Оптимізація надійності і продуктивності систем відеоспостереження

Будучи найбільшим в світі постачальником жорстких дисків, компанія Seagate часто стикається з різними вимогами замовників і сферами застосування систем зберігання даних. Іноді унікальні вимоги, пов'язані з конкретною сферою застосування, інтуїтивно зрозумілі: наприклад, умови використання корпоративної бази даних очевидним чином відрізняються від вимог портативного MP3-плеєра, власник якого захоплюється ранковими пробіжками.

Тим часом, в обох системах зберігання даних використовуються жорсткі диски, і хоча їх розміри непорівнянні між собою, що лежать в їх основі технології мають багато спільного. Відмінності між іншими сферами застосування систем зберігання даних менш очевидні, проте багато з них мають важливими характерними особливостями, які необхідно мати на увазі для досягнення оптимальної віддачі, продуктивності і надійності.

Такі непомітні на перший погляд особливості виявляються і в галузі відеоспостереження, яка представляє собою зростаючий ринок для просування жорстких дисків. Масштаби застосування жорстких дисків в цій галузі стрімко розширюються, відображаючи гнучкість і підвищену продуктивність в порівнянні зі старими системами на основі магнітної стрічки. Згідно з оцінкою компанії IHS, обсяг світового ринку пристроїв для відеоспостереження перевищував 12,6 млрд дол. В 2012 році. Очікується, що він буде рости щорічно на 12,8% протягом наступних п'яти років, а його обсяг досягне 23,2 млрд дол. До 2017 року. Що стосується обороту, за прогнозами в 2014 році обсяг ринку мережевих пристроїв для відеоспостереження перевищить обсяг ринку аналогових пристроїв для відеонаблюденія.1

Хоча масштаби застосування жорстких дисків в системах відеоспостереження безперервно ростуть, а частка старих систем на основі магнітної стрічки наближається до нуля, залишається ще цілий ряд питань, що стосуються сумісності систем, а загальногалузевий проблемою як і раніше є підвищення надійності. Багато замовників, що переходять на цифрові системи відеоспостереження з зберіганням даних на жорстких дисках, виграють в ємності, продуктивності і гнучкості, але не задоволені несподівано високими показниками частоти відмов. Крім того, вони вимагають підвищеної продуктивності, щоб скористатися перевагами таких тенденцій, як зйомка з високою роздільною здатністю і інтелектуальний аналіз відеоданих.

В ході роботи з замовниками, які прагнуть до підвищення надійності і продуктивності жорстких дисків, компанія Seagate визначила три ключові підходи в досягненні заданої мети: постійне інформування розробників і замовників, впровадження вдосконалених методик проектування, а також розгортання спеціалізованих жорстких дисків для систем відеоспостереження і відповідних елементів управління.

Наскільки великим є вплив умов навколишнього середовища на надійність цифрових систем відеоспостереження?

Наведемо конкретний приклад. Наступний графік показує прогнозовану ставку річний інтенсивності відмов жорсткого диска Seagate® Surveillance HDD як функцію температури корпусу і тривалості перебування у включеному стані.

Як випливає з графіка, інтенсивність відмов стрімко зростає в міру збільшення температури корпусу жорсткого диска. Дилери і збирачі систем, установники і навіть замовники повинні бути добре обізнані про необхідні умови експлуатації обладнання для відеоспостереження, щоб зменшити шкідливий вплив несприятливих зовнішніх факторів на електронні компоненти та інше обладнання.

Де можна дізнатися про умови експлуатації обладнання для цифрових систем відеоспостереження?

Компанія Seagate надає партнерам і замовникам цілий ряд інформаційних засобів, включаючи відомості про можливості використання жорстких дисків, сферах ризику і оптимальних методиках. Компанія Seagate також веде бібліотеку технічних статей, які містять корисну інформацію з різних питань.

Чи існують які-небудь інші чинники, крім умов експлуатації, що впливають на надійність цифрових систем відеоспостереження?

Ключовим фактором у досягненні оптимальної надійності є правильний вибір конструкції корпусу. Електронні системи необхідно мати у своєму розпорядженні в добре спроектованих корпусах, які забезпечують необхідне терморегулювання і амортизацію або компенсацію вібрації. Оскільки жорсткі диски є найважливішими компонентами цифрових систем відеоспостереження, компанія Seagate відкрила спеціальні Центри проектних послуг, які надають кваліфіковану інженерну допомогу в оцінці конструкції корпусу з точки зору ефективності терморегулювання і амортизації або компенсації вібрації.

Що робить компанія Seagate для оптимізації надійності жорстких дисків в цифрових системах відеоспостереження?

Суть філософії Seagate щодо вдосконалення продуктів для конкретного ринкового сегмента - це залученість. Глибоке вивчення конкретних потреб того чи іншого сегмента ринку систем зберігання даних досягається тільки в тісній співпраці із замовниками та партнерами на конкретну предметну основі.
З урахуванням цієї філософії були розроблені жорсткі диски Surveillance HDD, провідні диски в галузі, спеціально розроблені і оптимізовані для потреб систем відеоспостереження.
Жорсткі диски Surveillance HDD є значиму інвестицію компанії Seagate в ресурси підтримки і розробки продуктів для зростаючого ринку. Така стратегія компанії приносить цінний досвід і стимулює прогрес в сфері удосконалення технологій, функціональності, продуктивності і надійності, якого не вдається досягти в настільки ж короткі терміни іншими засобами.

Чим жорсткі диски Surveillance HDD відрізняються від інших продуктів компанії Seagate?

Виробники комплектуючих для ІТ розробляють і виводять на ринок продукти відповідно до їх сферою застосування або сегментом ринку. Настільні комп'ютери, портативні комп'ютери, сервери і розвивається сегмент побутової електроніки - це ті платформи, для яких компанії розробляють свої продукти (від процесорів до жорстких дисків). Однак компанія Seagate визнала, що системи відеоспостереження з цифровими відеомагнітофонами не належать до жодної з цих платформ, змушуючи клієнтів з галузі відеоспостереження вибрати найбільш підходящий жорсткий диск для їх рішень. Жорсткі диски для систем відеоспостереження були спеціально розроблені для потреб ринку систем спостереження з цифровими відеомагнітофонами. Нижче наводиться загальна порівняння декількох жорстких дисків Seagate, призначених для різних ринкових сегментів.

У цій таблиці наведено порівняння жорстких дисків і показані спеціальні функції, оптимізовані для конкретних завдань, а також можливості, пов'язані з кожною з наданих функцій.

На які характеристики, що безпосередньо стосуються систем відеоспостереження, слід звертати увагу?

При розробці жорстких дисків Surveillance HDD в компанії Seagate приділяли особливу увагу підвищеної надійності і якості потокової передачі відеоданих завдяки засобам зниження енергоспоживання і терморегулювання, а також оптимізації читання / запису інформації.
Хоча багато SDVR-рішення реалізовані на базі ПК, в основу більшості з них покладено вмонтовані системи, що використовують оптимізовані компоненти. Наприклад, часто для зниження вартості системи і більш ефективного терморегулювання використовують більш компактні, оптимізовані джерела живлення. Жорсткі диски Surveillance HDD показують переваги даного рішення на практиці, так як демонструють кращі в своєму класі показники енергоспоживання як струму розкрутки, так і струму пошуку. Цей підхід не впливає на продуктивність і дозволяє використовувати недорогі джерела живлення, які не викликають сильного тепловиділення, а також більш ефективні вентилятори, тим самим знижуючи загальну вартість системи спостереження з цифровими відеомагнітофонами і підвищуючи надійність і термін служби жорсткого диска.

Чи є інші способи зменшити тепловиділення в системі відеоспостереження?

Конструкція системи відеоспостереження з цифровими відеомагнітофонами зазвичай передбачає достатню кількість дискового простору для зберігання архівних відеозаписів. Необхідний обсяг зберігання архівних даних може значно відрізнятися - від декількох днів до багатьох місяців. Зазвичай для зберігання архівних даних в системі відеоспостереження з цифровими відеомагнітофонами потрібно використовувати більше одного жорсткого диска.
Зрозуміло, найбільш часто використовувана функція системи відеоспостереження з цифровими відеомагнітофонами - це активна відеозапис. Після того, як зображення записано, воно рідко проглядається, а іноді і не проглядається зовсім до моменту запису на його місце нового зображення. Відповідно до такого шаблоном використання в більшості систем відеоспостереження з цифровими відеомагнітофонами передбачається достатня кількість дискового простору для зберігання необхідного замовником обсягу архівних даних, а потім диски один за іншим заповнюються даними, на місце яких записуються нові дані після закінчення заданого періоду зберігання.
Як наслідок, в будь-який окремо взятий момент часу в системі з високою ймовірністю обертаються і працюють на повну потужність один або кілька жорстких дисків, хоча вони можуть і не перебувати в активному використанні. Жорсткий диск Surveillance HDD підтримує перехід в режим очікування в моменти, коли він не використовується активно. Це значно скорочує енергоспоживання і тепловиділення диска, а також продовжує термін його служби.
Для задоволення вимог до ємності для архівних даних деякі фахівці в області безпеки вирішуються на використання в системах охоронного відеоспостереження декількох недорогих жорстких дисків середньої місткості для настільних ПК з метою мінімізації витрат на зберігання даних. Однак такі спроби, як правило, приречені на невдачу.
Використання жорстких дисків середньої місткості для настільних ПК накладає серйозні обмеження на роботу систем відеоспостереження і може привести до появи додаткових труднощів, здатних перекреслити будь-яку теоретично можливу користь від економії коштів.
Без спеціальних засобів управління електроживленням жорсткі диски для настільних комп'ютерів можуть вийти з ладу через перегрів внаслідок інтенсивного робочого циклу і безперервної роботи систем відеоспостереження.
До того ж, для задоволення заданих вимог до ємності за рахунок дисків середніх обсягів необхідна більша кількість пристроїв, тобто в системі виникає більше можливих точок відмови. Додаткові жорсткі диски займають зайве місце, споживають більше енергії і виділяють більше тепла. Саме надмірний нагрів грає дуже важливу роль в зменшенні терміну служби диска, а значить, і в надійності системи відеоспостереження.

Чому важливо оптимізувати продуктивність при читанні / запису?

Розробляючи рішення для зберігання даних відеоспостереження необхідно оптимізувати продуктивність дисків і при потокової передачі відеоданих, і при високих навантаженнях циклу записи. Оптимальна продуктивність при читанні і запису потокового відео залежить від надійності, передбачуваності та своєчасності виконання команд. Сучасні системи відеоспостереження часто підтримують запис у високому дозволі, а також функції інтелектуального аналізу відеоданих. Для управління величезними обсягами відеоданих і пов'язаних з ними метаданих в системі відеоспостереження з функціями запису у високій роздільній здатності або інтелектуального аналізу даних зазвичай використовується реляційна або аналогічна традиційна СУБД. Для підтримки цілісності даних необхідно забезпечити найвищу продуктивність таких систем, а також використовувати максимально ефективні алгоритми виявлення і виправлення помилок при читанні і запису.
Важливою особливістю жорсткого диска Surveillance HDD є підтримка набору потокових команд ATA-7. ATA-7 - це недавнє доповнення до стандартного набору команд ATA для управління жорсткими дисками. Передача потокового складова цього стандарту жорсткий диск може Surveillance HDD адаптувати процес читання і запису до відео або звичайним даними. Потокові команди ATA-7 забезпечують елегантне дотримання вимог обох типів данних.2Кроме того, жорсткий диск Surveillance HDD оптимізований для запису з використанням мікропрограм для кешування як даних пошуку, так і даних записи. Це має важливе значення для навантажень системи зберігання даних відеоспостереження, адже до 95% операцій жорсткого диска доводиться на запис даних. Висока продуктивність і тривалий термін служби диска сильно залежать від цих поліпшених функціональних можливостей записи.

Чому інтерфейс диска грає важливу роль? І чому в галузі систем відеоспостереження все частіше використовується інтерфейс SATA, а не традиційний PATA?

Відеозаписи з високою роздільною здатністю досить об'ємні і швидко заповнюють навіть найбільш ємне сховище, тому постійно виникатиме необхідність в додатковому просторі для зберігання. Однак однією лише ємності жорсткого диска тут мало. Для ефективної передачі великих файлів потрібні високопродуктивні диски з надійними засобами корекції помилок, здатні забезпечити цілісність даних в процесі їх передачі. В інтерфейсі SATA використовуються передові технології надвеликих інтегральних схем і високошвидкісних послідовних передавачів. Тому жорсткі диски SATA не мають конкурентів по цілому ряду характеристик, таких як продуктивність, гнучкість, надійність і захист даних.
Пристрої зберігання даних з інтерфейсом SATA отримали повсюдне поширення в світі ІТ як серед виробників обчислювальної техніки, так і серед розробників та інтеграторів систем, а також кінцевих користувачів. Величезні обсяги продажів дозволили знизити ціни до дуже доступного рівня. З огляду на дану обставину поряд з незаперечними перевагами інтерфейсу SATA, легко пояснити постійний інтерес до жорстких дисків з інтерфейсом SATA з боку багатьох виробників систем відеоспостереження, системних інтеграторів і установників обладнання.

Диск Surveillance HDD: резюме
Унікальне поєднання характеристик, пропоноване в жорсткому диску Surveillance HDD, дозволяє замовникам негайно почати процес поступового підвищення продуктивності і надійності систем відеоспостереження. Перевірена часом стратегія компанії Seagate, яка полягає у створенні окремих категорій продуктів для конкретних сегментів ринку і їх постійне вдосконалення, принесе в майбутньому ще більш вагомі дивіденди.

1 Джерело: компанія IHS, «Світовий ринок систем внутрішнього телебачення і пристроїв відеоспостереження», видання 2013 року, травень 2013 року
2 отримання відповідних вказівок і вказівки по використанню можливостей жорсткого диска Surveillance HDD, включаючи команди ATA-7, див. На сторінці Інструкції з експлуатації жорсткого диска Surveillance HDD (колишня назва - SV35 Series®).