Тактика работы с видеоданными, или суслики IP-видеонаблюдения

Дата публикации: 08.09.2016 Скачать статью в формате pdf (необходимо зарегистрироваться или авторизоваться)

Запись видеоархива - одна из основных задач любой системы видеонаблюдения. Обеспечение надежной и гарантированной записи с заданными характеристиками потока - обязательное условие. Этому вопросу стоит уделить самое пристальное внимание. Мы продолжаем серию статей об особенностях записи и хранения данных в видеонаблюдении, и даже сняли видео подытоживающее серию статей:

В одной из недавних статей на нашем сайте мы рассмотрели вопрос скорости записи видеоархива на жесткие диски сервера видеонаблюдения, и то, какие ограничения существуют при записи на HDD и в RAID. В той же статье были описаны результаты проведенного исследования, где мы выяснили, что скорость записи зависит от тактики работы с видеоархивом. Давайте поговорим об этом подробнее

В чем проблема?

Напомним в цифрах результаты нашего исследования скорости записи видеоархива на HDD:

Дисковая подсистема Режим МБ/с (мега байт в секунду) Мбит/с
Набор HDD Запись ~ 160 ~ 1280
Запись/чтение ~ 30 ~ 240
Массив HDD в RAID Запись  ~ 500  ~ 4000
Запись/чтение ~ 100 ~ 800
Массив HDD в RAID (suboptimal -
перестроение массива при поломке HDD)
Запись ~ 160 ~ 1280
Запись/чтение ~ 40 ~ 320

Как видно из таблицы, в режиме «запись/чтение» скорость записи падает многократно. Для обычных дисков до 240 Мбит/с, для RAID массива - до 800 Мбит/с. Казалось бы, даже 240 Мбит/с - это не мало. 

Мало, много - все относительно. Сегодня мы наблюдаем бурный рост количества мегапикселей в IP-камерах. Потоки с каждым днем растут и это все нужно записывать. Новый формат сжатия H.265, дополнительное сжатие типа Zipstream или H.264+ не решают кардинально проблему больших потоков. И если раньше с большими потоками не справлялись сети и процессоры и было трудно представить IP-сервер на 50-100 камер, то теперь и это не проблема - вычислительные мощности растут еще быстрее, чем разрешение камер, и даже 500 камер на сервер - не предел. 

В конечном итоге, поток в 240 Мбит/с генерирует небольшая система видеонаблюдения из 25 IP-камер по 3Мpix с темпом 25к/с. И этот поток, как можно убедиться в нашем калькуляторе, без проблем обработает начальный сервер в самой простой конфигурации ID1. 

Проблема на лицо - скорость записи на HDD является существенным фактором в проектировании системы видеонаблюдения и выборе серверного оборудования. Особенно для систем, где режим работы с архивом имеет характер «запись/чтение».

Режим работы с видеоархивом

Мы условно разделили режим работы с архивом на два класса: «запись» и «запись/чтение».

  • Запись
    в этом режиме записанные системой видеоданные используются для проведения расследований и разбора различного рода инцидентов. В таком режиме функционирует подавляющее большинство систем как охранного, так и ситуационного видеонаблюдения. Даже если оператор будет постоянно просматривать архив по одной-двум камерам по очереди, это не скажется значительно на стабильной записи архива и такой вариант также можно отнести к режиму «запись»;
  • Запись/чтение
    существуют объекты и задачи, которые требуют постоянного обращения к записанному видеоархиву. Это могут быть торговые центры, крупные ритейлеры, логистические центры, развлекательные заведения, казино, стадионы. Везде, где тактика охраны предусматривает оперативный анализ ситуации с одного или нескольких рабочих мест оператора. 

В режиме работы с архивом «запись/чтение» велика вероятность возникновения ситуации, когда при одновременной записи и просмотре архива произойдет перегрузка дисковой подсистемы и пострадает либо запись, либо чтение, либо и то, и другое. Управлять приоритетами на аппаратном уровне практически невозможно, и самое опасное, что может произойти - ценные данные могут не записаться или записаться не полностью (с частичным выпадением кадров).

Тактика работы с видеоданными в системе IP-видеонаблюдения

Возможно, вы никогда не встречались с проблемой одновременной записи и чтения видеоданных. Возможно, эта ситуация не была настолько явной, чтобы это заметил заказчик. Но это не означает, что при реализации очередного проекта указанная проблема не выйдет на первый план. Ведь как мы уже сказали, потоки растут, серверы становятся мощнее, а дисковая подсистема не меняется.

Конфигурация видеосервера для режима «запись/чтение»

Есть ли решение проблемы одновременной записи и чтения видеоархива? 

К сожалению, развитие технологий высокоскоростной записи информации идет гораздо меньшими темпами, чем рост потоков в системах видеонаблюдения. Приходится искать варианты из того, что нам предлагают производители дисков и RAID-контроллеров и учитывать эти ограничения при проектировании станционной части системы видеонаблюдения.

Первый и самый очевидный вариант - использование высокоскоростных HDD с SAS-интерфейсом или SSD-дисков. Это отличное решение, которое имеет большой запас по производительности, применительно к нашей задаче. Например, HDD с SAS-интерфейсом позволяют записывать до 600 Мбит/с в режиме «запись/чтение». Этого уже вполне достаточно для работы с 65 камерами 3Mpix. Проблема SAS и SSD - высокая стоимость. Собрать дисковый массив с глубиной хранения в один месяц на таких HDD неоправданно дорого. 

Скорость записи на диски SAS и SSD в режиме записи и записи/чтения

Некоторые производители ПО предлагают вариант, когда оперативный архив записывается на выделенные высокоскоростные HDD или на выделенный RAID-массив, а затем перезаписывается в долговременное хранилище. По задумке, операторы системы видеонаблюдения обращаются к быстрому архиву за оперативными данными и ни запись, ни чтение не страдают. Однако, нужно понимать, что перезапись архива - это тоже постоянное чтение. Если к этому постоянному потоку на чтение добавить еще и чтение для просмотра операторами, то возможностей даже самого быстрого массива дисков может и не хватить. Данный вариант требует проведения тщательного расчета. Варианты записи архива в разном ПО видеонаблюдения мы рассмотрели в статье «Сравнение алгоритмов записи видеоархива в различном ПО видеонаблюдения».

Второй вариант, применение RAID-массивов на основе дисков SATA. В данном случае RAID-массив принимает поток данных и осуществляет параллельную запись на входящие в массив диски. Согласно нашему исследованию, максимальная скорость для отказоустойчивого массива RAID6 достигается для 8 дисков в массиве. Здесь значения записи доходят до 1000 Мбит/с и более при одновременной записи и просмотре. Это уже довольно внушительные цифры для средней и даже крупной системы видеонаблюдения. 

Сервер c RAID массивом для записи видеоархива

Проблема RAID-массивов только одна - резкое падение производительности при замене вышедшего из строя HDD и перестроении массива. Причем эта ситуация совсем не редкая, о чем мы рассказывали в нашей статье «Время работы жесткого диска». Падение скорости записи до 320 Мбит/с (согласно таблице в начале статьи) ставит под угрозу надежную запись данных при одновременном просмотре. К тому же, для массива в режиме rebuild вообще нежелательно осуществлять активную запись или чтение, т.к. в этом случае перестроение массива может затянуться на неделю, при этом увеличивается вероятность выхода из строя еще одного диска. Для исключения такой ситуации подсистему хранения проектируют из двух и более массивов для перенаправления всего потока на запись в исправный массив на период rebuild соседнего массива.

Третий вариант, разделить поток на несколько видеосерверов. Это кардинальный путь, позволяющий распределить потоки на несколько серверов записи. Доступ к архиву оператором осуществляется в едином интерфейсе ПО видеонаблюдения, и он даже не заметит, что видеоданные подгружаются с разных серверов. Это позволяют все современные комплексы систем видеонаблюдения.

Разделение потока на запись с IP-камер на несколько серверов

Разделение на несколько серверов не значительно сказывается на бюджете системы. Существенную часть стоимости станционного оборудования составляют диски для хранения архива, а при разделении по серверам количество дисков остается прежним. К тому же, при разделении нагрузка на отдельные серверы значительно снижается и можно использовать серверы с более простой конфигурацией. В отдельных случаях два сервера даже дешевле, чем один. Например, при замене двухпроцессорного сервера Xeon на два однопроцессорных Core i7.

Разделение системы видеонаблюдения по серверам также увеличивает её «живучесть», когда при выходе сервера из строя вы теряете только часть камер, или не теряете вовсе, если настроено автоматическое перераспределение камер. Тема защиты от поломки сервера рассмотрена нами в статье «Резервирование серверов в различном ПО видеонаблюдения».  

Заключение

Давайте подытожим. Когда нам стоит насторожиться при проектировании системы видеонаблюдения? Повторим факторы, при которых может возникнуть проблема записи

  • в системе видеонаблюдения несколько УРМ
  • задача операторов - выявлять и реагировать на тревожные ситуации и проводить оперативный анализ с использование видеоархива
  • поток превышает 240 Мбит/с на сервер

При одновременном совпадении описанных условий рекомендуем производить индивидуальный расчет станционного оборудования с помощью специалистов. 

Мы постоянно следим за тенденциями в развитии систем видеонаблюдения и компьютерной индустрии и предпочитаем действовать с упреждением. Все необходимые исследования и расчеты у нас есть, и мы готовы предлагать нашим партнерам решения, которые гарантированно обеспечат выполнение любой задачи. Если у вас есть нестандартная задача, либо вы проектируете крупную систему видеонаблюдения, или просто хотите удостовериться, что выбрали правильный путь и верно подобрали оборудование, проконсультируйтесь у своего менеджера в компании Видеомакс по телефону 8 800 302-55-46, либо отправьте запрос на info@videomax-server.ru.

Тематики статьи

Возврат к списку




Комментарии к статье:
Загрузка комментариев...
Рекомендуем прочитать