低成本的视频存储系统的设计与实现

吴林军　胡小强　苏瑞

摘 要： 微机处理器性能过剩，但在视频存储读取方面，其速度是瓶颈，充分利用选择现有设备和技术对此进行设计，以现在的微机系统为基础，并以较低的采购费用达到高速视频系统存储系统功能。

关键词： 存储系统 机械硬盘 RAID0

一、视频存储应用现状

当前，手机、平板、电脑、单反相机等设备飞速的迭代，产品性能提升，让这些产品应用广泛，同时，它们拥有拍照和视频录制功能，能够提供高清的视频拍摄，记录影像采用的是存储卡或者其他移动设备。然后通过这些移动介质，转移存储到微机硬盘中。

个人或者单位使用的微机仍是大多数消费者存储拍摄资源的首选，这些机器普遍应用于办公或者家用，数量大。这些微机在存储方面有以下特征。

1.以品牌机偏多，处理器等配置为中高端，处理器性能过剩，但没有特殊的存储设备装置。每个都配备一块转速为每分钟7200转SATA接口机械硬盘，这类硬盘接口速度是其主要瓶颈，随着使用时间的推移，机械硬盘其性能线性下降。

2.主机接口一般为USB2.0接口，普通桌面台式机一般前置面板为两个接口通过跳线从主板接口延长，后置接口有四个接口。同时共享其他设备，占用USB总线的带宽。目前主流微机的数据接口较低且较少。虽然最新采购的个别机型配备了3.0的接口，但由于没有相对应的匹配设备，最后实现效果较低的速率。

3.最常用普通外置移动硬盘以500G以下居多，由于每个人采购时间不同存在差异接口为2.0或3.0等。传输速度受主机影响比较大，无法发挥其3.0本身的性能。优盘存储卡等也是以2.0接口为主，接口速度慢，如：一部大20G左右的素材移动复制从微机的时间近20分钟，这是针对大文件（单个文件大于2G）操作，如果是零星化文件，则速度将更会更慢。

4.分享发布难，资源的分享完全是依靠移动存储设备转移，耗费时间、效率低、易传播和感染计算机病毒，对整体资源造成损坏。如果是异地的分享就只能通过社交软件相互传送，则耗网络带宽，费时。

5.大量的视频资源存储在微机硬盘中，由于各种存储设备本身的速度限制，在进行后期制作的时候，读取速度，是其最大尴尬。有条件的工作室会购买一些采集设备从终端设备获取素材，解决了获取的问题，但是在视频制作过程中，仍无法摆脱其大多数微机采用的SATA接口的速度。这个速度普遍小于其公布的6Gbps，因为机械硬盘会导致这个速度降低，大多数在300M/sec。接口理论速度是480Mbps，而实际使用速度远低于这个速度，只有这个数值的十分之一。

6.管理难，如一部小的DV能够拍摄蓝光高清视频。拍摄后的照片和视频存储在电脑硬盘中，照片和视频占据了大多存储空间，面对的难题是无法快速分享视频并要转移它给异地朋友的时候，无所适从，面对大量资源素材，消费者进行查找等管理操作时，大量的视频资源，无法快速定位，资源的管理和分享是一个需要解决的难题。

简单高性能的大容量存储系统是当前微机存储的迫切需求。

二、存储系统设计实施措施

为了达到更好的使用效果，购买新设备一直是电子行业的常规选择，动辄三到五万的设备甚至更高价的存储设备，让一般的教学与科研单位无法承受。目前应用于视频存储系统的存储设备有NAS设备和SAN还有企业应用级的磁盘阵列。

NAS以巴法络TS5400R1604为代表的设备能提供USB3.0，RAID的支持，其当前报价为5.8万元。更高的SAN同样的功能，只是多提供了光端接口的支持，价格达十万左右。性能更强劲的磁盘阵列根本就没有针对个人的产品，所有产品均面向大型企业用户，其产品高达百万。

一般的办公用户对于存储系统的需求，这些产品不太适合。当USB3.0的普及，到新的硬盘记录模式，再到主流芯片对RAID模式的支持，SSD的降价，网盘的功能丰富，技术的发展。让一般消费者需求得以满足，经过实践以极低成本就能实现上述产品的大多数特性。

具体方案如下：

1.增加USB3.0接口卡，市场采购价一百元左右。

2.增加固态硬盘120G容量，用来安装操作系统和应用软件，市场采购价格四百元左右元。

3.增加两块同容量的同型号的2T硬盘，组成RAID0结构，市场单价五百元左右，合计一千余元左右。

4.申请网盘，容量2T，同步备份资源，发布和分享视频，免费。

整个系统实现是基于原有的硬件设备上，USB的接口速度是第一个要解决的问题，目前微机上的USB总线速度是共享的，我们使用的鼠标键盘、打印机等占用传输资源，减少使用设备才能降低使用比，但是应用在微机主板PCI扩展槽进行端口的升级。兼容机或者是品牌机（大型IT企业推出的机型，如联想，戴尔等）采购时间不同，USB3.0接口不是原厂标配，如果是近期购买的机型，原厂主板集成3.0接口，就可以直接省略此步骤。

解决了端口问题，就是硬盘传输速度的问题，目前机械硬盘速度短时间基本固定没有提高的可能性，所以现在为追求性能与速度，SSD大行其道。固态盘单价降下来了，但是容量还是偏小，无法满足视频素材等的需要。我们只有选择固态盘作为系统盘和软件安装盘使用，充分发挥其读取速度和稳定性的特点，提高操作系统启动速度、软件运行速度。

方案中选择传统的机械硬盘用作视频素材库，它的容量和价格非常有优势。RAID0的实现采用2个以上的硬盘，一般为2个相同参数大小相同的两个硬盘，在进行数据操作的时候数据被交替写到磁盘中。每个硬盘都可以同时写或读，所以我们能最大限度地提升硬盘的性能，而且不会造成硬盘容量的损失。

网盘免费就可以获得较大的容量，是系统选择的重点，能够满足在整个过程中视频素材的安全完整性和冗灾备份需求。能提供网盘的公司有很多，功能大同小异。现在提供有桌面端和移动端，并支持设备直接通过网络上传。上传的资源能按照音乐、图片、视频、文档、应用分类，以便于轻松查找。网盘可以支持后台自动同步，但是由于原始素材过大，上传的网速过慢的情况，建议上传制作后的作品用作备份。上传后的作品可以在移动端或WEB端进行分享，无需下载，就可以在线观看。文档可以在线查看。遇到远距离的朋友可以免费通过邮箱或短信私密分享给好友，同时可以将文件公开给其他用户使用。

其各个产品性能价格对比如表1所示。

本系统设计具有以下优点：

1.采用的架构普遍，性能提高显著。

系统采用普通的X86架构，与普通办公电脑没有多大区别，整个流程效率提高很多，素材转移传输速度快，硬盘容量扩大，大大提高了工作效率。本系统对主机要求不高，投入费用不多，较好的传输质量，同时资源的共享与发布方便。整体速度有三倍到四倍的性能提升，达到数万元专业存储设备的性能。

2.投入费用非常低，经济性好。

只是在原来的基础上增加了几个硬件设备，硬盘等设备市场的性价比较高。整个下来千余元就可以实现。费用只是采购NAS设备价格的二十分之一。

3.系统安全、可靠。

组建RAID0磁盘阵列不但能满足大家在容量上的需求，而且能有效提升硬盘的性能，使整个系统的性能再次上升一个台阶。而且资源素材全部网络备份，由知名大企业提供网盘专业存储服务托管，不用担心文件安全，这些服务免费提供。

三、结语

由于本系统采用微机做存储服务器，它的购买成本低、维护费用低、配置方便灵活，适用于视频制作和爱好者使用，实践证明该系统使用高效、方便、安全、稳定、可靠。

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