Michał Marciniak

Czym jest pamięć masowa? To nośnik, który w trwały sposób przechowuje dane przez długi czas. W odróżnieniu np. od typowej pamięci RAM komputera PC ma wielokrotnie dłuższy dostęp oraz większą trwałość przechowywania informacji. Czy jednak wiemy, które z pamięci masowych można i warto stosować w rozwiązaniach monitoringu wizyjnego?

Obecnie rynek opiera się na dwóch głównych podzespołach bazowych, z których składa się dysk:

• nośniki magnetyczne (wirujący talerz i głowica odczytująca informację z jego powierzchni) – dyski z długą historią, produkowane bez większych zmian od wielu lat. Największe opóźnienia powstają w momencie wyszukiwania lub zapisywania informacji na nośniku przez głowicę, która potrzebuje czasu, aby odnaleźć konkretny sektor (zasada działania podobna do ramienia w gramofonie);
• nośniki typu FLASH – zbudowane na bazie układów scalonych pamięci (bez elementów mechanicznych, co ma znaczenie w przypadku środowisk narażonych na wibrację lub wstrząsy). Dotychczasową bolączką tego rozwiązania były: zawodność oraz wysoki koszt dysku (w przeliczeniu na 1 GB przestrzeni dyskowej). Zawodność polegała na krótkim i mało przewidywalnym cyklu zapisu i odczytu bloków, które powodowały utratę danych i brak możliwości ich odzyskania.

Na podstawie powyższych standardów ewoluowało wiele elementów związanych z technologią pamięci masowych: złącza (np. SATA, SCSI, SAS, NVMe itd.), prędkości obrotowe dysków talerzowych, dodatkowe proaktywne zabezpieczenia (np. S.M.A.R.T.) i tak bardzo pożądana pojemność. Obecne zapotrzebowanie na przestrzeń dyskową rośnie logarytmicznie, co wiąże się z wieloma czynnikami: coraz szybsze komputery przetwarzające coraz większą liczbę danych, praca z materiałami wizyjnymi o coraz większych rozdzielczościach (4K/8K), kopie bezpieczeństwa zawierające przyrastające bazy danych itp.
Które zatem nośniki stosować i na czym skupić uwagę w przypadku pamięci masowych stosowanych w systemach dozoru wizyjnego?

Rozwiązania bazujące na NVR (Network Video Recorder)
Każdy wiodący producent zaleca stosowanie określonej gamy dysków ze swojego (bądź z firmy współpracującej) portfolio. Nie oznacza to oczywiście, że żaden inny nośnik nie zadziała, ale kupując dysk ze wskazanej listy, możemy mieć pewność, że zadziała on w naszym rejestratorze bez najmniejszych problemów.

Co ważne, wiele profesjonalnych rozwiązań wykorzystuje macierze dyskowe RAID, które powinny bazować na dyskach ze specjalnie przygotowanym oprogramowaniem bezbłędnie realizującym działania w ramach dedykowanej puli pamięci.
Najpopularniejszym rozwiązaniem nadal pozostają dyski talerzowe z interfejsem SATA, oferujące zadowalające wartości pojemności i prędkości w relacji do ceny za 1 GB przestrzeni dyskowej.

Dlaczego zatem nie powinniśmy stosować nowoczesnych i wciąż taniejących dysków SSD, które są szybsze, wydajniejsze i coraz bardziej opłacalne? Z jednego powodu – technologia dysków FLASH wymusza równomierne rozłożenie w czasie operacji odczytu oraz zapisu danych – oznacza to (w skrócie), że w trakcie całej eksploatacji dysku powinniśmy mniej więcej tyle samo danych zapisywać oraz odczytywać. Jak wiadomo, w przypadku rozwiązań wizyjnych nacisk kładziemy głównie na nagrywanie (zapis) materiału, a odczyt stanowi znikomą część wszystkich operacji. Dlatego też w praktyce dyski takie „wytrzymują” rok bądź dwa lata i w spektakularny sposób kończą swój żywot (tracąc wszystkie zapisane dane).

Niewątpliwą nowością są dyski z serii AI (Artificial Intelligence) przeznaczone do systemów wspierających rozwiązania, np. uczenia maszynowego (machine learning). Charakteryzuje je wysoka przepustowość, odporność na wielokrotne losowe wyszukiwanie materiału, powiększona pamięć podręczna cache i – co dla wielu odbiorców bardzo ważne – dłuższa gwarancja.

Rozwiązania serwerowe – VMS
W tym przypadku możemy stosować model hybrydowy i rozdzielić poszczególne operacje pomiędzy odpowiednie pule dyskowe. I tak sam system operacyjny wraz z bazowym oprogramowaniem VMS może funkcjonować na dyskach FLASH (bezpośrednio na maszynie fizycznej lub z wykorzystaniem oprogramowania hypervisor, np. Vmware/Hyper-V), nagrania zaś mogą być nadal przechowywane na pulach zbudowanych z dysków magnetycznych.

Czy to ostateczne i jedyne rozwiązanie? Absolutnie nie. Zarówno w przypadku NVR, jak i VMS możemy wspierać się dodatkowymi urządzeniami, np. sieciowymi dyskami NAS (Network Attached Storage) pozwalającymi na podłączenie puli dyskowych poprzez lokalną sieć (LAN). W tym przypadku powinniśmy jednak pamiętać o zapewnieniu odpowiedniej przepustowości oraz stabilności połączenia (generowany przez kamery strumień wizji zostaje przechwycony przez oprogramowanie zarządzające VMS i przekazany – w tym przypadku przez sieć – do centralnego repozytorium NAS/iSCSI).

A co w przypadku chmury?
Rozwiązania chmurowe zdobywają coraz większą rzeszę zwolenników (a@s Polska nr 6/2018, Obserwacja z chmury), jednak jak je stosować w praktyce i czy na pewno są bezpieczne?
Przede wszystkim w większości tych rozwiązań możemy pominąć kwestie redundancji i ogólnie pojętej opieki nad grupami dyskowymi (a więc rozwiązania RAID nie są już wymagane, chociaż nadal można je stosować), gdyż SLA (Service Level Agreement) jest na bardzo wysokim poziomie (wszystkie niezbędne operacje w przypadku awarii dyskowych wykonuje za nas operator). Obecnie coraz więcej producentów umożliwia integrację swoich produktów z dedykowanymi rozwiązaniami typu cloud (Axis – Camcloud, Dahua – Imou itd.) lub pozwala na podłączenie rozwiązań firm trzecich (np. OneDrive, Google Drive itd.). Nadal należy jednak przeanalizować możliwości techniczne łącza internetowego i bazując na kalkulacjach, budować środowisko tak, aby spełniało wymagania, pamiętając przy tym o zakładanym marginesie błędu (szczególnie przy łączach komórkowych LTE, które są znane z niestabilności w zależności od lokalizacji).

Co nas czeka w niedalekiej przyszłości?
Rynek pamięci masowych zmienia się bardzo dynamicznie, jednak wiele rozwiązań, które świetnie zdają egzamin w przypadku baz danych, systemów operacyjnych czy big data, nie zawsze sprawdza się w monitoringu wizyjnym. Specyficzne wymagania (ciągły zapis, rzadki odczyt) wymagają dedykowanych rozwiązań do pracy w trybie 24/7 oraz odporności na błędy i utratę danych.
Współczesne dyski wykonane w technologii FLASH mogą stanowić jedynie dodatek, ale na pewno nie podstawę systemów wizyjnych. Przewagę rozwiązań talerzowych nadal stanowi pojemność (obecne dyski 3,5” mają pojemności 14…16 TB), co pozwala na budowę coraz pojemniejszych macierzy ze względu na fizyczne zapotrzebowani na przestrzeń w lokalnych serwerowniach. Nie wolno również zapomnieć o chmurze, która przy obecnych prędkościach łączy internetowych oraz coraz niższych cenach za 1 TB przestrzeni dyskowej stanowi ciekawą alternatywę, szczególnie w kontekście bezpieczeństwa i zarządzania (brak lokalnego repozytorium – nagrania pozostają dostępne nawet po kradzieży urządzenia).

Michał Marciniak Architekt rozwiązań CCTV, twórca i autor bloga www.10cctv.pl; od 20 lat w branży IT i security – promotor, wdrożeniowiec i pasjonat nowych technologii z pogranicza monitoringu wizyjnego oraz IT.