Сравнение алгоритмов записи видеоархива в различном ПО видеонаблюдения

Дата публикации: 24.10.2016 Скачать статью в формате pdf (необходимо зарегистрироваться или авторизоваться)

Видеонаблюдение почти бесполезно без записи видеоизображения. Даже если видеонаблюдение является ситуационным, когда приоритет – это фиксирование тревог «онлайн», всегда необходим последующий просмотр архива с целью выявления подробностей происшествия. Тема записи архива настолько важна и многообразна, что мы посветили ей целую серию статей и роликов на нашем сайте и канале YouTube

Вообще, на наш взгляд, применительно к охранному видеонаблюдению, стоит говорить не столько даже о «записи», сколько о «ведении архива». Ведь помимо технических нюансов существует ещё тактика охраны, администрирование архивных записей, а также – особенности записи архива в различном программном обеспечении. Вот об этих особенностях и ограничениях, привносимых «софтом» для видеонаблюдения, мы сегодня и поговорим.

Основные моменты статьи мы отразили в нашем видеоролике:

Архив – инструмент тактики

Для того, чтобы глубже понять для себя специфику архивирования видеоинформации мы провели большое кол-во исследований в области ведения архива в разном ПО. Это было изучение особенностей записи на программном уровне, а также аппаратное тестирование производительности дисковых подсистем.

Несмотря на то, что, казалось бы, особенности архивирования в разном ПО связаны с чисто техническими вопросами, очень важной, на наш взгляд, представляется оценка этих различий с точки зрения тактики охраны.

Давайте перечислим варианты тактики охраны в части работы с архивом. В обобщённом варианте их всего два.

  • Тактика 1. Запись
    Запись по детекции движения, либо постоянная запись. Последующая работа с архивом (просмотр, поиск, экспорт) не приоритетна и сводится, большей частью, к эпизодическому поиску в архиве видеофрагментов и их воспроизведению. Самый распространённый вариант тактики ведения архива.
  • Тактика 2. Запись/чтение
    Работа с архивом является важным инструментом тактики охраны. Запись может вестись как постоянно, так и по детекции движения и ситуационной аналитике. Последующая работа с архивом приоритетна. Регулярный поиск и просмотр ведётся почти по всем камерам в системе. Часто просмотр архива может совершаться несколькими пользователями одновременно.

Варианты тактики работы с архивом прямо и косвенно влияют на техническую составляющую ведения архива. С технической стороны из двух приведенных нами видов тактики можно вывести следующие положения:

  • Надёжность сохранности архива
  • Стабильность записи в архив в режиме многопользовательского доступа

Таким образом, мы решили свести обзор особенностей построения архива в том или ином ПО к рассмотрению их с точки зрения двух глобальных тактик работы системы и исходящих из них технических аспектов: 

  • Аспект 1/сохранность записи
  • Аспект 2/стабильность записи и воспроизведения

Подчеркнём, что сохранность и техническое качество записанной видеоинформации необходимо во всех случаях, независимо от тактики, но два вышеприведённых критерия наиболее рельефно выявляют проблемы и преимущества, которые имеет разное программное обеспечение в части ведения архива. 

Архив в разном ПО

Для рассмотрения были взяты четыре программных продукта: «Интеллект» (ITV|AxxonSof), «AxxonNext» (ITV|AxxonSof), «Macroscop» (Сателлит Инновация) и «XProtect» (Milestone Systems). Отметим, что в задачу ни в коем случае не входило сравнение и навязывание предпочтений в выборе. У каждого из них имеется свой, логически обоснованный подход к архивированию и выбор того или иного ПО должен определяться совокупностью требований, предъявляемых к системе видеонаблюдения в контексте конкретного технического задания.

Сравнение архива в разном ПО видеонаблюдения

Архив в «Интеллект»

[Программный комплекс «Интеллект» известен своими широкими возможностями в решении самых разных задач в области видеонаблюдения.]

Особенности

Запись архива в ПО «Интеллект» построена по кольцевому принципу и последовательно на каждый диск в системе. До тех пор, пока не заканчивается свободное место на текущем диске, перехода записи на другой диск не происходит. Таким образом, во время записи архива единовременно задействован только один диск системы и запись по всем камерам происходит на него.

Запись архива в ПО Интеллект

Файлы архива в ПО «Интеллект» формируются фрагментами, накапливающими свой объём до заранее заданного кол-ва кадров (по умолчанию – 500), независимо от размера фрагмента. Так, при постоянной записи потока с камеры, до достижения этого объёма, такой фрагмент формируется как временный файл, который записывается на свободное место активного диска. По достижении заданного числа кадров (если продолжается запись) записанные данные скидываются в папку архива как полноценный архивный файл, который можно воспроизвести. Поскольку размер файла при одном и том же кол-ве кадров может быть разным (это зависит от характеристик потока), следует рассчитывать запас места на жёстком диске для формирования временных файлов, для чего в программе существуют специальные настройки.

В ПО «Интеллект» файлы архива можно воспроизвести напрямую, без загрузки ПО, с помощью отдельного программного плейера, идущего в составе основного ПО.

Аспект 1/сохранность записи

Благодаря тому, что во время записи в работе всегда находится только один диск, снижается общая нагрузка на дисковую подсистему.

Вместе с тем, при единовременной записи на один диск, в случае выхода его из строя, потеря архива произойдёт сразу по всем камерам за некоторый период времени.

Потеря архива в ПО Интеллект при выходе из строя HDD

При записи потока с камеры, помимо создания собственно файлов архива, «Интеллект» записывает специальные индексные файлы, необходимые для последующей работы с архивом (поиск, воспроизведение). При записи индексные файлы помещаются на тот же диск, куда пишутся и файлы архива, соответствующие данным индексам. В режиме воспроизведения архива от одной-двух камер позиционирование по архиву происходит быстрее, чем если бы файлы индексов находились на другом диске или были разбросаны по нескольким дискам в системе. Это даёт преимущество в скорости при поиске недавних записей и, особенно, при интеллектуальном поиске по сложным условиям, когда задействуется информация из базы метаданных.

Аспект 2/стабильность записи и воспроизведения

При одновременной записи и многопользовательских запросах на воспроизведении архива от большого количества камер, когда фрагменты этого архива находятся на том же диске, куда в данный момент ведётся запись, может происходить падение производительности HDD, выраженное в задержках воспроизведения, а иногда и пропуске отдельных кадров при записи, а также повышенный износ диска из-за высокой нагрузки по запросам на «запись-чтение». Это связано с особенностями работы жёстких дисков в данном режиме. Об этом подробнее смотри нашу статью о производительности дисковых подсистем.

Архив в «AxxonNext»

Система IP-видеонаблюдения AxxonNext славится своим инновационным подходом к решению многих задач. Не стала исключением и организация архивирования в ней.

Особенности

Архив в AxxonNext, как и в «Интеллект», пишется последовательно на каждый диск, но имеет свою собственную файловую систему. Для настройки архива предварительно следует в неразмеченной области физического или логического диска создать неформатированный том, который далее в AxxonNext форматируется в специальную файловую систему SolidStore. Эта файловая система наиболее приспособлена под кольцевой принцип создания архива, запись в ней происходит в одном направлении с последовательной перезаписью старых данных новыми.

В AxxonNext есть возможность создавать несколько независимых архивов со своими настройками. Например, в разные архивы можно вести запись с разных камер с отличающимися настройками потоков и глубиной хранения архива.

Запись архива в ПО AxxonNext 

В AxxonNext нет отдельного программного плейера для просмотра архива, просмотр возможен только через интерфейс работы с архивом в основном ПО.

Аспект 1/сохранность записи

Технология SolidStore отличается тем, что файлы в такой системе не подвержены фрагментации. При отсутствии фрагментации файлов блоку головок жёсткого диска нужно меньше перемещений для поиска свободного места для записи или части файла для чтения, вследствие чего уменьшается износ жёсткого диска. 

Так же, как в и «Интеллект», выход из строя одного диска будет означать потерю некоторого периода архива от всех камер.

То обстоятельство, что файловая система SolidStore не может быть распознана Windows или другой операционной системой, влечёт за собой невозможность доступа к файлам архива вне программного обеспечения AxxonNext. В случае удаления ПО или переноса архивного диска на другой компьютер, архив будет недоступен не только для просмотра, но и для копирования. Это нужно учитывать при построении системы на AxxonNext.

Аспект 2/стабильность записи и воспроизведения

Поскольку при строго последовательном заполнении секторов диска системе точно известно месторасположении файла индекса необходимого видеофрагмента, увеличивается скорость позиционирования по архиву при поиске и воспроизведении. Кроме того, поскольку Windows не «видит» файловую систему архивных дисков, к ним не происходит частого обращения операционной системы по своим нуждам, что также сказывается на быстродействии. 

Вследствие того, что при записи и чтении обращение происходит к одному и тому же диску, при многопользовательском доступе в режиме воспроизведения к архиву сразу от нескольких камер возможны просадки по производительности HDD, схожие с тем, что наблюдается в ПО «Интеллект». Такая проблема может быть частично скомпенсирована разделением архива по дискам системы, когда в каждую часть архива пишутся только определённые камеры. В этом случае при активных запросах на воспроизведение нагрузка на чтение будет приходится не на один, а на несколько жёстких дисков.

Архив в «Macroscop»

Макроскоп – стремительно развивающийся программный продукт, со своими, зачастую уникальными, возможностями. 

Особенности

Главная особенность ПО «Macroscop» в части построении видеоархива – это ведение записи на все диски системы одновременно. В процессе записи поток от каждой камеры делится на небольшие фрагменты, которые равномерно распределяются по всем архивным дискам. Принцип старшинства здесь сохраняется: фрагменты новых файлов пишутся на место фрагментов самых старых файлов.

Запись видеоархива в ПО Macroscop

Поскольку поток видеоданных с разных камер на практике, скорее всего, будет неодинаков, размер фрагментов также может различаться и диски в системе могут заполняться неравномерно. Чтобы избежать этого, в «Macroscop» предусмотрен алгоритм равновесного распределения архивных файлов по локальным дискам. Программное обеспечение само определит, на какой из дисков в следующий момент времени должен сбрасываться файл архива от конкретной камеры. Таким образом, независимо от того, сколько камер единовременно ведут запись и какой интенсивности поток от них поступает, все диски в системе будут заполняться равномерно. Более того, даже в случае использования дисков разного объёма, распределение архива по ним произойдёт с таким расчётом, что свободное пространство заполнится одновременно.

Как и в «Интеллект», в «Macroscop» при записи архива создаются временные файлы, которые помещаются на архивные диски. Объём дискового пространства, отведённые под временные файлы, можно задавать в настройках программного обеспечения. 

Так как поток от камер в «Macroscop» буферизируется не только на диски, но и в оперативную память системы, следует учитывать повышенные требования ПО «Macroscop» к общему объёму ОЗУ сервера.

В ПО «Macroscop» возможно воспроизведение и конвертирование файлов архива с помощью программного плейера, идущего в составе ПО.

Аспект 1/сохранность записи

Принцип распределённой записи на все диски системы обеспечивает защиту от полной потери архива за некоторый период времени. В случае выхода из строя одного (и даже более) диска, вероятнее всего, потери коснутся всех камер системы, но только в виде временных пропусков, величина которых зависит от количества дисков в сервере. Ведь фрагменты записи даже одной тревоги будут распределены по всем дискам, а значит большая часть архива за данный период сохранится.

Потеря архива в ПО Macroscop при выходе из строя HDD

Аспект 2/стабильность записи и воспроизведения

Что касается стабильность в режиме «запись-чтение», то в ПО «Macroscop» она обеспечивается механизмом приоритета записи и буферизацией данных в режиме воспроизведения архива. В режиме «запись-чтение» приоритет будет у запросов на запись. С другой стороны, при обращении к файлам архива для просмотра система сначала считывает с дисков последовательность нужных фрагментов в программный буфер, а уж затем переходит к воспроизведению. Всем этим достигается защита от просадок производительности при записи, а также стабильность воспроизведения. 

Архив в «XProtect»

«Milestone» – первый крупный программный продукт, созданный специально для IP-видеонаблюдения. Линейка «XProtect» от «Milestone Systems» пользуется заслуженным уважением во всём мире.

Особенности 

Одной из особенностей архивирования в «XProtect» является некоторое отличие в организации записи в архив в разных версиях линейки. Подробное их описание не входит в задачи данной статьи, и особенности ведения архива в «XProtect» мы рассмотрим на примере версии «Professional». 

Так же, как в и ПО «Интеллект», архив здесь пишется по кольцевому принципу. В остальном же имеются значительные различия. Главное отличие «XProtect» от «Интеллект» и других продуктов заключается в применении метода динамического разделения архива. Смысл его состоит в том, что архив в процессе формирования разделяется на «горячий» и «холодный». Горячий архив – это папка, в которую непосредственно идёт запись потока с камер. Разработчик ПО рекомендует располагать её на отдельном физическом диске. На других дисках в системе находится основной, «холодный» архив. Раз в сутки происходит автоматическое копирование файлов из «горячего» архива в основной. Время суток для копирования можно подобрать таким образом, чтобы система была минимально занята записью потока с камер, например, при малой активности на объекте в ночное время.

Запись видеоархива в ПО Milestone XProtect

В «XProtect» нет отдельной утилиты для просмотра архива, просмотр возможен только через интерфейс работы с архивом в клиентской части ПО.

Аспект 1/сохранность записи

С одной стороны, наличие «холодных» (не только в переносном, но уже и прямом смысле) дисков архива, у которых большую часть времени работы отсутствуют пиковые нагрузки, безусловно, способствует надёжному хранению записанной информации.

С другой стороны, при наличии выделенного диска для «горячего» архива, куда пишется поток от всех камер, возможна ситуация, когда при воспроизведения архива, фрагменты которого находятся на этом же диске, в то же самое время будет происходить копирование информации «горячего» архива на диски основного. В этом случае диск «горячего» архива будет загружен множественными запросами на чтение и одновременно продолжит обрабатывать запросы на запись. 

Такая ситуация может привести к повышенной нагрузке на жёсткий диск, и разработчик настоятельно рекомендует применять для «горячего» архива высокоскоростной тип дисков (HDD SAS или SSD), либо массив RAID0 и ему подобные, а также защищать диск или массив дисков «горячего» архива с помощью отказоустойчивых уровней RAID, например, RAID10. Для «холодного» архива допустимо применять HDD с интерфейсом SATA серверного класса. 

Кроме того, раздел в файловой системе NTFS для локального диска в ПО «Milestone XProtect» предпочтительно форматировать с размером кластера 64 килобайта, что положительно скажется на производительности дисковой подсистемы для данного ПО (по умолчанию утилита управления дисками Windows форматирует раздел с кластерами размеров 4 килобайта).

В этом, кстати, состоит ещё одно отличие «XProtect» от конкурентов: производитель даёт конкретные рекомендации по организации архивирования. Другие из рассматриваемых нами продуктов отдельно оговоренных рекомендаций по построению архива не имеют.

Аспект 2/стабильность записи и воспроизведения

В случае следования рекомендациям разработчика и применения высокопроизводительного RAID-контроллера и «быстрых» дисков пользователь получает высокую скорость работы в «горячем» архиве, не говоря уже о защите архива на аппаратном уровне (см. статью о производительности дисковой системы - ссылка на статью).

Однако, ключевая фраза здесь: «В случае следования рекомендациям разработчика». Напомним, что все преимущества динамического разделения архива проявляются только тогда, когда в качестве диска для «горячего» архива применяется действительно быстрый, высокооборотный HDD с интерфейсом SAS или диск SSD. Если же используется обычный (пусть и серверного класса) HDD с интерфейсом SATA на 7200 об/мин и, что важно, мы применяем разделение архива, то вместо прироста производительности и надёжности работы мы получим систему, даже более уязвимую к потерям и просадкам скорости, чем если бы у нас был просто набор дисков с записью «по кольцу», т.к. система будет нагружена дополнительным копированием из «горячего» архива в «холодный».

Следует упомянуть, что подход разделения архива на «горячий» и «холодный» также программно реализован и в ПО «Интеллект». Здесь в рамках одного сервера динамическое разделение архива возможно при покупке специального программного модуля «Долговременный архив», к которому подключаются диски «холодного» архива. «Горячий» архив пишется на выделенный диск или массив. Можно создать несколько раздельных архивов с разными настройками для каждого из них. В случае применения модуля «Долговременный архив» условные минусы по техническим аспектам во втором варианте тактики работы с архивом в ПО «Интеллект» практически нивелируются. 

Резюме

Подведём краткий итог в виде таблицы для четырёх видов программного обеспечения.


Интеллект AxxonNext Macroscop Milestone XProtect
Аспект 1. Сохранность записи Общая низкая нагрузка на дисковую подсистему
Возможность потери архива от всех камер за некоторый период1
Высокая нагрузка на дисковую подсистему в режиме многопользовательского доступа к архиву1
Общая низкая нагрузка на дисковую подсистему
Гибкие возможности по настройке режимов записи. Возможность выделения части архива для записи в отказоустойчивые массивы
Высокая нагрузка на дисковую подсистему в режиме многопользовательского доступа к архиву2
Защита от потери большой глубины архива по всем камерам Общая низкая нагрузка на дисковую подсистему4
Высокая нагрузка на диск «горячего» архива4
Аспект 2. Стабильность записи и восп-
роизведения
Быстрое позиционирование по архиву по одной-двум камерам
Просадка производительности при воспр. архива от нескольких камер1
Быстрое позиционирование по архиву по одной-двум камерам
Просадка производительности при воспр. архива от нескольких камер2,3
Защита от просадок по производительности для записи
Буферизация при чтении
Быстрый доступ к оперативному архиву
Сниженная нагрузка на диски долговременного архива4

Примечания:

  1. Может быть снижена при применении модуля «Долговременный архив»
  2. Может быть снижена при разделении архива по дискам
  3. При организации архива по умолчанию
  4. При выполнении рекомендаций разработчика ПО

В заключение нашего анализа необходимо отметить важное обстоятельство. Всё вышесказанное наиболее актуально в отношении ситуации, когда дисковая подсистема организована в виде локальных дисков.

Технологии RAID

Вне зависимости от того, какое программное обеспечение используется и какие оно имеет особенности в части архивирования, использование отказоустойчивых и/или скоростных уровней RAID способно решить многие явные и неявные проблемы записи видеоинформации и представляется предпочтительным для построения систем архивирования в видеонаблюдении.

Ответственность за надёжное фиксирование и последующее хранения информации в огромной степени лежит на аппаратной части системы. Мы, как производители «железа», хорошо понимаем это.

Задача статьи не в том, чтобы указать, какое программное обеспечение выбрать (этот вопрос зачастую решается на основании более далёких от технических аспектов доводов). Мы хотели показать, что при выборе сервера под конкретное ПО необходимо учитывать и организацию подсистемы записи архива, и приоритеты тактики работы с архивными видеоданными, а в отдельных случаях и специально подбирать и настраивать аппаратную начинку видеосервера: контроллеры дисков, тип носителя, уровни RAID. Особенно это касается сложных ситуаций, как, например, систем с применением резервирования архива или дисковых массивов на несколько сотен терабайт, где трудность решения возрастает многократно и здесь по-настоящему легко допустить ошибку. И хорошее ПО и отличный сервер могут оказаться несовместимы для конкретных задач по записи и управлению видеоархивом. 

Лучшим выбором будет готовый видеосервер с программным обеспечением для видеонаблюдения, платформа которого учитывает все особенности ПО и тактики работы с архивом для конкретного объекта.

Видеосерверы VIDEOMAX для различного ПО видеонаблюдения

В своей практике нам довольно часто приходится сталкиваться с подобными вопросами, и мы научились учитывать разные обстоятельства, связанные с архивированием и его особенностями в программных продуктах. Что бы получить надежное и оптимальное решение в виде аппаратной платформы для выбранного ПО и с учетом тактики работы с архивом на конкретном объекте проще всего отправить запрос в инженерный отдел компании Видеомакс. Мы в короткие сроки предложим лучшее решение, которое гарантированно решит задачу и будет надежно работать долгие годы.

Возврат к списку




Комментарии к статье:
Загрузка комментариев...
Рекомендуем прочитать