10 сентября 2014
Решение задачи по добавлению дополнительной емкости к NVR DVR в одно действие с помощью DAS компании CFI
Недостаток объема носителя, доступного для записи архива в цифровых/сетевых видеорегистраторах (NVR / DVR) общеизвестна. С тем, что приходится делать слишком маленькую "петлю " перезаписи сталкивались многие и каждый решал ее по-своему. Одним из вариантов решений можно считать флеш-накопители и USB жесткие диски. Когда мы говорим об однодисковых видеорегистраторах, то такое решение, возможно, самое практичное и экономичное одновременно. Однако, как только речь заходит о многодисковых системах или желании существенно увеличить цикл записи, возникает вопрос доступного бюджета, поскольку полноценные решения достаточно затратны.
Задача хранить архивы по 30-60 суток типичная, но зачастую, превращающается в техническую «мечту» по причине отсутствия необходимого бюджета. Постоянная суета с флешками и внешними дисками для бэкапа архива неприятна. Нельзя не упомянуть и рост размеров видеоархивов в виду "гонки" за мегапикселями. Идеальный вариант решения - когда архив резервируется автоматически без хронической дилеммы - поместится ли очередной бекап на носитель или нет.
Собственные возможности систем хранения данных на самих NVR и DVR оставляют желать лучшего. Например, в большинстве видеорегистраторов, системы отказоустойчивого хранения (RAID) просто не предусмотрено, даже в типовых многодисковых NVR/DVR на 2, 4 или 6 дисков. За редким исключением, в данных устройствах каждый диск "живет" отдельно. Принцип записи в подобных устройствах последовательный: закончился один диск - запись осуществляется на следующем. Иначе говоря - это "русская рулетка" с видеоархивом, и при этом речь идет об устройствах систем безопасности.
Особенно контрастирует такое положение дел в NVR/DVR с устройствами сетевого хранения (NAS). В любом современном многодисковом NAS, даже начального уровня, поддерживаются режимы хранения RAID, когда производители профессиональных видеорегистраторов среднего уровня считают это избыточной функцией, вероятно полагая, что видеоархив является ротируемым малоценным объектом.
С точки зрения конечного пользователя вопрос надежности хранения архива, как и вопрос короткой временной петли цикла перезаписи подчас рассматривается как второстепенный. Но ровно до момента наступления времени "Ч", когда на объекте наблюдения что-то случилось. Практика показывает, что проблемы имеют свойство сходиться в одной точке. По закону Мерфи регистратор начинает перезапись архива именно за день до обнаружения недостачи, произошедшей неделю назад. Или жесткий диск выходит из строя, а вы не сделали его бекап.
По статистике сервис-центров, жесткие диски, - наиболее уязвимая составляющая NVR и DVR. В большинстве случаев, во время эксплуатации сам видеорегистратор работает исправно, но успевает сменить множество HDD. Каждый вышедший из строя жесткий диск уносит с собой и часть видеоархива. Следовательно, остро стоит вопрос регулярного резервирования данных.
Другая проблема, о которой стоит сказать - это проблема резервирования профессиональных многодисковых NVR. Если в однодисковых и даже двухдисковых устройствах возможно решение задачи резервирования при помощи внешних однодисковых USB-накопителей, при этом не совсем понятно, как организовать резервирование ВОСЬМИ-дискового NVR. Вернее как решить эту задачу за разумные деньги.
В NVR на 8 и более дисков уже присутствует отказоустойчивый массив хранения (RAID) и функции резервирования, но где в рамках ограниченного бюджета найти достаточную емкость для резервирования всех этих 8-ми дисков? Первое решение, приходящее на ум, использовать 8-ми дисковый NAS. Однако, сама платформа будет стоить почти также, как сам NVR! Означает ли, что большие NVR с ценным архивом целого завода или офиса не имеют шанса на бюджетный бекап?
Наиболее адекватным по стоимости решением описанного выше круга задач является внешнее дисковое хранилище. Имеем NVR или DVR, подключаем к нему внешнюю емкость с необходимыми свойствами и получаем искомое. Правда, есть ряд существенных требований:
1. Подключаемое хранилище должно быть многодисковым и поддерживать современные диски до 6ТБ и более
2. Хранилище должно поддерживать защищенные массивы хранения RAID, при этом процесс построения RAID должен быть независимым от того устройства, к которому подключаем
3. Внешний дисковый массив должен иметь скорость работы с данными, достаточную как для быстрого резервирования, так и для живой записи в случае использования его в качестве дополнительного раздела NVR/DVR наряду со встроенными HDD
4. Внешнее устройство должно поддерживать стабильную совместную работу с регистратором, иначе все теряет смысл.
Решением, полностью удовлетворяющим всем этим требованиям, является хранилище класса DAS (Direct Attached Storage). DAS - обобщенное понятие класса устройств и, одновременно, технология подключения накопителя непосредственно к host-устройству: видеорегистратору серверу, рабочей станции и т.д. для увеличения емкости хранения и обеспечения высокой скорости обмена данными. Собственно, простой HDD с USB тоже можно считать DAS-устройством, но однодисковым. Мы же далее будем говорить о многодисковых DAS-устройствах производства тайваньской компании CFI. На российском рынке эти аппараты встречаются уже более двух лет и очень хорошо себя зарекомендовали.
Что такое DAS от CFI?
DAS в реализации тайваньской компании CFI — это фактически SATA-корзина в прочном металлическом корпусе со встроенным надежным блоком питания и несложной электроникой для порт-мультипликации, аппаратной поддержки RAID разных уровней (с кэшированием) и обслуживания портов eSATA и USB 3.0. Собственно, с помощью них-то DAS и подключается к хост-устройствам, требующим внешней емкости.
При подключении к NVR, DVR, ПК или серверу DAS CFI выполняет функции очень большой и очень защищенной флешки.
Итак DAS это:
- Отказоустойчивая система хранения данных на основе аппаратного RAID контроллера Он сам формирует RAID-массив и никак не зависит от ведущего устройства, хоть и обменивается с ним данными по USB или eSATA.
- Гарантированный ультра-высокоскоростной обмен данными при хранении, работе с архивами и локальном резервировании.
- Эффективный инструмент для повышения уровня надежности системы хранения видеоархива и снижения расходов, связанных с простоем или восстановлением информации.
- Максимальная производительность при работе с данными.
- Низкая стоимость по сравнению с другими технологиями хранения (NAS, SAN).
- Комфортная эксплуатация: максимально быстрое введение в работу, простое конфигурирование режимов RAID-массива, которое не требует специальных технических знаний, для работы с RAID-массивом не требуется установки дополнительного ПО или каких-либо настроек в BIOS ПК/сервера, к которому подключен DAS-накопитель CFI.
- Предельная простота и надежность.
Базовые технические характеристики DAS CFI
|
Модель
|
CFI-B4043JDGG
|
CFI-B8253JDGG
|
CFI-B8283JDGG
|
|
Материал и цвет корпуса
|
сталь, ABS-пластик; черный
|
|
Число отсеков для HDD 3,5/2,5″
|
4
|
5
|
8
|
|
Интерфейс дисков
|
Serial ATA 3 Гбит/с
|
|
Внешние интерфейсы
|
USB 3.0 и eSATA 3 Гб/с
|
|
Уровни RAID
|
0, 1, 3, 5, 10, JBOD, Clone (N-way Mirror)
|
0, 1, 3, 5, 10, JBOD, Clone (N-way Mirror)
|
Clean, Large, RAID 00, 30, 50
|
|
Питание
|
встроенный БП 110—240 В, 150 Вт
|
встроенный БП 110—240 В, 250 Вт
|
встроенный БП 110—240 В, 300 Вт
|
|
Вентиляторы
|
80 мм (корзина HDD) и 40 мм (в БП)
|
120 мм (корзина HDD) и 40 мм (в БП)
|
120 мм (корзина HDD) и 40 мм (в БП)
|
|
LED-индикаторы работы
|
Power, PC Link, HDD
|
|
Габариты, масса (без дисков)
|
150×214×282,5 мм (Ш×В×Д), 4,2 кг
|
150×214×282,5 мм (Ш×В×Д), 4,2 кг
|
150х340х340 мм (Ш×В×Д), 6,0 кг
|
|
Совместимость
|
Windows, Linux, OS X.
|
|
Поддержка «горячей замены»
|
В конфигурациях Clone, R1, R3, R5, R10
|
В конфигурациях Clone, R1, R3, R5, R10
|
В конфигурациях R30,RAID50
|
Аппаратно-программная часть
Начнем с того, что DAS -- это очень просто - подключил и работает. При этом надежно работает - ибо это аппаратный RAID - массив, то есть отказоустойчивое хранилище, реализованное средствами микроконтроллера, а не ПО. В результате достигается практически полная независимость устройства от внешних воздействий и host - устройств.
Упомянутая отказоустойчивость дисковой системы в DAS CFI реализует RAID-контроллер фирмы JMicron JMB394 или JMS539 (в зависимости от модели устройства).
Аппаратных ограничений на объём диска нет вообще, но нужно согласовывать это с возможностями ОС, к которой будет подключен DAS; теоретически объем может быть столь велик, что host-устройство просто не поймет подключенное к нему DAS-хранилище.
Огромным плюсом многодисковых DAS-накопителей CFI является возможность "горячей замены" дисков. Даже если вам попался бракованный жесткий диск или он со временем вышел из строя, то его замена может быть произведена без остановки host-устройства или самого DAS. Ни ваши нервы, ни ваши данные, при этом, не пострадают. NVR к которому подключен DAS даже не заметит каких либо изменений за исключением временного снижения скорости доступа к внешнему архиву на время перестроения RAID-массива.
DAS-CFI имеет оригинальную функцию -- режим CLEAN, когда каждый диск выступает в качестве независимого носителя. Это особенно полезно если у вас лежит по полкам и ящикам множество HDD с архивами видео. Используя режим CLEAN, вы можете вставлять в DAS CFI жесткие диски поочередно, не останавливая системы, подобно тому как вставляли кассеты в старые видеорегистраторы. Поэтому данный режим иногда также называется еще "кассетным". Правда, в работе с режимом Clean есть важная особенность. Ваше host-устройство должно поддерживать Port Multiplier, то есть уметь увидеть по одному USB или eSATA сразу много жестких дисков. Поддержка такого режима почти наверняка есть во всех NVR на базе ПК и серьезных серверных платформ, однако стали попадаться и NVR на базе встроенного Linux, у которых появилась поддержка Port Multiplier.
DAS - это скорость, еще раз скорость!
Для того чтобы развеять все сомнения о целесообразности использования DAS для резервирования видеоархивов приведем данные о скорости чтения/записи. В нормальном режиме работы достигается обмен около ~225Мбайт/с (В зависимости от ваших дисков конечно же). Сами понимаете, что при такой скорости резервирование среднего NVR или DVR занимает считанные минуты.
Решение проблем расширения и резервирования NVR/DVR
Разобравшись с понятием DAS CFI и доступными моделями можно смело переходить к экспериментальному, практическому подтверждению того, что эти в прямом смысле "черные ящики" могут решать обозначенные в начале статьи задачи и проблемы по организации дополнительной емкости, записи и резервирования.
Практический эксперимент мы провели с простым, но очень популярным NVR HIKVISION DS-7716NI-SP, а также сетевым накопителем и NVR начального уровня Synology DS112j.
Данный NVR выбран, так как представляет собой типовой и весьма распространенный продукт. Соответственно, при получении позитивного результата можно считать, что он может быть аппроксимирован и на многие другие NVR такого типа.
В качестве палочки-выручалочки выступает модуль расширения емкости (DAS) компании CFI модель B8283JDGG (8 дисковая модель) с поддержкой простого и удобного аппаратного RAID. Использовать будем HDD от Seagate, серии Constellation ES.3 ST4000NM0033 4Tb. Безусловно, могут использоваться и другие диски, но чрезвычайно важно, чтобы это были диски, которые поддерживают режим групповой работы в RAID-массиве, например WD серий Red или Purple или аналогичные Seagate. Простые десктопные диски крайне не желательны. Используемые нами Seagate Constellation являются носителями профессионального серверного уровня для задач массового хранения и работы в RAID в режиме 24/7.
Заметим, в используемом для эксперимента DS-7716NI-SP доступно только USB 2.0 подключение для наших DAS-накопителей.
После подключения DAS’а к регистратору по USB в режимах RAID (1,5,10,50), Мы можем увидеть следующее:
- входим в раздел "Управление дисками"
В левой части меню видим пункты
1. "Основной” - Информация об основном HDD.
2. "Дополнительный" - раздел дополнительных HDD (они же внешние по USB).
Здесь мы можем выбрать наш основной HDD или же "Группу дисков".
Под понятием "Группа дисков" в NVR HIKVISION скрывается конкретный USB-порт, к которому подключен внешний накопитель - в нашем случае DAS CFI. Пусть вас не вводит в заблуждение понятие "Группа" - это особенность перевода меню графического интерфейса NVR. В случае нашего эксперимента NVR определяет DAS-накопитель как единый том хранения с общим доступным пространством для записи. Что естественно, так как DAS CFI сконфигурирован в единый отказоустойчивый RAID-массив 5-го уровня.
А вот аппаратную функцию мультиплицирования портов (Port Multiplier) и возможность работы с отдельными дисками (режим CLEAN) тестируемый NVR HIKVISION, к сожалению, не поддерживает. Не смотря на это, мы получили решение нашей задачи и обеспечили легкое и быстрое расширение доступной емкости хранения видеоархива единым защищенным RAID-массивом DAS CFI. NVR отлично распознает подключенный к нему DAS-накопитель в режиме RAID и осуществляет на него запись. Что для нас, собственно и требовалось.
Принципиально, данный видеорегистратор может отобразить даже S.M.A.R.T.- отчет о своих встроенных дисках. Однако, отобразить S.M.A.R.T. DAS-накопителя CFI-B8283JDGG не удается , возможно это происходит из-за более сложного технического исполнения (мы имеем внешний независимый аппаратный RAID-массив на базе контроллера JMicron JMB391). Осталось так же загадкой почему NVR HIKVISION никак не отображает доступную емкость подключенных к нему USB-носителей. Это относится и к элементарным флешкам, и внешним жестким дискам с USB 2.0/3.0
Применение DAS CFI совместно с NVR/NAS Synology.
Справедливо, что эксперимент с одним NVR от одного производителя вряд ли можно считать репрезентативным. Тем более, что в нем поддерживаются не все режимы нашего DAS.
Именно поэтому аналогичный эксперимент мы решили повторить на популярном NAS/NVR-продукте от Synology. У нас под рукой был простой NAS/NVR Synology DS112J (1-дисковая модель начального уровня). Если простая модель сможет успешно работать с внешним массивом большой емкости, то более старшие модели тем более.
В результате практического эксперимента мы легко смогли расширить емкость данного сетевого накопителя/видеорегистратора с помощью DAS CFI. При этом NAS/NVR Synology DS112J оказался совместимым со всеми режимами RAID, доступными в CFI-B8283JDGG и даже с режимом Clean!
При подключении DAS СFI к Synology DS112J в режимах RAID1/5/10/30/50, NAS/NVR определил подключенное устройство как внешний накопитель (раздел под именем usbshare1-2) и отобразил доступную емкость внешнего носителя 3.64ТБ. В результате, мы превратили 1-дисковый NVR/NAS в 6-ти дисковый. Теперь запись видео и резервирование может осуществляться на этот новый том хранения данных.
Протестируем как ОС DSM, используемая в Synology, справится с режимом CLEAN.
Для простоты эксперимента мы использовали всего 2 диска в DAS CFI, предварительно переведя его в режим CLEAN (набор независимых жестких дисков). В результате, NAS/NVR Synology DS212J успешно увидел и смонтировал каждый жесткий диск, установленный в DAS CFI, как отдельное внешнее USB-устройство и предоставил в доступ разделы share1 и share2 соответственно.
Тест показал полную совместимость данного NVR со всеми режимами DAS-CFI, включая CLEAN. На практике для нас это означает, что если бы перед нами стояла задача менять в данном NVR жесткие диски с ранее записанным видеоархивом без остановки системы, то это вполне реализуемо. Synology - это и NAS, и NVR "в одном флаконе" и, благодаря его функциям сетевого накопителя, необходимые нам установленные в DAS CFI жесткие диски при необходимости могут быть доступными в общем сетевом пространстве.
Выводы
Итогом нашего тестирования можно считать, что задача расширения емкости и резервирования NVR со встроенной ОС, VMS-серверов на базе ПК и NAS, а также DVR вполне решаема за вполне разумные вложения. Отличным решением являются DAS-накопители с аппаратным RAID ввиду их полной независимости от устройства, к которому они подключаются, и 100% универсальности. Можно с уверенностью утверждать, что вам не надо покупать дорогой 8-ми дисковый сетевой накопитель для задач резервирования 8-ми дискового NVR -- достаточно остановить свой выбор на бюджетном 8-ми дисковом DAS-RAID CFI. Используя DAS CFI, вы получаете практически гарантированную совместимость, высокую скорость обмена данными и надежность.
Теперь давайте подкрепим наши выводы экономической составляющей.
Так например, 4-х дисковый DAS-RAID CFI стоит около 7 000 руб. (без HDD), 5-ти дисковый -9 000 руб. (без HDD), а 8-ми дисковый RAID-накопитель около 16 000 рублей в розницу, что как минимум в 1.5-2 раза экономичней, чем покупка аналогичного по количеству дисков сетевого накопителя.
В случае выбора 4-х дисковой модели с RAID5, вы получите ~12 ТБ полезной емкости, что соответствует почти 25 суткам для постоянной записи 4-х каналов в режиме FullHD. С 5 дисковой моделью вы получаете 16 ТБ, а это уже 30 суток для 4-х каналов в режиме FullHD и при использовании 8-ми дискового DAS мы получаем 24ТБ, что приравнивается почти 50 суткам при постоянной записи 4-х каналов с разрешением FullHD.
Согласитесь, это неплохое предложение, тем более, что вместе с дополнительной емкостью вы приобретаете еще и гарантию надежности за счет аппаратного RAID.
Экспертно-техническая группа
компании InPrice Distribution
