一种网络存储方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及网络存储，特别涉及一种视频数据存储方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着视频压缩技术的不断发展以及网络带宽的提升，视频监控系统以其 体积小、一体化、可操作性强、可定制、易维护、可接入的特点，受到了安防监控领域的极大 欢迎。除了可以对现场情况进行实时监控，还可以将无人监视时段的前端现场或者突发报 警事件等进行实时视频，供事后进行读取和分析评价。目前已有多种存储体系来支持视频 监控系统。其中DAS适合服务器在地理分布上很分散的状况，将存储设备通过SCSI接口或 光纤通道直接连接到服务器上。SAN将数据块通过光纤通道传输至存储网络，NAS是通过IP 通道将文件进行多协议共享，适用于文件服务器的整合，CAS适用于长时间的完整性保存固 定数据。以上各种架构均对视频监控提供了较好的系统支持，然而视频存储的稳定性和清 晰度是监控质量的重要保证，目前视频监控系统的存储通常具有以下不足：编码格式较为 固定；传统文件系统采用基于多级指针的数据存储模式，在存储帧数据时具有I/O操作量 大和易产生存储碎片等问题，从而导致视频存储效率低和检索性能差，成为系统性能及规 模提升的瓶颈。
【发明内容】
[0003] 为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出了一种网络存储方法，包括：
[0004] 在存储设备中建立全局块、一级索引区和数据区，将视频数据直接存储在存储设 备中，所述全局块在存储设备格式化时写入，记录系统的全局存储管理信息，该全局存储管 理信息包括创建时间、数据块大小、一级索引树的根节点位置和分段时长，所述一级索引区 由一组索引节点组成，所有节点按索引树结构进行组织，索引树节点由多个一级索引信息 组成，每个一级索引代表一个视频片段，一级索引中记录了视频片段的码流类型、起始存储 位置、视频片段开始时间和结束时间等信息，所述数据区以定长数据块的形式存储视频数 据；
[0005] 设置帧缓存和索引缓存，在视频存储时，将帧数据及其索引信息先保存在帧缓存 和索引缓存中，当缓存区被写满时，采用先数据、后索引的顺序将缓存中的数据一次性写入 存储设备，并采用索引树对视频信息进行组织管理，同时对索引树中相应的视频片段信息 节点进行更新。
[0006] 优选地，该方法还包括，当在存储视频时，包括以下步骤：
[0007] 步骤1. 1 :将帧数据按块对齐写入数据区；
[0008] 步骤1. 2 :写入对应的次级索引；
[0009] 步骤1. 3 :更新对应视频片段的一级索引；
[0010] 步骤1. 4 :更新全局块信息；
[0011] 当从所述存储设备中读取视频时，包括以下步骤：
[0012] 步骤2. 1 :检索索引树获取视频片段的一级索引；
[0013] 步骤2.2 :通过一级索引定位出视频片段的次级索引区间；
[0014] 步骤2. 3 :根据次级索引找出视频片段的帧数据存储块区间；
[0015] 步骤2. 4 :读出视频片段的帧数据。
[0016] 优选地，在所述索引树中，每个关键字对应一个指向子节点的指针，叶节点包含了 树中全部关键字信息，索引树组织所有一级索引信息，其根节点位置记录在全局块中，并以 视频片段的开始时间作为索引键值，所有一级索引信息均可从叶子节点中获取，以提供视 频检索；
[0017] 树中的每个节点由以下部分组成，包括keyNum，用于记录节点中的实际一级索引 数量;main_index和child_pointer，分别用于保存一级索引信息及其对应的子节点指针； 在检索开始时，先从全局块中获取索引树的根节点位置，通过遍历关键字找出一条从根节 点到叶节点的符合检索时间条件的检索路径，通过一级索引定位至次级索引实现帧数据的 检索，得到相应的视频片段。
[0018] 优选地，所述帧缓存用于缓存帧数据，索引缓存用于缓存视频对应的索引信息，帧 缓存组建完成后一次性写入存储设备，所述视频的一帧由一个I帧与多个P帧组成，在每帧 前后各添加一个2字节大小的标志位MH和MT，用于数据校验和实现视频帧的单独提取；
[0019] 所述帧缓存由帧头、帧数据和标志位MH和MT组成，在内存中组建的帧缓存大小为 块大小的整数倍，其计算方法如下：
[0020]
【主权项】
1. 一种网络存储方法，其特征在于，包括： 在存储设备中建立全局块、一级索引区和数据区，将视频数据直接存储在存储设备中， 所述全局块在存储设备格式化时写入，记录系统的全局存储管理信息，该全局存储管理信 息包括创建时间、数据块大小、一级索引树的根节点位置和分段时长，所述一级索引区由一 组索引节点组成，所有节点按索引树结构进行组织，索引树节点由多个一级索引信息组成， 每个一级索引代表一个视频片段，一级索引中记录了视频片段的码流类型、起始存储位置、 视频片段开始时间和结束时间等信息，所述数据区以定长数据块的形式存储视频数据； 设置帧缓存和索引缓存，在视频存储时，将帧数据及其索引信息先保存在帧缓存和索 引缓存中，当缓存区被写满时，采用先数据、后索引的顺序将缓存中的数据一次性写入存储 设备，并采用索引树对视频信息进行组织管理，同时对索引树中相应的视频片段信息节点 进行更新。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括，当在存储视频时，包括以 下步骤： 步骤1. 1 :将帧数据按块对齐写入数据区； 步骤1. 2 :写入对应的次级索引； 步骤1. 3 :更新对应视频片段的一级索引； 步骤1. 4 :更新全局块信息； 当从所述存储设备中读取视频时，包括以下步骤： 步骤2. 1 :检索索引树获取视频片段的一级索引； 步骤2. 2 :通过一级索引定位出视频片段的次级索引区间； 步骤2. 3 :根据次级索引找出视频片段的帧数据存储块区间； 步骤2. 4 :读出视频片段的帧数据。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述索引树中，每个关键字对应一个指 向子节点的指针，叶节点包含了树中全部关键字信息，索引树组织所有一级索引信息，其根 节点位置记录在全局块中，并以视频片段的开始时间作为索引键值，所有一级索引信息均 可从叶子节点中获取，以提供视频检索； 树中的每个节点由以下部分组成，包括keyNum，用于记录节点中的实际一级索引数量； main_index和child_pointer，分别用于保存一级索引信息及其对应的子节点指针；在检 索开始时，先从全局块中获取索引树的根节点位置，通过遍历关键字找出一条从根节点到 叶节点的符合检索时间条件的检索路径，通过一级索引定位至次级索引实现帧数据的检 索，得到相应的视频片段。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述帧缓存用于缓存帧数据，索引缓存用 于缓存视频对应的索引信息，帧缓存组建完成后一次性写入存储设备，所述视频的一帧由 一个I帧与多个P帧组成，在每帧前后各添加一个2字节大小的标志位MH和MT，用于数据 校验和实现视频帧的单独提取； 所述帧缓存由帧头、帧数据和标志位MH和MT组成，在内存中组建的帧缓存大小为块大 小的整数倍，其计算方法如下：
其中，BR为视频码率；ML为标志位长度；HS为视频帧头部大小；FR为帧率；BS为存储 设备中数据单元的大小。
【专利摘要】本发明提供了一种网络存储方法，该方法包括：在存储设备中建立全局块、一级索引区和数据区，将视频数据直接存储在存储设备中；设置帧缓存和索引缓存，在视频存储时，将帧数据及其索引信息先保存在帧缓存和索引缓存中，并采用索引树对视频信息进行组织管理。本发明提出了一种基于网络的存储方法，在较高的数据量下实现了稳定存储以及快速准确的检索，具有实用性和可靠性。
【IPC分类】G06F17-30, G06F12-08
【公开号】CN104750859
【申请号】CN201510180766
【发明人】徐宇
【申请人】成都影泰科技有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月16日