視訊監控業務上雲方案解析

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摘要： 阿里雲針對安防監控服務在傳統IT架構下面臨的上述問題，基於阿里雲端儲存服務，提供視訊監控解決方案。從2015年推出視訊監控儲存與播放解決方案以來，幫助大量的視訊監控企業解決了上雲的過程中遇到的問題，針對不同的視訊監控廠商，也推出了不同的解決方案

行業痛點 
由於視訊監控能最大的記錄和還原當被監控的場景，近年來，視訊監控逐步從專業領域的應用普及到了各個民用、家用領域，各個攝像相機廠家也紛紛推出各種型號的攝像機和解決方案。由於視訊監控資料量大，也會遇到各種問題：

儲存資源消耗大且增長迅速。視訊監控業務極度消耗儲存資源，一個成規模的網際網路視訊監控服務往往需要PB級甚至更多儲存資源，普通IDC或小云服務提供商有限的基礎設施很容易成為雲視訊監控業務爆發增長的瓶頸，一旦出現儲存瓶頸，擴容難度大，遷移成本高。 
對資料可靠性要求高。監控視訊資料是安防監控業務的核心價值資料，必須不能丟失。尤其是在網際網路業務模式下，如果能做到視訊資料不丟失，安防監控服務提供商就能向其終端使用者提供可靠的視訊儲存服務。 
頻寬資源消耗巨大，且上行、下行流量不對稱。7*24小時寫入視訊流的視訊監控業務是重資產的業務，數萬級別攝像頭、數GB級別併發上傳流量帶來了巨大的頻寬成本。並且，視訊監控業務有明顯的上行流量遠大於下行流量的特點，而在網際網路類的業務模式下，下行流量才是行業的有效業務流量。在傳統IDC架構中，流量不對稱的特點直接導致無效成本的增加。 
使用者觀看體驗在海量併發業務下難以保障。流暢是視訊監控最重要的使用者體驗，數萬路視訊併發寫入、觀看需要優質的基礎設施、強大的產品效能，來保障視訊體驗質量。視訊流一般為分片儲存，任意分片寫入失敗，就會直接導致播放時卡頓。 
阿里雲針對安防監控服務在傳統IT架構下面臨的上述問題，基於阿里雲端儲存服務，提供視訊監控解決方案。從2015年推出視訊監控儲存與播放解決方案以來，幫助大量的視訊監控企業解決了上雲的過程中遇到的問題，針對不同的視訊監控廠商，也推出了不同的解決方案：

方案一、針對傳統視訊監控平臺解決方案： 
參考架構： 

方案解讀：

視訊流由攝像頭推送到流媒體伺服器（需要使用者自己用ECS搭建）。 
流媒體伺服器對視訊流進行TS切片（需要使用者自己用ECS搭建） 並轉存到OSS。 
視訊直播業務可由OSS直接實現，或者由流媒體伺服器 進行轉發。 
視訊錄影回看業務可以直接從OSS中拉去，或者由流媒體伺服器從OSS中拉取後轉發給使用者端 
解決方案特點和優勢：

彈性計算，使得單攝像頭綜合成本下降30%，整體計算成本下降50%。通過採用低成本低配置雲伺服器來保證業務持續性，搭配使用彈性伸縮服務在業務高峰期自動增加雲伺服器數量來保證業務的正常運轉。同時，這種彈性伸縮能力，能夠提高資源利用率。而且，上行頻寬零收費又進一步降低監控視訊上傳成本，使得整體成本結構更加合理。 
更加流暢的視訊觀看體驗。阿里雲優質的BGP頻寬帶來更低的播放延遲；阿里雲物件儲存具有極低的寫入失敗率，能夠有效避免因視訊檔案切片寫入失敗導致視訊觀看出現卡頓等不流暢現象。 
海量視訊檔案儲存能力。阿里雲的物件儲存（OSS）能夠提供海量的檔案儲存，同時具有10個9的資料可靠性，並提供同城熱備和異地災備方案，使海量監控視訊永久儲存，隨時可得。 
可擴充套件性更好。解決方案中儲存、計算和分發在都輕鬆擴充套件。 
方案二、針對攝像機解決方案

方案解讀：

視訊源（攝像機或者是流媒體伺服器）登入獲取到訪問OSS的許可權（阿里雲提供訪問OSS的鑑權服務）後，直接將視訊流推送到阿里雲物件儲存OSS； 
使用者採用阿里雲獨有的追加式寫入功能，將視訊碼流為儲存到OSS； 
若使用者視訊儲存為HLS（TS+M3U8）格式（該格式為網際網路最常見的視訊檔案格式之一），則無需通過其他服務，可以方便的通過手機、電腦等終端實時觀看視訊流和錄影回放。完美實現雲視訊實時觀看和錄影雲端回放 
。 
方案優勢：

充裕的接入頻寬，即使有大量突發訪問，也能保證整體業務平穩順暢。 
2.更加流暢的視訊觀看體驗。阿里雲優質的BGP頻寬帶來更低的播放延遲；阿里雲物件儲存具有極低的寫入失敗率，能夠有效避免因視訊檔案切片寫入失敗導致視訊觀看出現卡頓等不流暢現象。 
3.海量視訊檔案儲存能力。阿里雲的物件儲存（OSS）能夠提供海量的檔案儲存，同時具有10個9的資料可靠性，並提供同城熱備和異地災備方案，使海量監控視訊永久儲存，隨時可得。

可擴充套件性更好。解決方案中儲存、計算和分發在都可輕鬆擴充套件。 
檔案生命週期管理。針對視訊監需要大量定期刪除過期檔案的場景，阿里雲OSS儲存服務支援到期檔案自動刪除，免除您刪除過期檔案的後顧之憂。 
災備能力。阿里雲OSS提供多節點資料複製功能，輕鬆實現資料的異地災備。 
行業技術能力。世界各地的視訊監控攝像機頭都有用到阿里雲的服務，在視訊監控領域阿里雲積累了大量的行業和技術經驗，可以保證使用者的業務平穩執行。 
方案三、針對支援RTMP推流協議的攝像機： 
參考架構： 

方案解讀：

通過OSS實現直接接收RTMP流然後轉換成HLS儲存到OSS，通過OSS的下行流量實現點播和直播。 
2.使用者需要在OSS申請bucket，開通直播服務。 
3.直播資料轉換為HLS（TS+M3U8）格式後儲存為OSS檔案，可選是否保留檔案進行點播。

視訊直播、點播都是HLS（TS+M3U8）格式。客戶獲取 
M3U8地址後直接播放。 
方案優勢： 
除集合了方案一和方案二的優勢外。還有有以下特點：

極簡的系統架構，只需攝像機支援RTMP協議，無需對攝像機軟硬體做改造，即可實現雲端儲存； 
支援HLS直播與點播功能，輕鬆實現網際網路應用； 
總之，針對視訊監控資料的高可用需求，對比傳統的儲存方案阿里雲視訊監控解決方案解決了以下難題： 
1. 對寫入成功率要求高 
由於視訊資料寫入儲存失敗會導致觀看卡頓甚至無法播放，而阿里雲端儲存專門針對視訊監控行業海量檔案寫入場景進行優化，提供業內頂尖的寫入成功率，遙遙領先於同行，且經過大量客戶海量資料檢驗。 
2. 資料可靠性要求高 
雲存自動實現三分資料備份，提供11個9的資料高可靠性，保障視訊錄影檔案安全可靠、可信。支援百萬級視訊裝置接入，架構靈活可靠、彈性擴充套件，可根據不同業務需求彈性開通、釋放資源。舉一個極端的例子，哪怕有人衝到機房裡面拿走了阿里雲的一些伺服器，也不必擔心其中的資料會洩密或者丟失，因為裡面的資料被儲存為加密檔案碎片，看不到任何一個完整的檔案，而三份備份則攝像機所拍攝內容可以在雲端被安全找回，秒級恢復。真正做到了資料看不見、摸不著、拿不走。

挖掘雲上監控資料的行業價值 
一、實時視訊分析—-攝像機遇上雲智慧視訊分析，從看得清到看得懂 
視訊上傳到雲端後，通過訊息服務通知阿里雲AI服務，獲取視訊後進行指定的視訊分析，並把視訊分析結果實時通知使用者。全智慧的雲視訊分析系統，可以有效的避免資訊遺漏、使各種高危風險在發生的之初就立即通知處理人員從而避免事件的發生。大大提高整個視訊監控系統的效果和質量，減少工作人員的強度。

場景舉例： 
• 人臉識別： 家庭人臉智慧時光相簿、幼兒園寶寶智慧分類錄影、智慧門鈴 .. 
• 人數統計： 商超人流統計、熱點區域分析、收銀排隊分析… 
• 特定行為分析： 家庭老人跌倒識別、手勢識別、寶寶哭鬧識別、入侵檢測 … 
• 智慧交通：車牌識別、擁堵檢測、交通違章識別 
• 公共防護：區域保護、入侵檢測… 
• 公安偵查：嫌疑犯識別、群體事件 
• 幼兒園：寶寶異常行為識別、哭鬧堅持、跌倒檢測…

二、離線視訊分析—-智慧挖掘存量視訊金礦，讓資料發揮無限價值 
當視訊檔案上傳到雲端後，大量的視訊檔案佔了大量的儲存空間，由於成本和其他因素的考慮，一般視訊資料儲存一定期限後就定期刪除。所以這海量的資料沒有產生任何的價值，給人造成的影響是儲存只會花錢不會賺錢。實際上呢？這是一座視訊資料金礦！通過阿里雲或自研的視訊分析演算法，不僅可以挖掘存量視訊價值，甚至還可以跨界拓展各類業務 
• 視訊濃縮去重：去除重複背景，將視訊中有意義的場景自動永久儲存 
• 視訊結構化標籤：將非結構化視訊內容理解成結構化資料 
• 智慧交通：離線違章檢測，對海量的治安、卡口等非交通類攝像機資料進行二次資料探勘，對違章車輛進行處罰 
• 公安刑偵：海量視訊搜尋、案件線索關聯…