視頻監控業務上雲方案解析

行業痛點

因爲視頻監控能最大的記錄和還原當被監控的場景，近年來，視頻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類型號的攝像機和解決方案。因爲視頻監控數據量大，也會遇到各類問題：

1. 存儲資源消耗大且增加迅速。視頻監控業務極度消耗存儲資源，一個成規模的互聯網視頻監控服務每每須要PB級甚至更多存儲資源，普通IDC或小云服務提供商有限的基礎設施很容易成爲雲視頻監控業務爆發增加的瓶頸，一旦出現存儲瓶頸，擴容難度大，遷移成本高。
2. 對數據可靠性要求高。監控視頻數據是安防監控業務的核心價值數據，必須不能丟失。尤爲是在互聯網業務模式下，若是能作到視頻數據不丟失，安防監控服務提供商就能向其終端用戶提供可靠的視頻存儲服務。
3. 帶寬資源消耗巨大，且上行、下行流量不對稱。7*24小時寫入視頻流的視頻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帶寬成本。而且，視頻監控業務有明顯的上行流量遠大於下行流量的特色，而在互聯網類的業務模式下，下行流量纔是行業的有效業務流量。在傳統IDC架構中，流量不對稱的特色直接致使無效成本的增長。
4. 用戶觀看體驗在海量併發業務下難以保障。流暢是視頻監控最重要的用戶體驗，數萬路視頻併發寫入、觀看須要優質的基礎設施、強大的產品性能，來保障視頻體驗質量。視頻流通常爲分片存儲，任意分片寫入失敗，就會直接致使播放時卡頓。

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，基於阿里雲存儲服務，提供視頻監控解決方案。從2015年推出視頻監控存儲與播放解決方案以來，幫助大量的視頻監控企業解決了上雲的過程當中遇到的問題，針對不一樣的視頻監控廠商，也推出了不一樣的解決方案：

方案1、針對傳統視頻監控平臺解決方案：

參考架構：

方案解讀：

1. 視頻流由攝像頭推送到流媒體服務器（須要用戶本身用ECS搭建）。
2. 流媒體服務器對視頻流進行TS切片（須要用戶本身用ECS搭建） 並轉存到OSS。
3. 視頻直播業務可由OSS直接實現，或者由流媒體服務器 進行轉發。
4. 視頻錄像回看業務能夠直接從OSS中拉去，或者由流媒體服務器從OSS中拉取後轉發給用戶端

解決方案特色和優點：

1. 彈性計算，使得單攝像頭綜合成本降低30%，總體計算成本降低50%。經過採用低成本低配置雲服務器來保證業務持續性，搭配使用彈性伸縮服務在業務高峯期自動增長雲服務器數量來保證業務的正常運轉。同時，這種彈性伸縮能力，可以提升資源利用率。並且，上行帶寬零收費又進一步下降監控視頻上傳成本，使得總體成本結構更加合理。
2. 更加流暢的視頻觀看體驗。阿里雲優質的BGP帶寬帶來更低的播放延遲；阿里雲對象存儲具備極低的寫入失敗率，可以有效避免因視頻文件切片寫入失敗致使視頻觀看出現卡頓等不流暢現象。
3. 海量視頻文件存儲能力。阿里雲的對象存儲（OSS）可以提供海量的文件存儲，同時具備10個9的數據可靠性，並提供同城熱備和異地災備方案，使海量監控視頻永久存儲，隨時可得。
4. 可擴展性更好。解決方案中存儲、計算和分發在都輕鬆擴展。

方案2、針對攝像機解決方案

參考架構：

方案解讀：

1. 視頻源（攝像機或者是流媒體服務器）登陸獲取到訪問OSS的權限（阿里雲提供訪問OSS的鑑權服務）後，直接將視頻流推送到阿里雲對象存儲OSS；
2. 用戶採用阿里雲獨有的追加式寫入功能，將視頻碼流爲保存到OSS；
3. 若用戶視頻保存爲HLS（TS+M3U8）格式（該格式爲互聯網最多見的視頻文件格式之一），則無需經過其餘服務，能夠方便的經過手機、電腦等終端實時觀看視頻流和錄像回放。完美實現雲視頻實時觀看和錄像雲端回放
   。

方案優點：

1. 充裕的接入帶寬，即便有大量突發訪問，也能保證總體業務平穩順暢。
   2.更加流暢的視頻觀看體驗。阿里雲優質的BGP帶寬帶來更低的播放延遲；阿里雲對象存儲具備極低的寫入失敗率，可以有效避免因視頻文件切片寫入失敗致使視頻觀看出現卡頓等不流暢現象。

3.海量視頻文件存儲能力。阿里雲的對象存儲（OSS）可以提供海量的文件存儲，同時具備10個9的數據可靠性，並提供同城熱備和異地災備方案，使海量監控視頻永久存儲，隨時可得。

1. 可擴展性更好。解決方案中存儲、計算和分發在均可輕鬆擴展。
2. 文件生命週期管理。針對視頻監須要大量按期刪除過時文件的場景，阿里雲OSS存儲服務支持到期文件自動刪除，免除您刪除過時文件的後顧之憂。
3. 災備能力。阿里雲OSS提供多節點數據複製功能，輕鬆實現數據的異地災備。
4. 行業技術能力。世界各地的視頻監控攝像機頭都有用到阿里雲的服務，在視頻監控領域阿里雲積累了大量的行業和技術經驗，能夠保證用戶的業務平穩運行。

方案3、針對支持RTMP推流協議的攝像機：

參考架構：

方案解讀：

1. 經過OSS實現直接接收RTMP流而後轉換成HLS存儲到OSS，經過OSS的下行流量實現點播和直播。
   2.用戶須要在OSS申請bucket，開通直播服務。

3.直播數據轉換爲HLS（TS+M3U8）格式後保存爲OSS文件，可選是否保留文件進行點播。

1. 視頻直播、點播都是HLS（TS+M3U8）格式。客戶獲取
   M3U8地址後直接播放。

方案優點：
除集合了方案一和方案二的優點外。還有有如下特色：

1. 極簡的系統架構，只需攝像機支持RTMP協議，無需對攝像機軟硬件作改造，便可實現雲存儲；
2. 支持HLS直播與點播功能，輕鬆實現互聯網應用；

總之，針對視頻監控數據的高可用需求，對比傳統的存儲方案阿里雲視頻監控解決方案解決了如下難題：
1. 對寫入成功率要求高
因爲視頻數據寫入存儲失敗會致使觀看卡頓甚至沒法播放，而阿里雲存儲專門針對視頻監控行業海量文件寫入場景進行優化，提供業內頂尖的寫入成功率，遙遙領先於同行，且通過大量客戶海量數據檢驗。
2. 數據可靠性要求高
雲存自動實現三分數據備份，提供11個9的數據高可靠性，保障視頻錄像文件安全可靠、可信。支持百萬級視頻設備接入，架構靈活可靠、彈性擴展，可根據不一樣業務需求彈性開通、釋放資源。舉一個極端的例子，哪怕有人衝到機房裏面拿走了阿里雲的一些服務器，也沒必要擔憂其中的數據會泄密或者丟失，由於裏面的數據被儲存爲加密文件碎片，看不到任何一個完整的文件，而三份備份則攝像機所拍攝內容能夠在雲端被安全找回，秒級恢復。真正作到了數據看不見、摸不着、拿不走。

挖掘雲上監控數據的行業價值

1、實時視頻分析----攝像機趕上雲智能視頻分析，從看得清到看得懂

視頻上傳到雲端後，經過消息服務通知阿里雲AI服務，獲取視頻後進行指定的視頻分析，並把視頻分析結果實時通知用戶。全智能的雲視頻分析系統，能夠有效的避免信息遺漏、使各類高危風險在發生的之初就當即通知處理人員從而避免事件的發生。大大提升整個視頻監控系統的效果和質量，減小工做人員的強度。

場景舉例：
• 人臉識別： 家庭人臉智能時光相冊、幼兒園寶寶智能分類錄像、智能門鈴 ..
• 人數統計： 商超人流統計、熱點區域分析、收銀排隊分析…
• 特定行爲分析： 家庭老人跌倒識別、手勢識別、寶寶哭鬧識別、入侵檢測 …
• 智能交通：車牌識別、擁堵檢測、交通違章識別
• 公共防禦：區域保護、入侵檢測…
• 公安偵查：嫌疑犯識別、羣體事件
• 幼兒園：寶寶異常行爲識別、哭鬧堅持、跌倒檢測…

2、離線視頻分析----智能挖掘存量視頻金礦，讓數據發揮無限價值

當視頻文件上傳到雲端後，大量的視頻文件佔了大量的存儲空間，因爲成本和其餘因素的考慮，通常視頻數據存儲必定期限後就按期刪除。因此這海量的數據沒有產生任何的價值，給人形成的影響是存儲只會花錢不會賺錢。實際上呢？這是一座視頻數據金礦！經過阿里雲或自研的視頻分析算法，不只能夠挖掘存量視頻價值，甚至還能夠跨界拓展各種業務
• 視頻濃縮去重：去除重複背景，將視頻中有意義的場景自動永久保存
• 視頻結構化標籤：將非結構化視頻內容理解成結構化數據
• 智能交通：離線違章檢測，對海量的治安、卡口等非交通類攝像機數據進行二次數據挖掘，對違章車輛進行處罰
• 公安刑偵：海量視頻搜索、案件線索關聯…