HDD со специализацией

В условиях требования к надежности решений, создаваемых с использованием жестких дисков, производители стремятся оптимизировать эти компоненты к определенным задачам. Относительно недавно появились и специализированные накопители для установки в системах видеонаблюдения. Чем же они отличаются от прочих и почему для записи видео и аудио лучше использовать именно такие модели.

О специфике видеонаблюдения

Современные системы видеонаблюдения могут охватывать большие площади или обслуживать сложные объекты, требующие значительного числа видеокамер. Аудио- и видеоинформация поступает с них непрерывным потоком, для которого нужно обеспечить синхронную обработку и сохранение. В отличие от обмена, например, между клиентским ПК и файловым сервером, где при возникновении ошибок во время приема данных можно повторно переслать сбойный блок данных, в случае видеопотока такой возможности нет. Поэтому накопители оптимизируются для работы с непрерывно поступающей информацией. Для этого в них, прежде всего, устанавливается кэш большего объема, до 64 МБ. Еще одна важная особенность дисков данного класса — поддержка высокой скорости реакции на команды системы. В настоящее время оно является рекордным для HDD и составляет 100 мс.

Немаловажным фактором, который учитывается при проектировании специализированных дисков, является необходимость обеспечения непрерывной работы всей системы на протяжении длительного времени. Если, скажем, десктопы и ноутбуки выключаются на ночь, а нагрузка на используемые в них жесткие диски отличается неравномерным характером, то системы видеонаблюдения функционируют непрерывно. Поэтому конструкция накопителей для специальных задач предусматривает это, в результате время наработки на отказ у таких устройств достигает 1 млн часов в режиме 24/7. Для сравнения, у накопителей для десктопов оно в лучшем случае равно 700 тыс. часов. В этом плане жесткие диски для записи видео подобны серверным накопителям.

Еще один важный момент — необходимостью обеспечить пониженное тепловыделение. Хорошо, если система видеофиксации представляет собой стойку в помещении, но ведь конструкция такого решения может быть и весьма компактной с вынесением на улицу. В плотной упаковке в вандалозащищенном корпусе вряд ли будет обеспечен хороший отвод тепла. Поэтому низкое потребление и, соответственно, небольшое тепловыделение являются ключевыми особенностями видео-накопителей. Кроме того, использование систем вне помещений требует от дисков поддержки расширенного рабочего температурного диапазона, ныне составляющего от 0 до +70 °C.

Специфика компактности конструкции систем видеонаблюдения накладывает на используемые в них диски и ограничения по уровню вибрации. Дело в том, что заранее не известны резонансные характеристики корпусов таких устройств, поэтому специализированные диски не должны нагружать конструкцию. Связанной с этим проблемой является и минимизация шума накопителя. Если уж система предназначена для фиксации внешних источников звука, то сама она не должна оказывать заметного влияния на звуковое поле. Поэтому рассматриваемые накопители являются одними из самых тихих.

Все изложенные выше особенности специализированных накопителей касались их аппаратной части, но в дисках есть и программный компонент — firmware. Это ПО оптимизирует работу устройства в соответствии с характером поступающих данных, выстраивает очереди для записи. Так современные 3,5-дюймовые диски, предназначенные для потокового видео, могут обслуживать одновременно до 12 потоков, причем это касается и записи, и воспроизведения. Для более компактных 2,5-дюймовых предел возможностей составляет пять потоков.

А что на практике?

После того как мы оценили каким именно требованиям должны отвечать диски для систем видеонаблюдения, давайте посмотрим на конкретные устройства данного класса на примере линейки жестких дисков WD.

Производитель предлагает три серии накопителей, оптимизированные для работы в составе систем видеонаблюдения с классическим разделением на устройства начального, среднего и корпоративного уровня, соответственно серий WD Purple, Se и Re. Главным критерием при этом является, естественно, число каналов, с которым может работать накопитель.

Интересно, что для самых мощных в этой линейке устройств серии WD Re количество обслуживаемых видеокамер не ограничивается, а рекомендуемая нагрузка по записи в год для них составляет 550 ТБ. Подобные диски позволяют создавать решения, выполняющие, так называемые, критически важные приложения в составе крупной корпоративной системы наблюдения. Понятно, что устанавливаться такие накопители должны в стойки, а их потребление составляет 11 Вт. Оснащаются они интерфейсами SATA или SAS. А для работы в составе RAID-массива в них поддерживаются функции TLER (Time Limited Error Correction) и RAFF (Rotary Acceleration Feed Forward).

Напомним, что суть TLER заключается в ограничении времени ответа контроллеру о возникновении в диске ошибки записи фиксированным значением в 7 секунд. В накопителях при сбое записи начинается очередной ее цикл с поиском нового неповрежденного сектора, что приводит к задержке с ответом контроллеру об успешном завершении этой операции. И отличие высокоуровневых устройств, оптимизированных для работы в RAID-массиве, заключается в том, что при невозможности уложиться в отведенное для этого время контроллеру возвращается сигнал о сбое. И тогда блок данных помечается как сбойный, и будет инициирован процесс его восстановления в рамках всего массива. Если же в RAID использовать диск, не поддерживающий TLER, то он может не уложиться в заданный промежуток времени с ответом контроллеру, и будет помечен как полностью нерабочий. В результате весь массив может «рассыпаться».

RAFF — это еще одна фирменная функция дисков WD, предназначенных для работы в составе больших систем хранения. Она подразумевает возможность отслеживания вибраций корпуса накопителя в нескольких плоскостях, вызываемых тем, что несколько устройств установлены в одной стойке. Поэтому в каждом из них в режиме реального времени выполняется коррекция, чтобы не возник общий резонанс всей конструкции.

Если речь идет о создании системы наблюдения, включающей до 64 камер, рекомендуется применение дисков серии WD Se. Они характеризуются годовой нагрузкой 180 ТБ и могут устанавливаться как в стоечные, так и в настольные системы. Их потребление 9,5 Вт, и доступны лишь SATA-версии устройств. Как и более старшие накопители, WD Se поддерживают функции TLER и RAFF для использования в составе крупных RAID-массивов.

В начале 2014 года на рынок вышли диски серии WD Purple, которые позиционируются для систем наблюдения в домашних офисах и небольших предприятиях. При этом их можно устанавливать и в компактные корпуса, и в настольные СХД с несколькими накопителями: потребляемая мощность не превышает 5,1 Вт. WD Purple в состоянии обслуживать до 32 видеопотоков. Рекомендуется, чтобы число дисков в одной системе не превышало восьми. В этих накопителях поддерживается функция TLER, но не предусмотрена RAFF. Интересно, что если для WD Re и Se заявлена скорость вращения шпинделя 7200 об/мин, то для WD Purple этот параметр не является фиксированным, а определяется функцией IntelliPower. Уровень шума этих дисков в активном режиме лежит в пределах 21-26 дБ. Для данных SATA-накопителей заявлено время наработки на отказ (MTBF) 1 млн часов, и в течение трех лет они обеспечиваются ограниченной гарантией. Для сравнения у WD Re и Se гарантия составляет пять лет.

Особо стоит остановиться на функции оптимизации к записи видеопотока AllFrame, реализованной в дисках WD Purple. Она предназначена для того чтобы не допустить пропуска кадров в сохраняемом видео и исключить пикселизацию HD-видео, передаваемого в SATA-потоке. При этом оптимизируется заполнение объемистой встроенной кэш-памяти на 64 ГБ.

В заключение отметим, что все диски WD, оптимизированные для работы в составе систем видеонаблюдения, выполнены в форм-факторе 3,5 дюйма и доступны в диапазоне объема от 1 до 4 ТБ. При этом в серии WD Re есть и модели, вмещающие 250 и 500 ГБ.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365