CN102984490B - 一种网络视频录像机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络视频录像机NVR，该NVR包括控制器以及存储器，其中：该控制器和存储器通过第一内部网口和第二内部网口进行连接；该存储器还包括第一处理器、第一内部网卡、第一环上网口和第二环上网口，两个环上网口分别与相邻设备相连实现环形组网；第一内部网卡包括交换芯片，分别连接于第一处理器、第二内部网口、第一环上网口和第二环上网口；第一处理器用于运行以太环网保护协议，在判断所述控制器故障时，发送请求接管通知；控制器包括第二内部网卡以及第二处理器，该第二处理器用于在判断所述存储器故障时，发送请求资源通知。本发明在视频监控***的存储区域网络中提供了设备级的冗余，有效地规避了现有技术所存在的问题。

Description

一种网络视频录像机

技术领域

本发明涉及视频监控领域，尤其涉及一种网络视频录像机。

背景技术

随着视音频编解码技术和网络存储技术的发展，将摄像机的图像数据数字化，并在Internet网络上传输、存储形成了数字视频监控技术。

现有IP网络视频监控***中，前端编码器（EC）根据事先制定的计划或策略进行录像存储，在录像存储时，前端编码器对当前的画面内容进行持续不断地编码，并将编码数据持续不断地封装在Internet小型计算机***接口（iSCSI）报文中，发往存储区域网络（SAN）中进行存储。

图1是现有的视频监控***中存储区域网络的组网结构图。参照图1，所述存储区域网络包括多个控制器和多个存储器，每个存储器与一个控制器连接，在控制器的控制下，对前端发送过来的编码数据进行存储。具体地，存储器1与控制器1连接，存储器2与控制器2连接，存储器3与控制器3连接，控制器1、2、3分别连接至总线。一般地，存储器与控制器可以作为一个整体物理设备对外提供应用，例如，网络视频录像机（NVR）中就包括有所述存储器和控制器。在视频监控***的IP组网中，存储***采用iSCSI协议对外提供业务，iSCSI发起端（initiator）可以对它进行数据访问，前端网络摄像机（IPC）等终端设备就作为iSCSIinitiator将采集的数据通过IP网络存入存储器中。

从图1中可以看出，现有技术的存储区域网络中，随着视频监控***的规模不断增大，存储区域网络中控制器以及存储器的数量在不断增加，而当控制器和存储器发生故障时，需要手动进行更换设备，整体的可靠性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种网络视频录像机NVR，该NVR包括控制器以及存储器，其中：

所述控制器包括第一内部网口，所述存储器包括第二内部网口，该控制器和存储器通过所述第一内部网口和第二内部网口进行连接；

该存储器还包括第一处理器、第一内部网卡、第一环上网口和第二环上网口，该第一环上网口和第二环上网口分别与相邻存储器相连实现以太网环形组网；所述第一内部网卡包括交换芯片，该交换芯片分别连接于第一处理器、第二内部网口、第一环上网口和第二环上网口；其中该第一处理器进一步用于运行以太环网保护协议，并在判断所述控制器故障时，发送请求接管通知以使得其它控制器来接管本存储器；

所述控制器还包括与所述第二内部网口相连的第二内部网卡以及第二处理器，该第二处理器用于在判断所述存储器故障时，发送请求资源通知以获取其他存储器作为管理对象。

本发明通过对存储器采用环型组网，当存储器发生故障时，能够利用其他存储器来顶替该存储器，当控制器发生故障时，能够利用其他控制器来接管该发生故障的控制器下的存储器，从而在视频监控***的存储区域网络中提供了设备级的冗余，实现了当存储器和控制器设备损坏时不需要手动进行更换设备，有效地规避了现有技术所存在的问题。

附图说明

图1是现有技术中视频监控***中存储区域网络的组网结构图。

图2是本发明一种实施方式中的存储区域网络组网图。

图3是本发明一种实施方式控制器与存储器的结构示意图。

图4是本发明另一种实施方式中存储区域网络组网图。

图5是本发明一种实施方式中启用RRPP后主节点阻塞副接口的示意图。

图6是本发明一种实施方式中启用RRPP后主节点启用副接口的示意图。

图7是本发明实施例中实现全网接管的第一种情况的示意图；

图8是本发明实施例中实现全网接管的第二种情况的示意图；

图9是本发明实施例中实现全网接管的第三种情况的示意图；

图10是本发明实施例中实现全网接管的第四种情况的示意图；

图11是是本发明实施例的又一种存储区域网络组网图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述。在现有技术中NVR可靠性低的问题体现在以下两点：首先，NVR经常作为一个整体物理设备，一旦某个部件发生故障（比如存储器发生故障）需要替换，则可能导致用户需要整体替换NVR，这样的维护成本太高；其次，如果故障的NVR是可以修复的，比如说更换一块磁盘，这需要管理人员到现场进行维护与，一则这样的处理需要时间，二来在磁盘更换完成之前可能导致业务受到影响，甚至中断。本发明在NVR上引入环形组网以及对应的控制机制来大幅度提升其可靠性。本发明提供一种新的NVR，该NVR包括控制器以及存储器。其中存储器采用以太网环形组网，环网上的每个存储器都通过自身的处理器运行环网协议，比如非常流行的RRPP协议。存储器与控制器同时运行相应的控制机制，以使得当控制器发生故障时，能够利用其他控制器来接管本NVR的存储器；同样的道理，当存储器发生故障时，本NVR的控制器可以请求其他存储器上的存储资源。

以下结合附图介绍本发明的优选实现方案。请参考图2以及图3，在一种实施例中，多个NVR在一起组网，其中每个NVR均包括控制器以及存储器。存储器与控制器既可以设计为一个整体物理设备对外提供服务，当然可以物理上分离设计。请参照图2，存储区域网络包括3个NVR，其中每个NVR的存储器通过自身的第一内部网口与控制器的第二内部网口相连，同时还通过自身的第一环上网口以及第二环上网口与邻居存储器的环上网口相连，以实现图2所示的环形组网。

请参照图3，本发明一种实施方式中，NVR包括控制器和存储器。其中存储器包括第一处理器，控制器包括第二处理器。存储器的第一内部网口通过以太网连接到控制器的第二内部网口a。所述存储器包括内部网卡1，其中该内部网卡2包括交换芯片，该交换芯片分别连接三个网络接口a/b/c，用于在网口之间进行报文交换。在优选的实施方式中，存储器和控制器分别由自身内部的电源模块1和电源模块2供电，且电源模块1以及电源模块2均有到达内部网卡1和2同时供电路径。当控制器或存储器任意一个出现故障时，内部网卡1和内部网卡2仍然能够正常工作，报文的转发不会被中断。比如说存储器发生了故障，由于内部网卡1还可以从作为备用电源的电源模块2获得供电，因此其依然可以确保a/b/c三个网口之间报文转发正常，亦即控制器依然可以与环网上的其他存储器通信，反之亦然。

请进一步参考图4，该实施方式的组网环境中共包括4个存储器和4个控制器，其中存储器4为备用存储器，控制器4为备用控制器。需要说明的是，在实际应用过程中，存储的环形组网中可以只设置备用存储器或者只设置备用控制器，本发明对此不做限制。在上述组网中，控制器与存储器之间的连接可以为传输控制协议（TCP）连接，也可以是iSCSI连接。如前所述，环网中的各个存储器均启用了快速环网保护协议（RRPP）功能。环网协议可以通过软件实现，由存储器的第一处理器来运行。当采用二层以太网组成RRPP环之后，预先配置的主节点会将它自己的副网口置为阻塞（Block）状态，允许协议报文通过而不允许数据报文通过，这样数据报文只能向一个方向进行转发，因而不会产生广播风暴。主节点会定期从主网口发送探测报文（协议报文的一种），探测报文会沿着环网转发最终到达自身的副网口。如果RRPP环中的某个节点或者链路故障，主节点会无法在指定的时间内收到探测报文，主节点此时会将副网口重新置为转发（UP）状态，从而确保数据报文能够通过新的路径继续转发。请参考图5和图6是RRPP的工作机制示意图。参照图5，存储器1为主节点，当环网中中所有存储器均未发生故障时，存储器1阻塞其副网口，数据流如该图中所示；参照图6，当存储器2发生故障时，存储器1将副网口置为UP状态，数据流如该图中所示。

在以上基础条件构建好之后，控制器与存储器可以采用特有的发现机制，来实现互相之间的接管与被接管的机制，这一过程主要依靠存储器以及控制器上的处理器运行相应的软件来实现。存储器发现本NVR的控制器发生了故障，其可以请求其他控制器来接管该存储器；反之控制器发现本NVR的存储器发生了故障，这意味着控制器失去了存储资源，其可以请求环网上其他存储器接受其管理作为其新的存储资源。由于环网的冗余机制的存在，任何一台存储器或者控制器发生故障，其对应的控制器或者存储器仍然可以通过环网来完成接管与被接管的处理。以下介绍当存储器或者控制器发生故障后，在自身处理器的控制下进行接管和被接管的4种具体情形。

情形1、存储器发生故障，控制器使用环网中的备用存储器；请参照图7，若存储器1发生故障，当存在备用存储器时，例如，存储器4为备用存储器，则由控制器1接管存储器4，由存储器4顶替存储器1作为控制器1的新存储资源。

情形2、控制器发生故障，请求备用控制器进行接管；请参照图8，若控制器1发生故障，当存在备用控制器，例如，控制器4为备用控制器，则由控制器4接管存储器1，这样存储器1上存储业务可以重新通过控制器4进行处理。

情形3，存储器发生故障，控制器请求已有的存储器作为新存储资源；请参照图9，组网环境中没有备用存储器，在存储器1发生故障后，控制器1可以向网络中其他存储器发送资源请求，如存储器2可以被控制器1和控制器2共用；

情形4，控制器发生故障，使用已有的控制器进行接管；请参照图10，组网环境中没有备用控制器，在控制器1发生故障后，通过环网请求其他控制器接管，比如控制器2可以将存储器1接管过来，业务数据仍能通过控制器2存入存储器1中。

首先需要注意的是，在上述四种情形中，如果存储器或者控制器作为单独设备参与环形组网，则其内部网卡需要至少包括两个网口以支持环形组网。在初始化的时候，控制器以及存储器的IP地址可以由管理员手工配置，也可以通过DHCP等方式自动获得，具体请参考图11中配置的情况。整个后端NVR各个存储器以及控制之间通信都在同一个二层网段内部。当设备正常运行时，只需要在NVR内建立TCP连接或者iSCSI连接，比如控制器1在内部建立与存储器1的TCP连接。TCP连接建立好之后，存储器1作为独立的存储器，控制器1只要将要读写的命令封装在TCP协议里投递给存储器1即可。当控制器1发生故障时，其他控制器就可以通过环网与存储器1建立连接来顶替控制器1。当然业务应用层面可以做一些优化处理使得接管过程更加平顺，但这不是本实施方式关注的重点。在本实施方式中，重点关注在网络与传输层面的接管与被接管。以下描述一个较佳的接管与被接管机制的实现过程，其采用私有协议来实现。

第一步：存储器1发现其与控制器1之间的TCP连接中断，此时存储器1可以认为控制器1发生了故障，于是存储器1在网络内通过广播报文承载的形式发送请求接管通知，该通知的内容可以形象地描述为：我是存储器1，我的IP地址为2.2.2.101，我需要一台新的控制器来接管我，原控制器地址为2.2.2.1；

第二步：控制器2收到该通知后根据预定规则判断其是否需要执行该接管任务，如果是则在接收到存储的请求接管通知后，对存储器1进行相应的回应，该回应的内容可以形象地描述为：我是控制器2，我的地址为2.2.2.2；

第三步：控制器2与存储器1之间建立TCP连接，接管完成。

当存储器发生故障时，例如存储器1发生故障，控制器1和存储器1之间的TCP连接中断，控制器1得知存储器1故障，由于RRPP环网的特性，虽然存储器故障，但如前所述，由于优化供电机制的存在，通常不会影响整个环网的联通性。此时，控制器1以广播报文承载的形式发出请求资源通知，该通知的内容为：我是控制器1，我的地址为2.2.2.1，我需要一台可以提供存储资源的存储器。假设此时环网内存储器4为备用存储器，根据事先约定的规则（比如备用存储器优先）判断是否自身需要回应该通知，如果是则存储器4回应控制器1：我是存储器4，我的IP地址是2.2.2.104；最后在存储器4和控制器1之间建立TCP连接即可。

针对情形1和情形4，如何在控制器和存储器之间建立连接的具体流程，可以参考以上处理过程实现，具体不再赘述。需要说明的是，控制器与存储器之间除了可以建立TCP连接之外，还可以建立iSCSI连接。当建立TCP连接时，存储器只作为单纯的提供存储空间的设备，RAID功能在控制器上实现。当建立iSCSI连接时，可使得存储器更加的独立，此时需要存储器拥有独立的RAID卡等功能，其相当于完成了存储虚拟化的过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种网络视频录像机NVR，该NVR包括控制器以及存储器，其特征在于：

所述控制器包括第一内部网口，所述存储器包括第二内部网口，该控制器和存储器通过所述第一内部网口和第二内部网口进行连接；

该存储器还包括第一处理器、第一内部网卡、第一环上网口和第二环上网口，该第一环上网口和第二环上网口分别与相邻存储器相连实现以太网环形组网；所述第一内部网卡包括交换芯片，该交换芯片分别连接于第一处理器、第二内部网口、第一环上网口和第二环上网口；其中该第一处理器进一步用于运行以太环网保护协议，并在判断所述控制器故障时，发送请求接管通知以使得其它控制器来接管本存储器；

所述控制器还包括与所述第一内部网口相连的第二内部网卡以及第二处理器，该第二处理器用于在判断所述存储器故障时，发送请求资源通知以获取其他存储器作为管理对象。

2.如权利要求1所述的NVR，其特征在于，所述存储器还包括第一电源模块，用于给所述存储器供电；所述控制器包括第二电源模块，用于给所述控制器供电；所述第一电源模块有到达第二内部网卡的供电路径，所述第二电源模块有到达第一内部网卡的供电路径。

3.如权利要求1所述的NVR，其特征在于，所述第一处理器进一步用于将请求接管通知承载在广播报文中发送出去。

4.如权利要求1所述的NVR，其特征在于，所述第二处理器进一步用于将请求资源通知承载在广播报文中发送出去。

5.如权利要求1所述的NVR，所述第一处理器进一步用于在收到请求资源通知时，根据预设规则判断自身是否需要作为对应的管理对象，如果是响应该通知。

6.如权利要求1所述的NVR，所述第二处理器进一步用于在收到请求接管通知时，根据预设规则判断自身是否需要作为对应的接管控制器，如果是响应该通知。

7.如权利要求1所述的NVR，其特征在于，所述第一处理器以及第二处理器用于在存储器以及控制器之间建立TCP；或者

所述存储器还包括多块磁盘以及RAID模块，该RAID模块用于使用所述多块磁盘创建RAID阵列，所述第一处理器以及第二处理器用于在存储器以及控制器之间建立iSCSI连接。

8.如权利要求7所述的NVR，其特征在于，

第一处理器进一步用于在发现所述TCP连接或者iSCSI连接断开时，确定控制器发生故障；

第二处理器进一步用于在发现所述TCP连接或者iSCSI连接断开时，确定所述存储器故障。

9.如权利要求1所述的NVR，其特征在于，所述环网协议为RRPP协议。