14 ноября 2014
Хранение данных видеонаблюдения
Ник Спиттл (Nick Spittle),
Директор по продукции,
Toshiba Electronics Europe
Введение
Видеонаблюдение — это большой бизнес.
Согласно исследованию Transparency Market Research [1], к 2019 г. общий объем рынка систем видеонаблюдения и систем «видеонаблюдение как услуга» (VSaaS) достигнет 42 млрд долларов США, а среднегодовой темп роста в сложных процентах (CAGR) с 2013 г. по 2019 г. составит 19,1%.
В связи с ростом популярности систем видеонаблюдения растет и потребность в устройствах хранения их данных. Сюда относятся наблюдение за промышленными процессами, в которых присутствие человека нежелательно или потенциально опасно, наблюдение за ситуацией на дорогах для своевременного оповещения аварийных служб и дорожной полиции об авариях и происшествиях, а также самые различные применения в розничной торговле. В отрасли систем видеонаблюдения продолжается переход от аналогового оборудования записи и хранения данных на магнитных лентах в формате VHS к системам цифровой записи и хранения на жестких дисках. С появлением IP-систем видеонаблюдения, отличающихся высоким качеством изображения, требования к системам хранения данных ужесточились. Компания Transparency Market Research прогнозирует быстрый общий рост рынка IP-систем видеонаблюдения в период с 2013 г. по 2019 г. с темпом роста CAGR на 24,2% [1].
Поскольку архивирование материалов видеонаблюдения становится все более важным для расследования уголовных, дорожных и промышленных инцидентов, необходимо хранить эти данные все дольше и дольше. А если учитывать растущее качество записываемого видео, хранение данных видеонаблюдения становится настоящей проблемой.
На волне миграции в облака систем хранения данных общего назначения зародилась концепция «видеонаблюдение как услуга», которая служит альтернативой локальным системам хранения данных. Она подразумевает архивирование снятых IP-камерами видеонаблюдения видеоматериалов и управление ими в облачных системах хранения данных.
Рис. 1 описывает три основных типа современных архитектур систем хранения данных, а также используемые в них основные системы хранения данных: аналоговые устройства аудиовидеозаписи (AVR), цифровые устройства видеозаписи (DVR), сетевые устройства видеозаписи (NVR) и IP-сети хранения данных (SAN).
Рис. 1. Эволюция архитектур систем хранения данных видеонаблюдения
Технология хранения данных
Жесткие диски — это основной компонент оборудования цифровой системы хранения данных видеонаблюдения.
Инновации в области скорости, емкости и интерфейсов жестких дисков значительно снизили стоимость хранения одного гигабайта и существенно ускорили обработку больших объемов данных.
Один из потенциальных недостатков жестких дисков — зависимость от механических вращающихся деталей, которые могут выйти из строя. Привлекательной альтернативой жестким дискам являются твердотельные накопители (SSD), которые характеризуются большей скоростью и отказоустойчивостью и не имеют подвижных частей. Тем не менее, твердотельные накопители дороже жестких дисков и пока что не могут конкурировать с ними в системах видеонаблюдения, создающих большие объемы данных.
Чтобы повысить пропускную способность и надежность систем на основе жестких дисков, можно использовать так называемые RAID-массивы (избыточные массивы независимых дисков). RAID-массивы обеспечивают избыточность, храня данные на нескольких жестких дисках. При этом сбой одного накопителя не приводит к сбою системы хранения данных и потере данных.
Существуют самые различные конфигурации RAID-массивов. Для систем видеонаблюдения чаще всего используются варианты RAID 5 и RAID 6, поскольку они обеспечивают оптимальный баланс между избыточностью данных и общим объемом дискового пространства.
Решение проблем хранения данных
Как показано на рис. 1, выбор типа системы хранения зависит от числа используемых видеокамер и качества записываемых данных видеонаблюдения. Для небольших систем видеонаблюдения с 1–4 камерами лучше подходят стандартные системы хранения, такие как AVR и недорогие NVR.
Для систем c 4–32 камерами лучше подходят NVR и SAN начального уровня. Если же в системе больше 32 камер, на передний план выходят большие SAN и облачные корпоративные массивы хранения данных.
Жесткие диски в каждой из этих систем необходимо оптимизировать для конкретного применения, но все они должны иметь большую емкость и быть энергоэффективными, не слишком шумными и пригодными для использования в RAID-массивах и многодисковых системах.
За последний год появились жесткие диски емкостью 5 ТБ, и клиенты получили возможность дольше хранить данные видеонаблюдения с большим разрешением и при меньшем количестве жестких дисков, тем самым сокращая занимаемую площадь и снижая затраты на электроэнергию. Эти диски, как правило, более энергоэффективны, чем конкурирующие RPM-модели. Уровень энергопотребления при чтении/записи информации таких дисков составляет 6.5 Вт, а потребляемая мощность 0,7 Вт, что способствует снижению энергозатрат системы видеонаблюдения.
Кроме того, диски этой серии содержат датчики угловой вибрации (RV), что позволяет использовать их в системах наблюдения с RAID-массивами и многодисковыми конфигурациями.
При монтаже нескольких жестких дисков в общем шасси угловые вибрации, вызванные многократным раскручиванием и остановом дисков, могут повлиять на скорость позиционирования их исполнительных механизмов.
Датчики угловой вибрации обнаруживают эти неблагоприятные факторы и обеспечивают обратную связь, благодаря которой исполнительный механизм жесткого диска может компенсировать влияние угловой вибрации, что позволяет сохранить и даже повысить скорость его позиционирования в таких условиях. Это показано на рисунке 2.
Рис. 2. Принцип действия датчика угловой вибрации
Облачные системы хранения данных
Для облачных систем хранения данных не менее важна большая емкость жестких дисков и наличие датчиков угловой вибрации. Однако для этих систем требуется более высокая производительность, чтобы выдерживать повышенные рабочие нагрузки, вызванные использованием большого числа камер, одновременно записывающих данные в систему хранения данных.
Кроме того, для облачных систем ключевым параметром является высокая надежность. Поэтому в этом случае требуется снижать степень зеркалирования, что позволит поддерживать общую емкость и занимаемую площадь на безопасном, но эффективном уровне.
Заключение
Из-за того что постоянно увеличивается число камер видеонаблюдения, обеспечивающих высокое качество видео, требования к системам хранения данных ужесточаются. Необходимость хранить данные долго и ограничения, связанные с сокращением занимаемой площади, приводят к тому, что потребность в жестких дисках большой емкости растет невероятно быстро.
Чтобы экономично удовлетворить потребности, связанные с круглосуточно работающими системами видеонаблюдения, необходимы надежные и высокопроизводительные жесткие диски большой емкости с пониженным энергопотреблением и шумом.
Рынок жестких дисков большой емкости для хранения данных систем видеонаблюдения, будь то локальные IP-системы хранения данных или удаленные облачные центры обработки данных, будет расти и дальше. Также будет увеличиваться и потребность в разработке накопителей, специально предназначенных для удовлетворения будущих требований систем видеонаблюдения.
_________________
[1] Video Surveillance and VSaaS Market — Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends and Forecast, 2013–2019 (Рынок систем видеонаблюдения и систем VSaaS: глобальный анализ отрасли, масштабы, доля рынка, темпы роста, тенденции и прогнозы на 2013–2019 гг.), Transparency Market Research, http://www.transparencymarketresearch.com/video-surveillance-vsaas-market.html.
