PVG可以建立各種網絡拓撲結構，為多級數字聯網、網絡安全和網絡帶寬管理提供了有力的保障。干線管理的內容有：干線路由選擇、復用、搶占及搶占后處理和預留。干線路由選擇是指在一個節點上調用其它節點的某路圖像的時候，PVG系統將采用什么樣的算法來選擇最應該經過哪些節點以及哪些干線。干線的復用是指在多個用戶在調用同一個攝像機時，后面的用戶應該復用已經使用過的干線，而不應該另外再使用一條新的干線。干線的搶占是指當所有的干線都有用戶在使用時，PVG系統將采用什么樣的算法來搶占新的干線。搶占后處理是指搶占后要友好地通知以前占用該干線的所有用戶。干線的預留是指某些干線在配置的時候就專門預留給某些節點，只有這些節點上的用戶才能使用預留的干線。預留干線一般應用在特定的場合。

　　數字干線對實時流的管理在項目中得到了很好的驗證，在此基礎上，進一步深化，把這個概念演進和推廣到對歷史圖像的管理上。在歷史圖像的數字干線管理上，通過路由選擇、搶占等概念，可以很好地解決網絡隔離(例如公安網和視頻專網的隔離)、調閱歷史圖像的問題。

　　可以說，從模擬干線管理到數字干線管理，再到歷史圖像的數字干線管理和應用，PVG完成了多次聯網功能的跳躍，滿足了各種條件下的聯網需求。

　　強大可靠的分布式存儲服務

　　傳統的視頻錄像技術大都采用在普通文件系統上用視頻錄像文件的方式來進行錄像。因為普通文件系統固有的特點，導致在做視頻存儲應用時出現很多問題。

　　· 普通文件系統以簇為單位分配磁盤空間，為了提高空間利用率，簇的字節數一般都很小，文件反復讀寫/創建/刪除導致簇不斷被分配和釋放，時間稍微一長就會產生磁盤碎片，導致磁盤讀寫性能急劇下降，嚴重時甚至會損壞磁盤;

　　· 普通的文件系統采用元數據來保證數據的一致性，魯棒性不強，一旦元數據受到損害，即使數據部分沒有損害，也無法還原。而超過100路的并發錄像，若使用普通文件系統，元數據損壞的機率極大;

　　· 由于文件系統的限制，文件不能太大，也不能太小，一般采用幾分鐘一個文件進行錄像，難以實現檢索幾秒以前的錄像數據，很難支持對正在錄像的文件的檢索回放;

　　· 掃描磁盤文件、清理舊錄像、檢索等操作效率低下，且格式化非常緩慢。

　　所以，如果采用普通文件來實現存儲服務，一般需要很多特殊的手段和技巧來避免上述問題，其中有一個辦法就是采用文件預分配機制，多數的DVR廠商使用這個方案。

　　對于海量的分布式存儲，使用上述方案也會碰到很多的挑戰，通常更徹底的辦法是開發自己的基于磁盤設備塊和流媒體特性的文件系統。PVG選擇了這個方案，PVG支持的文件系統命名為ROFS(Ring Objects File System)。

　　ROFS文件系統擁有最高的磁盤讀寫性能，還有極高的魯棒性。系統采用大數據塊方式讀寫磁盤，但以視頻幀為單位進行提交，視頻幀是一個最小可修復的單位，任何一個視頻幀損壞不會影響其它視頻幀，所以即使在沒有任何RAID防護的情況下的硬盤物理損壞也只會損失非常短的一小段錄像，如果是軟損壞(程序錯誤導致的損壞)則甚至只會僅僅損失一幀或數幀(<1秒)而已，又因為ROFS為完全自主的文件系統，任何部分數據損壞都不會影響到其它地方的數據(沒有破壞的完好數據全部可以修復),所以ROFS有極高的魯棒性。

　　因為以視頻幀為基本存儲單位，一旦一個視頻幀寫入完成就立即可以進行檢索，采用ROFS的錄像系統可以檢索到40毫秒前的錄像。另外，視頻幀的索引內建在ROFS中，所以可以快速地定位到任何一個視頻幀并開始播放。最后，ROFS的格式化也非常迅速，幾T磁盤的格式化時間也只需要數秒的時間。

　　ROFS文件系統基于POSA3構建的分布式存儲服務提供強大的存儲服務功能，可以作為云存儲的一個現成解決方案。

　　易于擴充的協議標準化

　　隨著國標GB/T28181-2011<<安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求>>、公安部<<全國公安機關視頻圖像信息整合與共享工作任務書>>等文件的發布，分布式監控管理平臺支持標準化協議勢在必行。

　　如果監控管理平臺在設計之初只支持內部的協議，對標準化的協議改造會是碰到一些困難，而PVG由于基于POSA構架，對新協議的滿足、協議的擴充是比較容易處理的。事實上，每個協議只需要實現為一個組件或一個服務，就能滿足通訊協議規定的要求。PVG已經基本上完成了國標GB/T28181-2011常用功能的實現。

　　分布式監控管理平臺的前沿技術應用

　　分布式監控管理平臺的前沿技術的應用，從近期來看，是進一步強化分布式集群服務的應用，從遠期來看，應該是云計算的應用。事實上，我們可以認為分布式集群計算和云計算都是分布式系統的一種特殊形式。當然，云計算還包含運營、服務等更多的概念和內容。

　　PVG在流媒體轉發服務器的模型中，支持多臺流媒體的集群計算，其結構如下圖2所示。

　　可以稱為云計算監控管理平臺的軟件應該具備以下幾個特點：

　　· 應該是私有云，是在視頻專網上運行的云;

　　· 是業務和需求驅動的;

　　· 既是一種技術架構，又是一種創新管理模式;

　　· 穩定、安全、涉密等是首先需要面對的關鍵技術問題;

　　· 移動終端會是云計算監控管理平臺的重要入口，移動互聯網提供了重要的網絡支。

　　分布式監控管理平臺是監控管理平臺的主流和方向，平臺廠商在面臨不同的技術路線、技術方案的選擇時采用的思路和方法決定了其產品的高度、深度和廣度，所以技術決策不僅需要來源于安防行業、工程商和用戶，還需要來源于IT等行業。

　　監控管理平臺的兼容性讓平臺生命延續

　　平臺兼容性問題一直是平臺的老大難問題，由于各個廠家的私有協議、各個運營商標準等等各自并存，沒有統一可行的行業標準，各廠商之間甚至廠商自己的產品之間不能互連，無法穩定可靠地組成能容納不同廠商產品的監控系統。為了解決這個問題，有些設備商以開放心態將自己產品的SDK提供給二次開發商，或是采用中間件技術，由中間件來與不同設備打交道，實現兼容。

　　中盛益華的研發總監顧長海表示，平臺的兼容性是不可避免的問題。平臺的兼容性主要包括前端兼容與后端兼容兩種需求。所謂前端兼容，即監控平臺必須要適應越來越多的前端編碼設備，如不同品牌的IPC、DVR與DVS等，隨著系統的升級還會涉及兼容不同品牌的NVR。隨著高清設備的使用越來越廣，監控平臺對后端的存儲設備也要具備相當的兼容性，另外針對業主的視頻上墻管理需求,也必須提供一套適應后端矩陣管理與控制的系統。

　　目前分布式監控管理平臺無論是前端還是后端，采用的大多是私有協議，平臺對設備的兼容性往往通過代理的方式來實現，通過代理平臺對每個廠家的前端設備都要進行一次接入開發，而且多一步轉碼運算，運行效率也就會有所降低。浙江大華產品經理陳志華表示，現在ONVIF協議漸漸被市場接受，平臺支持ONVIF協議無疑是解決前端兼容性的最佳辦法。而平臺與平臺的兼容性則更是現在“平安城市”建設面臨的最大問題之一，每個廠家都有自己的私有協議，協議之間不能相互兼容，意味著每個平臺都是一個大的信息孤島。以前，平臺互聯的統一標準一直不為大家所關注，浙江省公安廳走在了行業的前沿，于2007年制定了《跨區域視頻監控聯網共享技術規范》，經過大華、海康、華三等主流廠家的實踐和運用，已不斷完善和日漸成熟，2011年已經提交公安廳審核，或即將成為國標。有了全國性的平臺互聯協議，將極大地提高資源的利用率，節約社會成本，利國利民。

　　結語

　　安防平臺產品及其技術的發展尚在起步階段，國內市場非常期待高可靠、高穩定、成熟的商用級或者運營級平臺產品的出現。視頻監控管理平臺產品的研發既有有利的方面，如可以借鑒象通訊行業的經驗進行技術積累，把成熟的技術直接搬到安防領域來用;也有不利的方面，即安防的應用模式太復雜，必須結合安防的需求，進行平臺架構的重整和技術再造。

　　對于未來的期許，海康威視產品經理趙樹磊表達了自己的看法，未來分布式監控管理平臺將成為視頻安防行業的主流平臺，它可以提升安防監控的便利性，滿足多個用戶監控的需求，后續需要做的是協議的統一，使平臺之間能方便地實現級聯。

　　大華陳志華則表示，分布式監控管理平臺已經成熟地被產品化，并在市場上廣泛地應用，分布式的下一個發展階段是云計算和云存儲。大華股份對此進行了積極的創新和嘗試，率先在傳統的DVR產品上，創造性地提出DVR3.0的概念，并將云計算的理念運用到DVR的主控程序上，通過設備自組網，實現整個監控聯網系統能夠在無傳統意義上的平臺服務器的條件下，實現設備間的流媒體轉發、相互存儲備份、音視頻解碼和自我管理。