专利名称：视频监控中的数据存储系统及数据存储、预览和回放方法
技术领域：
本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种视频监控中的数据存储系统及数据 存储、远程预览和远程回放方法。
背景技术：
在数字视频监控中，尤其是在实时监控的情况下，大量的视频数据需要进行存储 以便使用，而如何对视频数据进行合理的存储，以及通过管理平台在需要的时候实现快速 的远程预览和远程回放是该技术领域内的重要课题。现有技术中，视频数据的存储是主要采用DVR(Digital Video Recorder, 数字视频录像机)本地的硬盘进行存储。该存储系统结构如图1所示，由DVR通过 PCI (Peripheral Component Interconnect，周边元件扩展接口)总线与各 DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)器件进行连接，各DSP分别用于编码、解码和显示。该 系统中数据存储过程由DVR的主控CPU (Central Processing Unit,中央处理单元)通过 PCI总线通知编码DSP，DSP将编码后的实时视频数据(位于码流缓冲区)，点对点拷贝至 DVR主控CPU的录像缓冲区，DVR主控CPU轮询将该录像缓冲区内的数据进行封装，然后存 入到DVR本地的物理硬盘上。在实际的应用，主控CPU需要不断的从录像缓冲区取得数据 存入硬盘。在需要预览时，DVR主控CPU接收到该预览请求后，同时需要对录像缓冲区内的 数据进行封装后发送给远端请求的客户端。在本地回放时，DVR主控CPU接收到该回放请求 后，从物理硬盘上取得视频数据，将视频数据通过PCI总线送至解码DSP进行解码和显示。 在远程回放时，DVR主控CPU接收到该回放请求后，从物理硬盘上取得视频数据，发送至远 程的客户。在以上存储系统下，无论是数据存储还是预览、回放等都需要DVR的主控CPU执行 大量的操作，占用了 CPU大量的1/0资源，系统性能下降，而且，视频数据都分散于各个DVR 的硬盘，不利于对视频数据进行有效的管理。
发明内容
本发明实施例提供一种视频监控中的数据存储系统及数据存储、远程预览和远程 回放方法，能够降低CPU中1/0的开销，且利于对各DVR中视频数据的统一管理。为了解决上述技术问题，本发明实施例的技术方案如下—种视频监控中的数据存储系统，包括管理平台和至少一个数字视频录像机 DVR,每个DVR上连接有嵌入式PCI-E卡，所述嵌入式PCI-E卡通过存储网络与所述管理平 台相连；所述嵌入式PCI-E卡，用于根据与其相连的DVR主控中央处理单元CPU的指令，完 成接收视频数据，并对所述视频数据进行存储；所述管理平台，用于连接至DVR上的嵌入式PCI-E卡，并获得连接到的嵌入式 PCI-E卡上的视频数据，并对所述视频数据进行操作。
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进一步，所述嵌入式PCI-E卡，具体用于根据与其连接的DVR主控CPU的指令分配 录像缓冲区；接收输入到所述录像缓冲区的视频数据，将所述视频数据存储在逻辑单元。
进一步，所述逻辑单元为所述嵌入式PCI-E卡根据小型计算机系统接口 SCSI协议 对与所述嵌入式PCI-E卡上的DVR本地的存储介质抽象出的。进一步，所述管理平台，具体用于发送预览请求并连接至DVR上的嵌入式PCI-E 卡，接收该嵌入式PCI-E卡的录像缓冲区内的实时视频数据；发送回放请求并连接至DVR上 的嵌入式PCI-E卡，接收该嵌入式PCI-E卡反馈的逻辑单元与因特网小型计算机系统接口 iSCSI协议所规定的目标target绑定的信息，根据所述信息挂接至所述target，并对所述 逻辑单元中的视频数据进行操作。进一步，所述嵌入式PCI-E卡通过PCI-E总线与所述DVR连接。进一步，所述嵌入式PCI-E卡基于iSCSI协议和网络通讯协议TCP/IP协议构建存 储网络SAN与所述管理平台连接。一种视频监控中的数据存储方法，包括嵌入式PCI-E卡接收与其连接的DVR主控CPU的指令；根据所述指令分配录像缓冲区；接收输入到所述录像缓冲区的视频数据；将所述录像缓冲区中的视频数据存储到所述嵌入式PCI-E卡上的逻辑单元。进一步，所述接收输入到所述录像缓冲区的视频数据，包括所述嵌入式PCI-E卡将所述录像缓冲区的地址反馈给DVR主控CPU ；接收编码DSP根据所述DVR主控CPU发送的所述录像缓冲区的地址，通过点对点 拷贝方式输入到所述录像缓冲区的视频数据。一种视频监控中的数据预览方法，包括管理平台发起预览请求；根据所述预览请求中的DVR信息连接至所述DVR的嵌入式PCI-E卡；通过存储网络接收所述嵌入式PCI-E卡的录像缓冲区内的实时视频数据；将所述视频数据发送至所述管理平台。一种视频监控中的数据回放方法，包括管理平台发起回放请求；根据所述回放请求中的DVR信息连接至所述DVR的嵌入式PCI-E卡；接收所述嵌入式PCI-E卡发送的逻辑单元与iSCSI协议规范所定义的target绑 定的信息；根据所述信息挂载至所述target，对所述嵌入式PCI-E卡的逻辑单元中的视频数 据进行回放。现有技术中实时视频数据和非实时视频数据主要通过DVR的主控CPU来 进行存储、预览、回放和备份，占用了 CPU大量的I/O资源，本发明实施例通过增加 PCI-E (PCI-Express,)卡，利用PCI-E的peer-to-peer (点对点)的特性，直接将视频数据 送至嵌入式PCI-E卡上，由嵌入式PCI-E卡来进行视频数据的本地存储操作，而且通过扩 展嵌入式 PCI-E 卡的功能，在 PCI-E 卡上融合了 iSCSI (Internet Small Computer System Interface，因特网小型计算机系统接口)技术，并将各DVR的嵌入式PCI-E卡构建存储网络连接至一个管理平台，使得管理平台可以直接与嵌入式PCI-E卡连接，实现了管理平台 对PCI-E卡上实时数据的预览和对非实时数据的回放和备份等，不仅分担了现有DVR的主 控CPU的操作，降低了主控CPU的I/O开销，提高了系统性能，而且通过管理平台实现了对 这些DVR中分散分享视频数据的集中管理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中数据存储系统的结构示意图；图2是本发明实施例一种视频监控中数据存储系统的结构示意图；图3是本发明实施例中数据存储系统内的数据流向示意图；图4是本发明实施例一种视频监控中数据存储的方法流程图；图5是本发明实施例一种视频监控中数据预览的方法流程图；图6是本发明实施例一种视频监控中数据回放的方法流程图。
具体实施例方式为了使本领域技术人员能进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关 本发明的详细说明与附图，附图仅提供参考与说明，并非用来限制本发明。下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行描述。参见图2，为本发明实施例一种视频监控中数据存储系统的结构示意图。本发明实施例中，数据存储系统包括至少一个DVR，每个DVR上连接有嵌入式 PCI-E卡，各嵌入式PCI-E卡通过存储网络与管理平台连接。本实施例中，以3个DVR为例 进行说明，分别是 DVR21、DVR22、DVR23，PCI-E 卡 211 与 DVR21 连接，PCI-E 卡 221 与 DVR22 连接，PCI-E卡231与DVR23连接，PCI-E卡211、PCI_E卡221、PCI_E卡231通过存储网络 连接至管理平台24。每个嵌入式PCI-E卡用于根据与其相连的DVR主控CPU的指令，完成接收视频数 据，并对所述视频数据进行存储。管理平台用于连接至DVR上的嵌入式PCI-E卡，并获得连 接到的嵌入式PCI-E卡上的视频数据，对视频数据进行操作。PCI-E，也即PCI Express，采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及 更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线 请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。 相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI-E的双单工连接能提供更 高的传输速率和质量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。嵌入式PCI-E卡具体可以通过PCI-E总线与DVR连接。PCI-E总线比PCI总线具备 更高的带宽，最新的PCI-E 2. 0X1的带宽达到500MB/S，而传统的PCI频率最高只有66MHZ， 乘以位宽(32bit)其最高传输速率为264MB/S，而目前大多数DSP所支持的PCI频率也就是 33MHZ，为了提高数据传输效率，支持PCI-E总线的DSP和其他PCI-E设备，采用了 PCI-E总
6线。各嵌入式PCI-E 卡可以基于 iSCSI 协议和 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protoco,传输控制协议/因特网互联(网络通讯))协议构建 SAN(Storage Area Network，存储域网络)与管理平台连接。在本实施例中，每个嵌入式PCI-E卡用于根据与其连接的DVR主控CPU的指令分 配录像缓冲区；接收输入到所述录像缓冲区的视频数据，将所述视频数据存储在逻辑单元。 DVR中的主控CPU只用于向嵌入式PCI-E卡和DSP下发操作指令，由嵌入式PCI-E卡和DSP 执行指令，进行视频数据的管理操作。具体的，嵌入式PCI-E卡可以根据与其连接的DVR主 控CPU的指令分配录像缓冲区；DSP根据DVR主控CPU的指令将码流缓冲区内的实时视频 流搬移至嵌入式PCI-E卡的录像缓冲区，由嵌入式PCI-E卡将录像缓冲区的视频流的封装 存储到本地的逻辑单元。其中，逻辑单元为PCI-E卡根据SCSI协议对与嵌入式PCI-E卡连 接的DVR本地的存储介质(如硬盘)抽象出的。如图3所示，为本实施例中数据存储系统内的数据流向示意图，其它PCI-E卡与之 类似。实时视频数据经过模数转换以及DSP编码后，依次经过PCI总线、PCI桥转入PCI-E 总线，当DVR21的主控CPU下发指令，要求对实时视频数据进行存储时，嵌入式PCI-E卡211 在接收到指令后分配录像缓冲区，并将该录像缓冲区的地址反馈至给DVR21的主控CPU， DVR21主控CPU将该地址通知给PCI总线上的编码DSP，编码DSP接收到该地址后发起点对 点拷贝，将编码后的视频数据(位于码流缓冲区)拷贝至嵌入式PCI-E卡211分配的录像 缓冲区。当嵌入式PCI-E卡211轮询到该录像缓冲区内有视频数据，即按照特定的存储 格式将视频数据存储到PCI-E卡211的逻辑单元。该逻辑单元的创建是以SCSI(Small Computer System Interface，小型计算机系统接口)协议所规定的逻辑单元(LUN)为基础 的，具体的，在PCI-E卡211上的系统初始化过程中，由嵌入式PCI-E卡上内核的SCSI协议 层主动探测SCSI总线上的物理存储介质，对探测出存储介质完成逻辑单元的创建，一旦逻 辑单元创建完成，应用层就可以从录像缓冲区读取视频流，并按照存储格式封装后存储到 逻辑单元上。PCI-E卡211创建的逻辑单元不仅可以服务于视频数据的存储，同时也可以为 iSCSI协议层所使用。在本实施例中，管理平台24，具体用于发送预览请求并连接至DVR上的嵌入式 PCI-E卡，接收该嵌入式PCI-E卡的录像缓冲区内的实时视频数据；发送回放请求并连接至 DVR上的嵌入式PCI-E卡，接收该嵌入式PCI-E卡反馈的逻辑单元与iSCSI协议所规定的 target (目标)绑定的信息，根据所述信息挂接至所述target，并对所述逻辑单元中的视频 数据进行操作。参照图3，管理平台24与嵌入式PCI-E卡211有着各种各样的请求交互，例如该 请求为对DVR21中实时视频数据的预览，则管理平台24通过存储网络连接至该DVR21的 PCI-E卡211，由嵌入式PCI-E卡211获取录像缓冲区内的实时视频数据，对数据进行封装 后发送至管理平台24，管理平台24即可将该视频数据在管理平台24上进行实时视频流的 显示。若管理平台24的请求为对DVR21中视频数据的回放，则管理平台24通过存储网络连 接至该DVR21的PCI-E卡211，由PCI-E卡211将根据回放请求将相应的逻辑单元与iSCSI 协议规范所定义的target绑定，并将绑定信息通过反馈至管理平台24，管理平台24即可以根据iSCSI规范进行target的探测和挂载操作，挂载上target之后，管理平台24就可以 像操作本地硬盘一样对PCI-E卡211上的逻辑单元进行读写、备份等操作。现有技术中实时视频数据和非实时视频数据主要通过DVR的主控CPU来进行存 储、预览、回放和备份，占用了 CPU大量的I/O资源，本发明实施例通过增加嵌入式PCI-E 卡，利用PCI-E的peer-to-peer的特性，直接将视频数据送至嵌入式PCI-E卡上，由嵌入式 PCI-E卡来进行视频数据的本地存储操作，而且通过扩展嵌入式PCI-E卡的功能，在嵌入式 PCI-E卡上融合了 iSCSI技术，并将各DVR的嵌入式PCI-E卡通过存储网络连接至一个管理 平台，使得管理平台可以直接与嵌入式PCI-E卡通讯，通过管理平台对PCI-E卡上实时数据 进行预览和对非实时数据的回放和备份，不仅分担了现有DVR的主控CPU的操作，降低了主 控CPU的I/O开销，提高了系统性能，而且通过管理平台实现了对这些DVR中分散分享视频 数据的集中管理。参见图4，为本发明实施例一种视频监控中数据存储的方法流程图。该方法应用于前述实施例所述的存储系统，该方法可以包括以下步骤步骤401，DVR的主控CPU向嵌入式PCI-E卡发送视频数据存储(录像)指令。步骤402，嵌入式PCI-E卡接收视频数据存储指令，分配录像缓冲区，并将缓冲区 的地址反馈给DVR主控CPU。首先，实时视频经过模数转换为数字信号，并经过DSP编码后，存储在DSP所分配 的码流缓冲区内。步骤403，DVR主控CPU将该录像缓冲区地址以命令的方式告诉编码DSP。编码DSP接收到主控CPU的视频存储命令，并获取到录像缓冲区的地址。步骤404，由编码DSP发起点对点(peer-to-peer)拷贝，将码流缓冲区内的编码视 频拷贝至嵌入式PCI-E卡上的录像缓冲区。步骤405，嵌入式PCI-E卡轮询录像缓冲区内是否有视频数据。嵌入式PCI-E卡上的协处理器轮询到录像缓冲区内有视频数据，即对该视频数据 进行封装。步骤406，当轮询到录像缓冲区内有有效视频数据，即将封装的视频数据存储至嵌 入式PCI-E卡的逻辑单元。该逻辑单元的创建是以SCSI协议所规定的逻辑单元(LUN)为基础的，嵌入式 PCI-E卡上创建的逻辑单元不仅可以服务于视频数据的储存，同时也可以为iSCSI协议层 所使用。本发明实施例通过增加嵌入式PCI-E卡，利用PCI-E总线的peer-to-peer的特 性，直接将视频数据送至嵌入式PCI-E卡上，由嵌入式PCI-E卡来进行视频数据的本地存储 操作，分担了现有DVR的主控CPU的操作，降低了主控CPU的I/O开销，提高了系统性能。参见图5，为本发明实施例一种视频监控中数据预览的方法流程图。该方法应用于前述实施例所述的存储系统，该方法可以包括以下步骤步骤501，管理平台发起远程预览请求，连接至相应的DVR的嵌入式PCI-E卡。本实施例中，管理平台发起对存储网络中某一 DVR的实时预览请求。步骤502，嵌入式PCI-E卡接收到管理平台的实时预览请求，对录像缓冲区内的实 时视频流进行格式封装。
步骤503，嵌入式通过存储网络将实时视频流发送给管理平台。步骤504，管理平台接收到所请求的DVR的实时视频流，进行本地解码显示。本发明实施例通过扩展嵌入式PCI-E卡的功能，由嵌入式PCI-E卡代理了 DVR主 控CPU对实时视频流的管理，辅以管理平台对嵌入式PCI-E卡上实时视频流的预览，让DVR 主控CPU从繁重的网络I/O中释放出来。参见图6，为本发明实施例一种视频监控中数据回放的方法流程图。该方法应用于前述实施例所述的存储系统，该方法可以包括以下步骤步骤601，管理平台发起回放请求。本实施例中，管理平台的请求为对某一 DVR中存储的非实时视频数据的回放请 求。步骤602，根据回放请求中的DVR信息连接至DVR的PCI-E卡。步骤603，嵌入式PCI-E卡接收回放请求对回放请求进行解析。管理平台发起回放请求，该请求中有请求的逻辑单元的相关信息。嵌入式PCI-E 卡接收到该请求，步骤604，嵌入式PCI-E根据请求，创建iSCSI target,并将相应的逻辑单元与创 建的target绑定。接收的请求包含的信息主要有请求的回放参数，嵌入式PCI-E卡会根据该回放参 数查询本地逻辑单元内的视频文件，将其所在的逻辑单元与创建的target进行绑定。嵌 入式PCI-E卡上初始化所创建的逻辑单元不仅可以服务于视频数据的存储，同时也可以为 iSCSI协议层所使用。在嵌入式PCI-E卡未收到iSCSI的服务请求之前，其逻辑单元只是用 于数据的存储，一旦PCI-E卡上的服务进程收到管理平台的回放请求之后，就可以根据请 求的参数将DVR本地存储的逻辑单元与创建的iSCSI target进行绑定。步骤605，嵌入式PCI-E将绑定信息返回至管理平台。步骤606管理平台挂载嵌入式PCI-E卡上的target。管理平台对嵌入式PCI-E卡反馈的信息，解析出绑定的target名字，然后根据该 target名字和嵌入式PCI-E卡的IP为参数，挂载该嵌入式PCI-E卡上的target。步骤607，管理平台成功挂在target后，即可对本地生成的逻辑单元上的视频数 据进行回放和备份操作。管理平台成功挂载嵌入式PCI-E卡上的target后，会在管理平台上创建一个SCSI 层的逻辑单元，该逻辑单元与嵌入式PCI-E上绑定的逻辑单元一致，管理便可对逻辑单元 上的视频文件进行回放或备份到其他存储介质上。本发明实施例通过扩展嵌入式PCI-E卡的功能，在嵌入式PCI-E卡上融合了 iSCSI 技术，并将各DVR的嵌入式PCI-E卡通过存储网络连接至一个管理平台，利用iSCSI技术的 特点使得管理平台可以直接对嵌入式PCI-E卡上逻辑单元进行有效的管理。以上各方法实施例和系统实施例中的具体实现内容可相互参照，此处不再赘述。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明 的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范 围之内。
权利要求
一种视频监控中的数据存储系统，其特征在于，包括管理平台和至少一个数字视频录像机DVR，每个DVR上连接有嵌入式PCI E卡，所述嵌入式PCI E卡通过存储网络与所述管理平台相连；所述嵌入式PCI E卡，用于根据与其相连的DVR主控中央处理单元CPU的指令，完成接收视频数据，并对所述视频数据进行存储；所述管理平台，用于连接至DVR上的嵌入式PCI E卡，并获得连接到的嵌入式PCI E卡上的视频数据，并对所述视频数据进行操作。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述嵌入式PCI-E卡，具体用于根据与其连接的DVR主控CPU的指令分配录像缓冲区； 接收输入到所述录像缓冲区的视频数据，将所述视频数据存储在逻辑单元。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述逻辑单元为所述嵌入式PCI-E卡根据 小型计算机系统接口 SCSI协议对与所述嵌入式PCI-E卡上的DVR本地的存储介质抽象出 的。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管理平台，具体用于发送预览请求并连接至DVR上的嵌入式PCI-E卡，接收该嵌 入式PCI-E卡的录像缓冲区内的实时视频数据；发送回放请求并连接至DVR上的嵌入式 PCI-E卡，接收该嵌入式PCI-E卡反馈的逻辑单元与因特网小型计算机系统接口 iSCSI协议 所规定的目标target绑定的信息，根据所述信息挂接至所述target，并对所述逻辑单元中 的视频数据进行操作。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述嵌入式PCI-E卡通 过PCI-E总线与所述DVR连接。
6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的系统，其特征在于，所述嵌入式PCI-E卡基 于iSCSI协议和网络通讯协议TCP/IP协议构建存储网络SAN与所述管理平台连接。
7.一种视频监控中的数据存储方法，其特征在于，包括 嵌入式PCI-E卡接收与其连接的DVR主控CPU的指令； 根据所述指令分配录像缓冲区；接收输入到所述录像缓冲区的视频数据；将所述录像缓冲区中的视频数据存储到所述嵌入式PCI-E卡上的逻辑单元。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收输入到所述录像缓冲区的视频 数据，包括所述嵌入式PCI-E卡将所述录像缓冲区的地址反馈给DVR主控CPU ； 接收编码DSP根据所述DVR主控CPU发送的所述录像缓冲区的地址，通过点对点拷贝 方式输入到所述录像缓冲区的视频数据。
9.一种视频监控中的数据预览方法，其特征在于，包括 管理平台发起预览请求；根据所述预览请求中的DVR信息连接至所述DVR的嵌入式PCI-E卡； 通过存储网络接收所述嵌入式PCI-E卡的录像缓冲区内的实时视频数据； 将所述视频数据发送至所述管理平台。
10.一种视频监控中的数据回放方法，其特征在于，包括管理平台发起回放请求；根据所述回放请求中的DVR信息连接至所述DVR的嵌入式PCI-E卡； 接收所述嵌入式PCI-E卡发送的逻辑单元与iSCSI协议规范所定义的target绑定的 fn息；根据所述信息挂载至所述target，对所述嵌入式PCI-E卡的逻辑单元中的视频数据进 行回放。
全文摘要
本发明提供一种视频监控中的数据存储系统及数据存储、预览和回放方法。该数据存储系统包括管理平台和至少一个DVR，每个DVR上连接有嵌入式PCI-E卡，嵌入式PCI-E卡通过存储网络与所述管理平台相连；嵌入式PCI-E卡，用于根据与其相连的DVR主控CPU的指令，完成接收视频数据，并对所述视频数据进行存储；管理平台，用于连接至DVR上的嵌入式PCI-E卡，并获得连接到的嵌入式PCI-E卡上的视频数据。管理平台对嵌入式PCI-E卡上的存储视频管理采用了iSCSI的方式。本发明不仅降低了主控CPU的I/O开销，提高了系统性能，结合iSCSI技术通过管理平台实现了对这些DVR中分散视频数据的集中管理。
文档编号H04N5/907GK101931776SQ20101020806
公开日2010年12月29日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者乔晖, 礼攀, 胡扬忠, 邬伟琪 申请人:杭州海康威视数字技术股份有限公司