Сервер для видеонаблюдения: как рассчитать и выбрать конфигурацию

В офисе камеры помогают следить за входами и общими зонами. На складе записи используют при разборе спорных отгрузок. На производстве видеонаблюдение может понадобиться для контроля операций и поиска причин брака. Для каждой такой системы сервер будет работать со своим объемом архива, количеством видеопотоков и нагрузкой на обработку изображения.

Разберем, какие характеристики учитывать при подборе сервера для видеонаблюдения, как организовать хранение записей, когда требуется графический ускоритель и какой запас предусмотреть для расширения системы.

В этой статье:

1. Когда для видеонаблюдения нужен отдельный сервер
2. Как определить требования к видеоархиву
3. Процессор, память и графический ускоритель
4. Дисковая подсистема для записи и хранения
5. Сетевые интерфейсы и пропускная способность
6. Отказоустойчивость и расширение системы
7. Примеры конфигураций под разные задачи
8. 5 ошибок при выборе сервера для видеонаблюдения
9. Вопросы и ответы

Когда для видеонаблюдения нужен отдельный сервер

В небольшой системе запись часто можно вести на видеорегистратор. Отдельный сервер имеет смысл рассматривать, когда возможностей регистратора уже недостаточно по хранению, обработке или одновременной работе пользователей.

Такой вариант используют, если нужно:

• хранить большой архив записей;
• одновременно принимать много видеопотоков;
• предоставить доступ нескольким операторам;
• объединить камеры с разных зон или объектов;
• использовать поиск по архиву, обработку событий или видеоаналитику;
• оставить запас для дальнейшего расширения системы.

Сервер может выполнять сразу несколько задач: принимать потоки, хранить записи и обрабатывать видео. В более крупных проектах функции разделяют. Например, архив размещают на отдельной системе хранения, а сервер используют для управления и обработки потоков.

Важно!

Порог по количеству камер заранее задать нельзя. Требования зависят от параметров видео, глубины архива, режима записи и возможностей используемого программного обеспечения.

Как определить требования к видеоархиву

Объем хранилища зависит прежде всего от того, сколько данных поступает с камер и как долго записи должны оставаться доступными.

Для расчета учитывают количество камер, битрейт каждого видеопотока, продолжительность записи в течение суток и срок хранения архива. При постоянной записи принцип расчета выглядит так:

Объем архива = суммарный битрейт камер × время записи × срок хранения.

При переводе результата в гигабайты или терабайты нужно учитывать, что битрейт измеряется в битах в секунду, а емкость накопителей — в байтах.

Что влияет на объем записи

Даже камеры с одинаковым разрешением могут создавать разные по объему записи. На видеопоток влияют:

• частота кадров;
• используемый кодек;
• настройки качества;
• заданный битрейт;
• характер сцены при использовании переменного битрейта.

Например, постоянное движение людей, транспорта или оборудования может увеличивать поток по сравнению со статичным изображением, если камера работает с переменным битрейтом.

Как режим записи меняет требования к хранилищу

При круглосуточной записи данные поступают в архив непрерывно. Такой режим проще учитывать при расчете, поскольку время записи известно заранее.

Запись по движению или событию может уменьшить требуемый объем. Точный результат зависит от частоты событий, активности в кадре и настроек системы. Значение имеют и интервалы, которые сохраняются до и после срабатывания события.

Поэтому оценивать емкость для такого режима только по продолжительности рабочего дня или средней активности объекта рискованно. Нужны параметры конкретной системы видеонаблюдения и предполагаемый сценарий ее работы.

Почему суммарной емкости дисков недостаточно для расчета

Требуемый архив и суммарный объем установленных накопителей — разные величины. При подборе дополнительно учитывают:

• потери полезной емкости в RAID с избыточностью;
• место для служебных данных системы видеонаблюдения и файловой системы;
• резерв свободного пространства;
• возможное увеличение количества камер;
• изменение требуемого срока хранения.

В итоге для подбора оборудования важно определить именно полезную емкость, которая должна оставаться доступной для видеоархива. Уже от нее можно переходить к количеству накопителей и организации дисковой подсистемы.

Процессор, память и графический ускоритель

Помимо приема и записи видеопотоков сервер выполняет операции, связанные с просмотром записей, обработкой событий и работой пользователей. Для части функций достаточно ресурсов центрального процессора и оперативной памяти. Видеоаналитика в некоторых системах может использовать вычисления на графическом процессоре.

Процессор

Нагрузка возрастает при декодировании и перекодировании видео, поиске по архиву, обработке событий и одновременной работе нескольких пользователей. Также имеют значение параметры самих потоков: разрешение, частота кадров, кодек и количество видео, которое обрабатывается одновременно.

Если сервер используется преимущественно для записи потоков без дополнительной обработки, вычислительная нагрузка обычно ниже. Аналитические модули и операции с видео могут заметно увеличить ее.

Для крупных систем функции иногда распределяют между несколькими серверами. Один узел может отвечать за запись, другой — за обработку видео или отдельные аналитические задачи. Такая схема должна поддерживаться используемой системой видеонаблюдения.

Оперативная память

Часть памяти занимает операционная система, часть — программа видеонаблюдения и запущенные вместе с ней службы. Дополнительные модули, обработка событий и одновременная работа пользователей также увеличивают используемый объем.

Заранее закладывать произвольный запас памяти смысла нет. При выборе платформы важнее проверить объем, необходимый для используемой программы, количество доступных слотов и возможность дальнейшего расширения.

Когда нужен графический ускоритель

Распознавание лиц и автомобильных номеров, обнаружение и классификация объектов, анализ изображения и некоторые другие функции могут использовать ресурсы графического процессора.

Наличие графической карты само по себе ничего не дает. Программа должна поддерживать работу с выбранным ускорителем и уметь переносить на него нужные операции. Поэтому совместимость конкретной модели проверяют по документации разработчика системы видеонаблюдения или аналитического модуля.

Telegram-канал CRABBIT

В Telegram короче, живее и по делу

Серверы, СХД и информационная безопасность: короткие разборы, новости и полезные материалы для работы.

Подписаться на канал →

Серверы СХД ИБ

Дисковая подсистема для записи и хранения

Видеоархив постоянно растет, пока камеры передают данные на сервер. Параллельно операторы могут открывать старые записи, выгружать фрагменты и работать с архивом. Поэтому дисковая часть должна справляться сразу с записью и чтением, сохранять нужный объем данных и переживать отказ накопителя без остановки всей системы.

HDD и SSD

Для большого архива чаще используют жесткие диски: на них проще набрать десятки терабайт без резкого роста стоимости хранилища.

Твердотельные накопители пригодятся там, где важна скорость доступа. На них могут размещаться системные разделы, служебные данные или отдельные компоненты программы видеонаблюдения. Конкретная схема зависит от того, как устроена выбранная система.

В одном сервере HDD и SSD вполне могут работать вместе. Например, основной архив хранится на жестких дисках, а системная часть размещается на SSD.

RAID и отказоустойчивость

Если архив хранится на нескольких дисках, их обычно объединяют в массив с избыточностью. Тогда выход одного накопителя не обязательно приводит к потере доступа к записям.

При выборе RAID смотрят на несколько вещей:

• сколько дисков массив переживет без потери данных;
• сколько полезной емкости останется после создания массива;
• как массив ведет себя при одновременной записи и чтении;
• сколько времени потребуется на восстановление после замены диска.

RAID 5, RAID 6 и RAID 10 по-разному расходуют емкость и по-разному ведут себя при отказах и восстановлении. Для крупного архива особенно важно учитывать время перестроения массива: чем больше объем дисков, тем дольше может идти восстановление.

Контроллер и горячая замена

За работу массива отвечает контроллер или программный механизм хранения, который поддерживает выбранная платформа. Здесь важны совместимость с накопителями, поддерживаемые уровни RAID, контроль состояния дисков и работа после отказа одного из них.

Горячая замена упрощает обслуживание круглосуточной системы. Неисправный диск можно заменить без выключения сервера, если это поддерживают корзина, контроллер и схема хранения.

Есть еще один практический момент — свободные дисковые отсеки. Если архив через год станет больше, дополнительные места под накопители позволят увеличить емкость без замены всей платформы.

Сетевые интерфейсы и пропускная способность

Сервер получает видеопотоки с камер и, в зависимости от архитектуры системы, передает данные рабочим местам или во внешнее хранилище. Сетевое подключение должно выдерживать эти потоки одновременно и оставлять резерв для расширения системы.

Из чего складывается сетевой трафик

Основу составляет суммарный битрейт камер, с которых видео поступает на сервер. Дополнительный объем данных появляется при просмотре записей, выгрузке фрагментов и передаче архива во внешнее хранилище.

Просмотр в реальном времени не всегда проходит через сервер записи. Некоторые системы позволяют рабочей станции получать поток напрямую с камеры. Поэтому при проектировании учитывают схему передачи данных, которую поддерживает используемая программа видеонаблюдения.

Когда нужно несколько сетевых портов

Одного интерфейса может быть достаточно, если его пропускной способности хватает на весь трафик и сеть не требует разделения подключений.

Несколько портов используют, когда нужно разнести потоки от камер, доступ операторов, подключение внешнего хранилища или резервный канал. Такое разделение также упрощает дальнейшее расширение системы.

Количество интерфейсов выбирают по объему передаваемых данных, схеме сети и требованиям к резервированию, а не по числу камер.

Резервирование подключения

В системах, где потеря сетевого соединения может остановить запись, предусматривают дополнительный путь передачи данных. Сам по себе второй сетевой порт проблему не решает: резервирование должно поддерживаться сервером, коммутаторами и настройками сети.

При подборе платформы достаточно заранее знать суммарный поток с камер, количество рабочих мест, наличие внешнего хранилища и требования к резервированию. По этим данным уже можно определить необходимую скорость и количество сетевых интерфейсов.

Отказоустойчивость и расширение системы

Даже правильно подобранной производительности недостаточно, если отказ одного компонента останавливает запись. Для круглосуточного видеонаблюдения важно заранее определить, какие неисправности система должна пережить без остановки и насколько быстро оборудование можно вернуть в штатный режим.

Что можно резервировать внутри сервера

На уровне одной платформы часть отказов закрывается резервированием компонентов. Например, два блока питания позволяют продолжить работу при неисправности одного из них, если схема подключения тоже предусматривает резерв.

За состоянием оборудования лучше следить через средства аппаратного мониторинга. Сервер может сообщать о проблемах с накопителями, вентиляторами, питанием и температурой до полной остановки узла. Конкретный набор контролируемых параметров зависит от платформы.

Такое резервирование защищает от отдельных аппаратных неисправностей, но не от выхода из строя всего сервера.

Когда одного сервера становится недостаточно

Если остановка единственного узла недопустима, одной платформы уже мало. В зависимости от возможностей программы функции записи, управления, аналитики и хранения можно распределить между несколькими серверами.

Здесь важна поддержка такой архитектуры со стороны используемой системы видеонаблюдения. Простое добавление второго сервера еще не обеспечивает автоматическое продолжение работы после отказа первого.

Что проверить перед расширением

Система может вырасти после ввода в эксплуатацию: добавятся камеры, увеличится глубина архива, появятся новые рабочие места или аналитические функции.

Перед закупкой стоит проверить:

• есть ли свободные слоты памяти;
• остаются ли дисковые отсеки для увеличения емкости;
• доступны ли слоты расширения;
• можно ли подключить дополнительное оборудование хранения;
• поддерживает ли программа распределение функций между несколькими узлами.

Если платформа уже в начальной конфигурации использует почти все доступные ресурсы расширения, дальнейший рост может потребовать перехода на другой сервер или изменения архитектуры.

Когда архив выносят на отдельное хранилище

Локальные диски удобны, пока требуемый объем архива помещается в сервер и его можно наращивать в пределах шасси. При дальнейшем росте хранение иногда переносят на отдельную СХД.

Так вычислительную часть и емкость можно расширять независимо друг от друга. Возможность такой схемы, поддерживаемые протоколы и требования к пропускной способности нужно проверять для конкретной системы видеонаблюдения.

— Редакция CRABBIT

СХД в наличии на складе в Москве

Показать варианты →

Примеры конфигураций под разные задачи

Потребность в отдельном сервере обычно появляется тогда, когда видеонаблюдение перестает быть просто записью с нескольких камер. Архив нужно хранить дольше, сотрудники регулярно работают с записями, появляются новые зоны, а в производственных системах добавляется видеоаналитика.

Видеонаблюдение в офисе

Задача

Камеры установлены на входах, в коридорах, общих зонах и на парковке. Служба безопасности периодически смотрит изображение в реальном времени и обращается к архиву после инцидентов.

Где возникает проблема

Пока камер немного, с хранением может справляться видеорегистратор. Система усложняется, если нужно увеличить срок хранения, подключить больше зон или дать доступ нескольким сотрудникам. В этот момент становится важна уже не только запись, но и удобная работа с архивом.

Что закладывают в решение

Сервер можно построить вокруг локального дискового массива с запасом по емкости и количеству отсеков. Отдельно учитывают резервирование питания и возможность расширить хранилище без замены всей платформы.

Что получает компания

Записи хранятся в одном месте, к архиву можно обращаться с нескольких рабочих мест, а систему проще расширять по мере появления новых камер.

Контроль склада и отгрузок

Задача

Камеры контролируют приемку, зоны хранения, погрузочные ворота и отгрузку. Записи используют при разборе повреждений груза, спорных поставок и расхождений при приемке.

Где возникает проблема

Архив быстро растет при круглосуточной записи с большого числа камер. Нужный фрагмент может понадобиться через несколько дней или недель, поэтому глубина хранения становится критичной. Параллельно оператору приходится открывать текущие потоки и искать записи за прошлые даты.

Что закладывают в решение

Здесь основное внимание уделяют емкости и дисковой подсистеме. Нужны достаточное число отсеков, массив с избыточностью и запас для дальнейшего роста. Для крупного склада архив можно вынести на отдельную СХД, если такую схему поддерживает используемая система видеонаблюдения.

Что получает компания

Архив можно хранить нужный срок без постоянной замены накопителей или переноса данных. При расширении склада новые камеры добавляются без полной перестройки серверной части.

Контроль производства и видеоаналитика

Задача

На производственной площадке видеонаблюдение может использоваться для контроля технологических зон, соблюдения требований безопасности и автоматического выявления заданных событий.

Где возникает проблема

Обычной записи уже недостаточно, если программа должна анализировать изображение. Дополнительную нагрузку создают распознавание объектов, контроль средств индивидуальной защиты и другие аналитические функции.

Что закладывают в решение

В сервере предусматривают подходящую вычислительную часть и возможность установки графического ускорителя. Для крупных систем запись, аналитику и хранение можно распределить между несколькими узлами.

Также проверяют слоты расширения, питание, охлаждение и совместимость ускорителя с программой, которая будет обрабатывать видео.

Что получает компания

Система может не только хранить записи, но и автоматически обрабатывать события, которые раньше требовали постоянного внимания оператора.

Проект CRABBIT: 70 серверов для промышленного видеонаблюдения

Для модернизации системы контроля средств индивидуальной защиты на промышленном объекте CRABBIT поставил 70 серверов Dell с графическими ускорителями.

Этот проект хорошо показывает разницу между обычным хранением записей и промышленным сценарием, где серверная инфраструктура участвует в обработке видео.

Подробнее о проекте →

5 ошибок при выборе сервера для видеонаблюдения

Чтобы система работала стабильно, сервер нужно подбирать с учетом архива, нагрузки и возможного роста. Пять ошибок ниже чаще всего мешают этому уже после запуска видеонаблюдения.

1. Ориентироваться только на количество камер

Количество камер показывает масштаб системы лишь частично. Реальную нагрузку формируют разрешение, частота кадров, битрейт, режим записи и обработка видео.

Поэтому одинаковое число камер может требовать разной дисковой емкости, пропускной способности сети и вычислительных ресурсов.

2. Считать объем архива по общей емкости дисков

После объединения накопителей в RAID для записей остается меньше пространства, чем дает простое сложение их емкости. Часть объема используется для избыточности, служебных данных и файловой системы.

Если это не заложить в расчет, архив будет храниться меньше запланированного срока.

3. Подбирать оборудование без учета программы видеонаблюдения

Программная часть влияет на архитектуру всей системы. От нее могут зависеть допустимое число каналов, способ хранения, распределение функций между серверами и поддержка графических ускорителей.

Например, установленный ускоритель окажется бесполезным, если программа его не поддерживает. Поэтому совместимость проверяют до утверждения серверной конфигурации.

4. Занять все возможности платформы уже на старте

После запуска могут появиться новые камеры, увеличиться глубина архива или добавиться видеоаналитика. Для такого расширения потребуются дополнительные диски, память или платы расширения.

Если свободных отсеков и слотов уже нет, развитие системы потребует дополнительного сервера или замены текущей платформы.

5. Считать RAID полной защитой архива

RAID помогает сохранить доступ к данным при отказе диска в пределах возможностей выбранного уровня массива. От удаления записей, повреждения данных, сбоя программы или отказа всего сервера такая схема не защищает.

Если архив критичен для работы компании, его защиту продумывают отдельно. В зависимости от требований это может быть резервное копирование или другая схема хранения.

Вопросы и ответы