中間件技術在安防視頻分析云平臺中的應用研究

陳曉婷

摘? 要：為了建設和諧快捷的智能化社會，提供精準高效的服務，實現(xiàn)信息的互信共享，安防系統(tǒng)搭建了融合主視頻圖像輸入、內(nèi)容解析和描述、存儲應用等模塊的智能分析云平臺系統(tǒng)。中間件在底層系統(tǒng)和智能分析云平臺之間搭起了一座橋梁，為二者提供通信服務，因此其重要不言而喻。文章著重介紹了中間件技術的概念和分類以及中間件技術在安防視頻分析云平臺中的應用，并對其發(fā)展方向作出了展望。

關鍵詞：安防視頻;云分析平臺;中間件技術應用

中圖分類號：TN919.1 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）27-0151-02

Abstract： In order to build a safe and convenient intelligent society， provide efficient and intelligent services， and realize mutual trust and sharing of information， the security system has built an intelligent analysis cloud platform that mainly includes several modules including video image input， content analysis， content description， and storage applications. Middleware builds a bridge between the operating system and the intelligent analysis cloud platform， providing communication services for both， so its importance is self-evident. This article focuses on the concept and classification of middleware technology and the application of middleware technology in the security video analysis cloud platform， and discusses its development direction.

Keywords： security video; cloud analysis platform; middleware application

1 概述

在公共安全領域，尤其是安全防御產(chǎn)品的應用中，人工智能應用已經(jīng)初具規(guī)模。許多一線安防公司在2016年北京安全博覽會發(fā)布了基于人工智能的智能視覺策略。隨之深度學習算法等解決方案也被相繼提出。基于GPU的解決方案，面部識別和大數(shù)據(jù)也已成為各大公司研發(fā)的重點。在應用軟件的開發(fā)過程中，中間件可以提供穩(wěn)定的程序應用環(huán)境，一定條件下，只要根據(jù)軟硬件的更新?lián)Q代相應地升級中間件，就無需更改其外部接口定義，對應用軟件也不需要作出修改，這樣就能夠確保企業(yè)對應用軟件的開發(fā)與維護成本，進一步推動了安防視頻智能云分析平臺的發(fā)展[1-2]。

2 中間件技術概念及分類

中間件涵蓋的范圍非常廣泛，隨著不同的應用需求，各種獨特的中間件產(chǎn)品應運而生。中間件是應用程序系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件之間的一類軟件。它借助系統(tǒng)軟件提供的基本功能來連接系統(tǒng)的各個部分，從而達到資源共享和功能共享的目的，但是到目前為止，中間件還沒有確切的定義[3]。但是，中間件一般具有以下特征：（1）標準協(xié)議和接口。（2）分布式計算，提供網(wǎng)絡，硬件和操作系統(tǒng)的透明性。（3）滿足大量的應用需求。（4）可以在各種硬件和操作系統(tǒng)平臺上運行[4]。

目前，基于中間件在系統(tǒng)中發(fā)揮作用和所使用技術的不同，它主要可以分為以下幾類：（1）數(shù)據(jù)訪問中間件;（2）遠程過程調(diào)用中間件;（3）面向消息中間件;（4）事務處理中間件;（5）網(wǎng)絡中間件;（6）終端轉換中間件[5]。

3 中間件技術在安防視頻分析云平臺中的應用

安防視頻智能分析云平臺（以下簡稱云平臺）的功能有以下幾個方面：視頻圖像傳輸、內(nèi)容分析、內(nèi)容描述、存儲應用。它的接口包括采集接口、數(shù)據(jù)分析接口、級聯(lián)接口和分析接口，各類接口交互實體關系如圖1所示。

其中，在視屏圖像采集和訪問方面，主要使用的是數(shù)據(jù)傳輸中間件和數(shù)據(jù)訪問中間件，在存儲應用方面，主要使用消息中間件。

3.1 消息中間件

當前，消息中間件主要使用基于AMPQ協(xié)議的AMPQ，它是高級消息隊列協(xié)議，是大規(guī)模，高并發(fā)的消息技術[6]。它是為面向消息的中間件設計的一個應用程序?qū)印Ｔ搮f(xié)議的開放標準AMPQ是面向消息的，并且支持點對點和發(fā)布/訂閱通信模式。域模型包括隧道和路由，它們可以提供安全可靠的消息服務。AMPQ對消息中間件和消息提供者的行為施加了嚴格的規(guī)則，并真正實現(xiàn)了不同客戶端之間的互操作性。其中，RabbitMQ是基于AMQP的可替換企業(yè)消息傳遞系統(tǒng)，是目前最主流的消息傳遞中間件。

消息中間件可以實現(xiàn)應用程序之間的協(xié)作運行，并屏蔽各種平臺和協(xié)議之間的特性，同步或者異步連接客戶端和服務器[7]。根據(jù)數(shù)據(jù)流量的不同，提供不同的服務，若數(shù)據(jù)流量太大，則消息中間件可以削弱流量峰值，以避免出現(xiàn)因數(shù)據(jù)迅速流入到數(shù)據(jù)庫中，從而導致服務器停機的情況，并可以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴Ｍ瑫r，消息中間件還具有異步通信的能力。當應用程序不想立即處理該消息時，可以使用異步處理機制，該機制允許應用程序?qū)⒁恍┫⒎湃胂⒅虚g件，但不立即處理它。在之后需要的時候再慢慢處理。除此之外，消息中間件還具有以下優(yōu)勢：（1）消息確認機制和持久化機制，在投遞消息以后，可以持久化存儲，將消息傳播到消費端的過程中，可以進行確認，保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。（2）可靠性高，高度可定制的路由，通過高度可定制的路由規(guī)則，實現(xiàn)集群的擴展，以及數(shù)據(jù)的可遷移能力[8]。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸及訪問中間件

數(shù)據(jù)訪問服務中間件，就是指一切連接應用程序和數(shù)據(jù)庫的軟件[9]，目前，它是在所有中間件中最成熟的一種，一切網(wǎng)絡服務，都要基于數(shù)據(jù)訪問中間件。它可以提供各種便捷服務，如虛擬緩沖存取，各種數(shù)據(jù)格式的轉換以及文件的解壓等服務[10]。常見的數(shù)據(jù)訪問服務中間件主要有ODBC、JDBC等等，ODBC是由微軟公司確立和定義的，已經(jīng)被數(shù)據(jù)庫界廣泛的接受和采用，成為了一種數(shù)據(jù)庫訪問的統(tǒng)一接口，通過ODBC數(shù)據(jù)訪問中間，應用程序可以不需要考慮數(shù)據(jù)庫的格式，采用統(tǒng)一的方式去訪問數(shù)據(jù)庫，通過ODBC提供的API去操作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，極大地簡化了開發(fā)的工作，提高了開發(fā)的效率。

數(shù)據(jù)訪問中間只提供了數(shù)據(jù)訪問的能力，但是不具備數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Γ枰獢?shù)據(jù)傳輸中間件的配合。數(shù)據(jù)傳輸中間件在科學數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)格項目中發(fā)揮重要作用，由中科院數(shù)據(jù)中心提供。

需要輔助數(shù)據(jù)傳輸中間件。中國科學院計科學數(shù)據(jù)中心提供的四種數(shù)據(jù)傳輸中間件。它是科學數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)格項目的重要組成部分。傳輸文件和傳輸對象是它的兩個最基本的功能，傳輸速度和安全能力是衡量它的重要指標[11]。在任何需要傳輸文件的應用中，都可以部署數(shù)據(jù)傳輸中間件，其有以下特性：（1）該中間件采用二進制的RPC協(xié)議，具有簡單高效的優(yōu)勢;（2）在傳輸過程中，它時基于HTTP協(xié)議進行傳輸，服務器端不用開放防火墻端口，可以保障服務器的安全，避免外部的惡意攻擊;（3）采用斷點續(xù)傳技術，高效、可靠地傳輸數(shù)據(jù)[12]。

3.3 其他中間件

在安防視頻分析云平臺中的應用中，需要用到多種功能型中間件，它們主要用來提供某些平臺服務功能，例如流媒體中間件、存儲服務中間件、報警服務中間件等等。

4 中間件技術的展望

目前，隨著安防領域的發(fā)展，中間件已經(jīng)成為開發(fā)安防應用產(chǎn)品中不可或缺的關鍵基礎設施[13-14]，形成了中間件“無處不在”的技術格局，業(yè)務的復雜程度和要求越來越高，數(shù)據(jù)量的不斷增大，對中間件的要求不斷提高，如何保證中間件能夠保證巨大的業(yè)務量的需求，目前，已近成為中間件技術研究的熱點。同時，未來的中間件將更加注重標準的制定與運用，保證中間件最大程度的擴展性，不斷適應復雜的業(yè)務場景。

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