Microserver Sistema de vigilancia basado combina escalable Ceph Storage Y sistema Nx Server VMS / Ambedded fue fundada en 2013 con el talentoso equipo experimentado en ARM diseño y fabricación de dispositivos de almacenamiento definidos por software basado.

Introducción al sistema de vigilancia basado en servidor Los componentes de un sistema de vigilancia digital incluyen cámaras IP, sistemas de almacenamiento y software de administración de video para grabar y administrar el video en vivo y grabado. Generalmente hay dos tipos de sistemas de vigilancia; NVR basado en el sistema integrado o VMS basado en el servidor. En comparación con el sistema integrado NVR, el VMS basado en servidor proporciona mucha flexibilidad, escalabilidad e inteligencia. Un sistema de vigilancia a mayor escala generalmente elegirá la solución VMS basada en servidor. El software de grabación VMS basado en servidor puede ejecutarse en servidores basados ​​en Linux o Windows que tienen una matriz de discos internos para video grabado. O bien, los servidores VMS solo graban trabajos y almacenan video en un sistema de almacenamiento externo.La solución secundaria ofrece una mayor flexibilidad debido a que las escalas del servidor de grabación y el servidor de almacenamiento son independientes. Si tiene un nuevo requisito para agregar más cámaras o capacidad de almacenamiento, puede agregar servidores para el nuevo requisito.Ambedded ofertas Ceph storage solución al mercado, incluyendo Ceph storage Appliance en ARM microservidores y SUSE Enterprise Storage Aparato en ARMmicroservidores Además deCeph solución, Ambedded también ofrece integral Ceph soporte de software al cliente, para ayudar a los usuarios sin experiencia a adoptar esta nueva tecnología sin dudarlo.

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Microserver Sistema de vigilancia basado combina escalable Ceph Storage Y sistema Nx Server VMS

16 Jul, 2020 Ambedded

Libro blanco: una disponibilidad escalable y alta Arm Microserver Sistema de gestión de video convergente basado

Introducción al sistema de vigilancia basado en servidor

Los componentes de un sistema de vigilancia digital incluyen cámaras IP, sistemas de almacenamiento y software de administración de video para grabar y administrar el video en vivo y grabado. Generalmente hay dos tipos de sistemas de vigilancia; NVR basado en el sistema integrado o VMS basado en el servidor. En comparación con el sistema integrado NVR, el VMS basado en servidor proporciona mucha flexibilidad, escalabilidad e inteligencia. Un sistema de vigilancia a mayor escala generalmente elegirá la solución VMS basada en servidor.

El software de grabación VMS basado en servidor puede ejecutarse en servidores basados ​​en Linux o Windows que tienen una matriz de discos internos para video grabado. O bien, los servidores VMS solo graban trabajos y almacenan video en un sistema de almacenamiento externo. La solución secundaria ofrece una mayor flexibilidad debido a que las escalas del servidor de grabación y el servidor de almacenamiento son independientes.

Si tiene un nuevo requisito para agregar más cámaras o capacidad de almacenamiento, puede agregar servidores para el nuevo requisito.

Los puntos de dolor requieren mejoras

Sin embargo, todavía hay algunos puntos débiles que existen en el VMS basado en servidor que deben abordarse.

  1. Reconstruir un disco fallido en la matriz de discos lleva demasiado tiempo. El riesgo de pérdida de datos aumenta con el tamaño del disco. No importa que los servidores VMS utilicen un sistema de almacenamiento interno o externo, utilizan el controlador RAID para proteger los datos contra pérdidas.  Si falla una unidad de disco, el controlador de matriz de disco tardará mucho tiempo en reconstruir los archivos en la unidad de repuesto. El tiempo de reconstrucción y la posibilidad de que no se pueda reconstruir la unidad son proporcionales al tamaño del disco. Hoy, el disco duro más grande tiene 16 TB y antes estará disponible un disco de 20 TB. El uso de discos de pequeño tamaño aumenta el costo total de los servidores de almacenamiento.
  2. El rendimiento del almacenamiento sufre un gran impacto durante el modo de reconstrucción degradada.
  3. El servidor tradicional tiene un gran dominio de falla. Si un servidor falla, todos los videos dentro del servidor se vuelven inaccesibles o incluso se pierden. Se instalan más discos en un servidor, se pierden más archivos de video al mismo tiempo cuando falla el servidor.
  4. VMS carece de una arquitectura de hardware elástica.

 

Utilice el almacenamiento definido por software y Arm MicroServer con el sistema de gestión de video Network Optics Nx Witness

En este artículo, presentaremos cómo Ambeddeddispositivo de almacenamiento definido por software y Arm-establecido microserver integre el software VMS de Network Optics para resolver algunos de los problemas que existen en la solución actual.

Dispositivo de almacenamiento definido por software

Ambeddedalmacenamiento definido por software Mars 400 Ceph Storage Appliancees una solución de almacenamiento definida por software llave en mano para empresas. El aparato integraARM-Establecido microserver con software de almacenamiento Ceph e interfaz de usuario web. Mars 400 proporciona un clúster de almacenamiento unificado que admite el objeto, blocky file system. Está diseñado para proporcionar un excelente rendimiento, confiabilidad y escalabilidad sin un solo punto de falla y un dominio mínimo de falla.

Sistema de gestión de video Nx Witness y servidor Nx

Nx Witness VMS es un sistema de gestión de video IP abierto (IPVMS) diseñado para buscar, ver, grabar y administrar cámaras de video IP, así como para integrarse rápidamente con sistemas y dispositivos de terceros. La aplicación Nx Server es un servidor de medios ligero y potente responsable de descubrir y administrar los dispositivos y datos del sistema Nx Witness. Nx Server graba video de cámaras IP en almacenamiento interno o externo. Tiene una arquitectura de colmena del servidor que garantiza que no haya un único punto de falla.

Arm Microserver Arquitectura

los microserver plataformas con capacidad para 8x Quad-Core ARMMódulos de servidores de 64 bits en un chasis de una unidad de rack (1RU). Dos conmutadores redundantes en el chasis proporcionan un enlace ascendente de 4x10 Gbps para el escalado horizontal y el acceso del cliente. CadaARM microserver El módulo es un servidor Linux independiente que posee recursos dedicados de CPU, memoria, almacenamiento e interfaz de red para el software de aplicación.

los microserverLa arquitectura proporciona una mayor accesibilidad debido a la falta de un único punto de falla. Cadamicroserver El nodo se puede configurar como un nodo de almacenamiento de un clúster de almacenamiento o un nodo de servidor VMS del clúster VMS.


Cuando el microserver está configurado como un nodo de almacenamiento, se une al Ceph storageclúster para trabajar con otros nodos de almacenamiento. Si configuramos elmicroservercomo servidor Nx, hace su trabajo como servidor VMS y monta un disco virtual desde el clúster de almacenamiento para almacenar los archivos de video grabados. Esto significa que puede implementar de manera flexible la cantidad necesaria de servidores Nx yCeph storage servidores todos en Mars 400microservidores Debido a las ventajas demicroserver, tiene la flexibilidad de escalar el sistema de vigilancia con un pequeño incremento.


El sistema de gestión de video utiliza el almacenamiento definido por software de alta disponibilidad como almacenamiento de fondo.

Cómo el almacenamiento definido por software protege y recupera datos contra fallas de hardware

Ceph storage usa replicación o erasure codealgoritmo para proteger los datos de la pérdida en lugar del controlador RAID. La codificación de borrado es análoga a RAID 5 o RAID 6 en la matriz de discos, pero con mucha flexibilidad para permitir más fallas de disco actualmente. Puede proteger los datos no solo de las fallas de la unidad de disco, sino también proteger los datos contra fallas del servidor, fallas del rack y cualquier escala de dominio de falla. Los archivos de datos o video se eliminan primero de los objetos y cada objeto se divide en varios fragmentos de datos y fragmentos redundantes calculados. El servidor de almacenamiento almacena datos distribuidos y fragmentos redundantes en los diferentes servidores de almacenamiento en el clúster de almacenamiento. Si un servidor de almacenamiento se rompe, todos los datos almacenados dentro de ese servidor deben volverse a curar. La recuperación de datos la realizan todos los servidores y discos sanos. Y, solo los fragmentos perdidos tienen que volverse a curar en lugar de reconstruir todos los discos completos.

Existen tres ventajas principales del almacenamiento distribuido definido por software en comparación con el sistema de almacenamiento RAID.

  1. Los datos pueden sobrevivir de uno o más saltos de nodo de servidor.
  2. La recuperación de datos es mucho más rápida que RAID porque todos los discos en buen estado del clúster ayudan a la recuperación de datos en paralelo y solo los datos perdidos necesitan recuperación. Si hay más discos en el clúster, la velocidad de curación es más rápida. Un experimento de pérdida de una unidad de 10 TB de uso del 60% en un clúster de 36 unidades requirió 2,5 días para la recuperación. La velocidad de recuperación es de 28,5 MB / s para esta escala de experimento. (ArcillaErasure code Perfil 4 + 2)
  3. Durante la curación, la curación no interrumpe la grabación de video.
  4. Puede utilizar unidades de disco de gran capacidad, como HDD de 16 TB en el Ceph storage clúster para obtener la misma capacidad con menos servidores.

¿Cuántas grabaciones de cámara puede uno? Microserver Apoyo

Configuramos un entorno de prueba para estresar el servidor Nx en Ambedded Mars 400 microserver. El experimento utilizó en primer lugar un servidor para simular cámaras IP para transmitir videos a unArm microserver. El formato de transmisión de video es H.264, 1080p de alta calidad a 30 cuadros por segundo. losArmEl servidor VMS monta un disco virtual como su almacenamiento. El resultado de la prueba concluye que unomicroserverPuede grabar un máximo de 30 cámaras sin perder el cuadro de video. La prueba también incluye el escenario mientras el disco virtual está lleno. Esto implica que un 1UMars 400que admite ocho microservidores puede admitir 240 cámaras de videos de alta definición. Esto implica que un 1UMars 400que admite ocho microservidores puede admitir hasta 240 transmisiones de video de alta definición de cámara. Este es un gran logro al usar un servidor de 1U y consume solo 100 vatios de potencia.

Prueba con cámaras IP reales

En otra prueba, utilizamos cincuenta cámaras IP para realizar la prueba en un entorno real.

Lista de equipo:

  • Cámaras IP: 25x con cable y 25x inalámbrica
  • Mars 400Nxservidor: 8 nodos en 1U. 4 núcleosArm A72, 4 GB de RAM y 2x LAN de 2.5 Gbps
  • Servidor Nx: 3 Mars 400Nx Arm nodos

♦ 3 nodos están activos para la grabación y reproducción. Hay un recurso adicional en cada nodo para la conmutación por error de un nodo.

  • Almacenamiento:

♦ Protección de datos: erasure code 4 + 2, permite hasta 2 fallas en el disco duro al mismo tiempo

♦ Ceph servidor: 21x microserver para Ceph OSD + 3x microserver para Ceph monitor

♦ Discos duros: 21x 16 TB Seagate Exos Enterprise HDD SATA. 224TB es utilizable.

  • Red:

♦ 4 puertos de 10 Gb para 4x Mars 400Nx

♦ 1x interruptor Gb para cámaras

♦ Punto de acceso inalámbrico x 2

Durante la grabación y reproducción, solo se utiliza el 150% de los recursos de la CPU. El recurso de CPU máximo utilizable es del 400%. Consulte la figura 1.

Figura 1: uso de CPU del nodo del servidor Nx


Hay un total de 4 GB de memoria disponible en cada nodo. La memoria de 1 GB está reservada para uso adicional. La cantidad de memoria utilizada durante la prueba es de aproximadamente 2,8 GB. El nodo del servidor puede soportar de manera estable hasta 30 cámaras.

Figura 2: memoria no utilizada del nodo del servidor Nx


El tráfico de red durante la prueba es de aproximadamente 150Mbps de descarga y 130Mbps de carga. El ancho de banda de la red 2x 2.5Gb es mucho mayor que el tráfico real.

Figura 3: Nx Server nodos tráfico de red


Error de nodo de servidor VMS

El servidor VMS de Network Optics tiene la función de conmutación por error automática del servidor, que permite que los servidores VMS en buen estado conecten cámaras desde un servidor Nx VMS fallido. En nuestra prueba, configuramos tres microservidores como el servidor Nx VMS. Pueden manejar un total de 90 cámaras. En condiciones normales, 50 cámaras bajo prueba están conectadas de manera uniforme a las tres cámaras. Simulamos un servidor fuera de línea apagándolo. Probamos que 18 cámaras conectadas al servidor fallido pueden volver a conectarse automáticamente a los otros dos servidores en aproximadamente un minuto. 

 

Esto implica que usar el microserversolución para el servidor Nx VMS; solo necesitas 1/8 de un 1UMars 400Nxservidor ahorrado para la conmutación por error. Compare con un servidor de nodo grande;microserver la arquitectura puede ahorrar un costo de servidor para la configuración de conmutación por error.

Ejemplo de diseño

Requerimientos del proyecto

  1. Número de cámaras: 200 cámaras
  2. Velocidad de bits por cámara para 1080p, alta calidad, 30 FPS: 4.87Mbps
  3. Horas de grabación por día: 16 horas
  4. Días para grabar: 60 días

 

Cálculo de los requisitos del servidor.

  1. La capacidad total de almacenamiento utilizable requerida: 411 TB
  2. La capacidad bruta total requerida si usamos erasure code 4 + 2: 678 TB
  3. Capacidad del disco duro: 16 TB
  4. Número de discos duros necesarios: 43 discos duros
  5. Número de nodos necesarios para el almacenamiento (Ceph OSD): 43
  6. Ceph Monitor nodo: 3
  7. Nodos de servidor Nx para 200 cámaras: 200/30 = 7 nodos.
  8. Nodo de repuesto para la conmutación por error de NxServer: 1 nodo
  9. Total microserver nodos requeridos: 43 + 3 + 7 + 1 = 54 nodos
  10. Total Mars 400Nx requerido: 54/8 = 7x 1U Mars 40Nx
  11. Nodos de repuesto: (7 x 8) - 54 = 2 nodos
  12. El consumo de energía total del servidor excluye HDD: 7 x 100 vatios = 700 vatios

 

Conclusión

Ambedded Mars 400Nx combina el servidor Nx VMS y el almacenamiento definido por software tiene las siguientes ventajas:

  1. Mars 400NxEl almacenamiento definido por software puede proteger los datos no solo contra fallas del disco, sino también contra fallas del servidor.
  2. Cuando hay un disco falla, Mars 400Nxdatos re-curados en paralelo por todas las unidades en buen estado. Es de 4 a 5 veces más rápido en comparación con el controlador RAID.
  3. Mars 400Nx puede mantener su grabación y reproducción de video durante la recuperación de datos.
  4. Puede utilizar unidades de disco de gran capacidad como en Mars 400Nx clúster de almacenamiento para reducir el costo total del sistema de almacenamiento.
  5. A 1U Mars 400NxEl servidor VMS puede admitir hasta 240x cámaras de 1080p. Puede diseñar el sistema VMS con una combinación flexible de almacenamiento y servidores VMS.
  6. Mars 400Nx Arm el servidor ahorra el 70 por ciento del consumo de energía en comparación con los servidores x86.

Acerca de Ambedded

Ambedded es una compañía de almacenamiento definida por software con experiencia en Linux OS, kernel, almacenamiento definido por software, sistema embebido y Arm servidor.

AmbeddedLa visión es hacer uso de Ceph almacenamiento definido por software fácil para que las empresas puedan beneficiarse de Ceph con una curva de aprendizaje más corta.

Ambedded hace Ceph simple al ofrecer una interfaz de usuario fácil de usar, un dispositivo de almacenamiento listo para usar, ajuste de estabilidad y rendimiento, implementación automatizada y soporte profesional.

Con el propósito construido Ceph aparato, el Ambedded El equipo posee una amplia experiencia para ayudar a los clientes a adoptar nuestro ceph solución en industrias versátiles, como Telecom, médica, militar, centro de datos de borde y empresas que requieren almacenamiento de alta disponibilidad.

Visita el Ambedded sitio web para más detalles.

Acerca de la óptica de red

Network Optix es una compañía de desarrollo de software enfocada en crear soluciones de gestión de video de vanguardia. Nuestro producto principal, Nx VMS, es una plataforma de administración de video abierta, liviana y personalizable capaz de administrar medios fuera de línea, transmisiones de video en vivo y sistemas y dispositivos integrados de terceros. Nx VMS es una plataforma de transmisión en vivo gratuita: habilitada para la nube, accesible de forma remota, escalable a cualquier tamaño y con licencia solo cuando se requiere la grabación y búsqueda de cámaras de video IP. Nx VMS también está abierto para desarrolladores, con documentación completa de API y SDK incorporada y de uso gratuito, lo que permite a las organizaciones o individuos crear sus propias aplicaciones basadas en video para cualquier mercado o proyecto vertical.

Expresiones de gratitud

Nos gustaría agradecer a Seagate y Network Optix por proporcionar los discos duros empresariales Exos X16 y las cámaras IP utilizadas para este proyecto.

Referencia:

  • ¿Por qué RAID dejó de funcionar en 2019? Por Robin Harris para Storage Bits
    https://www.zdnet.com/article/why-raid-6-stops-working-in-2019/
  • Por qué la mejor configuración RAID no es la configuración RAID por Guest Blogger  →  https://blog.shi.com/hardware/best-raid-configuration-no-raid-configuration/
Video

Mars 400Nx ofrece una alta disponibilidad ceph storage al software Nx VMS



Combinar Ceph Storage y Video Management System para ser un sistema de vigilancia digital convergente.



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Ceph aparato y SUSE Enterprise storage ficha de datos

Ceph Storage Diseño y Fabricación de Soluciones | Ambedded

Ubicado en Taiwán, Ambedded Technology Co., LTD. es un Ceph storage proveedor de soluciones que ofrece ARM software basado en dispositivos de almacenamiento definidos con 60% de ahorro de CapEX, 70% menos de consumo de energía y 100% de ventajas de escalabilidad horizontal.

Para el diseño y fabricación de almacenamiento definido por software, Ambedded El equipo tiene una amplia experiencia para ayudar a los clientes a adoptar ceph solución en industrias versátiles, tales como Telecom, médica, militar, centro de datos de borde y HA requirió almacenamiento empresarial.

Ambedded ha estado ofreciendo clientes Ceph storage soluciones desde 2013, tecnología avanzada y 20 años de experiencia, Ambedded garantiza que se cumplan las demandas de cada cliente.