Le système de surveillance basé sur microserveur combine le stockage Ceph évolutif et le système VMS du serveur Nx / L'appliance de stockage Ceph intègre une pile logicielle optimisée et un serveur Arm spécialement conçu pour offrir des performances, une fiabilité, une interface utilisateur Web et une réduction du coût total de possession exceptionnelles.

Système de surveillance basé sur serveur Introduction Les composants d'un système de surveillance numérique comprennent des caméras IP, des systèmes de stockage et un logiciel de gestion vidéo pour enregistrer et gérer la vidéo en direct et enregistrée. Il existe généralement deux types de systèmes de surveillance ; le NVR basé sur le système embarqué ou le VMS basé sur le serveur. Comparé au système intégré NVR, le VMS basé sur serveur offre beaucoup de flexibilité, d'évolutivité et d'intelligence. Un système de surveillance à plus grande échelle choisira généralement la solution VMS basée sur serveur. Le logiciel d'enregistrement VMS basé sur un serveur peut s'exécuter sur des serveurs Linux ou Windows dotés d'une matrice de disques interne pour la vidéo enregistrée. Ou, les serveurs VMS effectuent uniquement des tâches d'enregistrement et stockent la vidéo sur un système de stockage externe.La solution secondaire offre une meilleure flexibilité car les échelles du serveur d'enregistrement et du serveur de stockage sont indépendantes. Si vous avez une nouvelle exigence pour ajouter plus de caméras ou de capacité de stockage, vous pouvez ajouter des serveurs pour la nouvelle exigence. Avec plus de 20 ans d'expérience dans le stockage défini par logiciel, s'est associé à une équipe talentueuse expérimentée dans la conception et la fabrication d'appareils de stockage définis par logiciel basés sur ARM.

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Le système de surveillance basé sur microserveur combine le stockage Ceph évolutif et le système VMS du serveur Nx

16 Jul, 2020 intégré

Livre blanc - Un système de gestion vidéo convergée basé sur un microserveur Arm évolutif et à haute disponibilité

Présentation du système de surveillance basé sur serveur
Les composants d'un système de surveillance numérique comprennent des caméras IP, des systèmes de stockage et un logiciel de gestion vidéo pour enregistrer et gérer la vidéo en direct et enregistrée. Il existe généralement deux types de systèmes de surveillance ; le NVR basé sur le système embarqué ou le VMS basé sur le serveur. Comparé au système intégré NVR, le VMS basé sur serveur offre beaucoup de flexibilité, d'évolutivité et d'intelligence. Un système de surveillance à plus grande échelle choisira généralement la solution VMS basée sur serveur.
Le logiciel d'enregistrement VMS basé sur un serveur peut s'exécuter sur des serveurs Linux ou Windows dotés d'une matrice de disques interne pour la vidéo enregistrée. Ou, les serveurs VMS effectuent uniquement des tâches d'enregistrement et stockent la vidéo sur un système de stockage externe. La solution secondaire offre une meilleure flexibilité car les échelles du serveur d'enregistrement et du serveur de stockage sont indépendantes.
Si vous avez une nouvelle exigence pour ajouter plus de caméras ou de capacité de stockage, vous pouvez ajouter des serveurs pour la nouvelle exigence.

Les points douloureux nécessitent des améliorations

Cependant, il existe encore des problèmes dans les VMS basés sur serveur qui doivent être résolus.

  1. La reconstruction d'un disque défaillant dans une matrice de disques prend trop de temps. Le risque de perte de données augmente avec la taille du disque. Peu importe que les serveurs VMS utilisent un stockage interne ou un système de stockage externe, ils utilisent le contrôleur RAID pour protéger les données contre la perte.  Si un lecteur de disque tombe en panne, le contrôleur de réseau de disques mettra beaucoup de temps à reconstruire les fichiers sur le lecteur de secours. Le temps de reconstruction et la possibilité d'échec de reconstruction du lecteur sont proportionnels à la taille du disque. Aujourd'hui, le plus gros disque dur est de 16 To et plus tôt un disque de 20 To sera disponible. L'utilisation de disques de petite taille augmente le coût total des serveurs de stockage.
  2. Le débit de stockage subit un impact important pendant le mode de reconstruction dégradé.
  3. Le serveur traditionnel a un grand domaine de défaillance. Si un serveur tombe en panne, toutes les vidéos à l'intérieur du serveur deviennent inaccessibles ou même perdues. Plus de disques sont installés sur un serveur, plus de fichiers vidéo sont perdus en même temps lorsque le serveur tombe en panne.
  4. VMS manque d'une architecture matérielle élastique.

 

Utilisez le stockage défini par logiciel et armez le microserveur avec le système de gestion vidéo Network Optics Nx Witness

Dans cet article, nous présenterons comment l'appliance de stockage définie par logiciel d'Ambedded et le microserveur basé sur Arm intègrent le logiciel VMS de Network Optics pour résoudre certains des problèmes qui existent dans la solution actuelle.

Appliance de stockage définie par logiciel

Le stockage défini par logiciel d'Ambedded Mars 400 Ceph Storage Appliance est une solution de stockage défini par logiciel clé en main pour les entreprises. L'appliance intègre un microserveur basé sur ARM avec le logiciel de stockage Ceph et une interface utilisateur Web. Mars 400 fournit un cluster de stockage unifié qui prend en charge l'objet, le bloc et le système de fichiers. Il est conçu pour offrir d'excellentes performances, fiabilité et évolutivité sans point de défaillance unique et domaine de défaillance minimal.

Système de gestion vidéo Nx Witness et serveur Nx

Nx Witness VMS est un système de gestion vidéo IP ouvert (IPVMS) conçu pour rechercher, afficher, enregistrer et gérer des caméras vidéo IP, ainsi que pour s'intégrer rapidement aux systèmes et appareils tiers. L'application Nx Server est un serveur multimédia léger et puissant chargé de découvrir et de gérer les périphériques et les données du système Nx Witness. Nx Server enregistre la vidéo des caméras IP vers un stockage interne ou externe. Il dispose d'une architecture de ruche de serveur garantissant l'absence de point de défaillance unique.

Armer l'architecture du microserveur

Les plates-formes de microserveurs accueillent 8 modules de serveurs ARM 64 bits à quatre cœurs dans un châssis à une unité de rack (1RU). Deux commutateurs redondants intégrés au châssis fournissent une liaison montante 4x10 Gbit/s pour une évolutivité horizontale et un accès client. Chaque module de microserveur ARM est un serveur Linux indépendant qui possède des ressources dédiées de CPU, de mémoire, de stockage et d'interface réseau pour les logiciels d'application.

L'architecture du microserveur offre une plus grande accessibilité en raison de l'absence d'un point de défaillance unique. Chaque nœud de microserveur peut être configuré en tant que nœud de stockage d'un cluster de stockage ou en tant que nœud de serveur VMS du cluster VMS.


Lorsque le microserveur est configuré en tant que nœud de stockage, il rejoint le cluster Ceph storage pour fonctionner avec d'autres nœuds de stockage. Si nous configurons le microserveur en tant que serveur Nx, il fait son travail en tant que serveur VMS et monte un disque virtuel à partir du cluster de stockage pour stocker les fichiers vidéo enregistrés. Cela signifie que vous pouvez déployer de manière flexible le nombre nécessaire de serveurs Nx et de serveurs de stockage Ceph sur des microserveurs Mars 400. En raison des avantages du microserveur, vous avez la possibilité de faire évoluer le système de surveillance avec un petit incrément.


Le système de gestion vidéo utilise le stockage défini par logiciel à haute disponibilité comme stockage principal.

Comment le stockage défini par logiciel protège et régénère les données contre les pannes matérielles

Le stockage Ceph utilise un algorithme de réplication ou de code d'effacement pour protéger les données contre la perte au lieu du contrôleur RAID. Le codage d'effacement est analogue au RAID 5 ou RAID 6 dans la matrice de disques, mais avec beaucoup de flexibilité pour permettre actuellement plus de pannes de disque. Il peut protéger les données non seulement contre les pannes de lecteur de disque, mais également contre les pannes de serveur, les pannes de rack et toute échelle de domaine de panne. Les fichiers de données ou vidéo sont d'abord supprimés en objets et chaque objet est divisé en un certain nombre de blocs de données et de blocs redondants calculés. Le serveur de stockage stocke de manière distribuée les données et les morceaux redondants sur les différents serveurs de stockage du cluster de stockage. Si un serveur de stockage tombe en panne, toutes les données stockées à l'intérieur de ce serveur doivent être régénérées. La guérison des données est effectuée par tous les serveurs et disques sains. Et,seuls les morceaux perdus doivent être régénérés au lieu de reconstruire tous les disques entiers.

Le stockage défini par logiciel distribué présente trois avantages majeurs par rapport au système de stockage RAID.

  1. Les données peuvent survivre à une ou plusieurs ruptures de nœud de serveur.
  2. La restauration des données est beaucoup plus rapide que RAID car tous les disques sains du cluster aident à la restauration des données en parallèle et seules les données perdues ont besoin d'être restaurées. S'il y a plus de disques dans le cluster, la vitesse de guérison est plus rapide. Une expérience de perte d'un disque de 10 To d'utilisation à 60% dans un cluster de 36 disques a pris 2,5 jours pour la régénération. La vitesse de répétition est de 28,5 Mo/s pour cette échelle d'expérimentation. (Clay Erasure code profil 4+2)
  3. Pendant la réanimation, la guérison n'interrompt pas l'enregistrement vidéo
  4. Vous pouvez utiliser des disques durs de grande capacité tels qu'un disque dur de 16 To dans le cluster de stockage Ceph pour obtenir la même capacité avec moins de serveurs.

Combien d'enregistrements de caméras un microserveur peut-il prendre en charge

Nous avons mis en place un environnement de test pour stresser le serveur Nx sur le microserveur Ambedded Mars 400. L'expérience a d'abord utilisé un serveur pour simuler des caméras IP pour diffuser des vidéos vers un microserveur Arm. Le format de flux vidéo est H.264, haute qualité 1080p à 30 images par seconde. Le serveur Arm VMS monte un disque virtuel comme stockage. Le résultat du test conclut qu'un microserveur peut enregistrer un maximum de 30 caméras sans perdre l'image vidéo. Le test comprend également le scénario pendant que le disque virtuel est plein. Cela implique qu'un Mars 400 1U qui héberge huit microserveurs peut prendre en charge 240 caméras vidéos haute définition. Cela implique qu'un Mars 400 1U qui héberge huit microserveurs peut prendre en charge jusqu'à 240 flux vidéo haute définition de caméra. C'est une grande réussite en utilisant un serveur 1U et ne consomme que 100 watts de puissance.

Testez avec de vraies caméras IP

Dans un autre test, nous utilisons cinquante caméras IP pour effectuer le test dans un environnement réel.

Liste d'équipement:

  • Caméras IP : 25x filaire et 25x sans fil
  • Serveur Mars 400Nx : 8 nœuds en 1U. 4 cœurs Arm A72, 4 Go de RAM et 2x 2,5 Gbit/s LAN
  • Serveur Nx : 3 nœuds Mars 400Nx Arm,

♦ 3 nœuds sont actifs pour l'enregistrement et la lecture. Il existe une ressource de réserve sur chaque nœud pour un basculement de nœud.

  • Espace de rangement:

♦ Protection des données : code d'effacement 4+2, permet jusqu'à 2 pannes de disque dur en même temps

♦ Serveur Ceph : 21x microserveur pour Ceph OSD + 3x microserveur pour moniteur Ceph

♦ Disques durs : 21 disques durs Seagate Exos Enterprise SATA de 16 To. 224 To est utilisable.

  • Réseau:

♦ 4x ports 10Gb pour 4x Mars 400Nx

♦ 1x commutateur Gb pour les caméras

♦ Point d'accès sans fil x 2

Pendant l'enregistrement et la relecture, seulement 150% des ressources CPU sont utilisées. La ressource CPU maximale utilisable est de 400 %. Veuillez vous référer à la figure 1.

Figure 1 : Utilisation du processeur du nœud Nx Server


Il y a un total de 4 Go de mémoire disponible dans chaque nœud. 1 Go de mémoire est réservé pour une utilisation de rechange. La quantité de mémoire utilisée pendant le test est d'environ 2,8 Go. Le nœud de serveur peut supporter de manière stable jusqu'à 30 caméras.

Figure 2 : mémoire inutilisée du nœud Nx Server


Le trafic réseau pendant le test est d'environ 150 Mbps en téléchargement et 130 Mbps en téléchargement. La bande passante du réseau 2x 2,5 Go est bien supérieure au trafic réel.

Figure 3 : trafic réseau des nœuds du serveur Nx


Basculement du nœud du serveur VMS

Le serveur Network Optics VMS dispose de la fonction de basculement automatique du serveur, qui permet aux serveurs VMS sains de connecter des caméras à partir d'un serveur Nx VMS défaillant. Dans notre test, nous avons configuré trois microserveurs en tant que serveur Nx VMS. Ils peuvent gérer un total de 90 caméras. Dans des conditions normales, 50 caméras testées sont connectées uniformément aux trois caméras. Nous simulons un serveur hors ligne en le désactivant. Nous prouvons que 18 caméras connectées au serveur défaillant peuvent se reconnecter automatiquement aux deux autres serveurs en une minute environ. 

 

Cela implique que l'utilisation de la solution microserveur pour le serveur Nx VMS ; vous n'avez besoin que de 1/8 d'un serveur 1U Mars 400Nx épargné pour le basculement. Comparer à un gros serveur de nœuds ; L'architecture de microserveur peut économiser un coût de serveur pour la configuration du basculement.

Exemple de conception

Exigences du projet

  1. Nombre de caméras : 200 caméras
  2. Débit binaire par caméra pour 1080p, haute qualité, 30 FPS : 4,87 Mbps
  3. Heures d'enregistrement par jour : 16 heures
  4. Jours d'enregistrement : 60 jours

 

Calcul des exigences du serveur

  1. La capacité de stockage totale utilisable requise : 411 To
  2. La capacité brute totale requise si nous utilisons le code d'effacement 4+2 : 678 To
  3. Capacité du disque dur : 16 To
  4. Nombre de disques durs requis : 43 disques durs
  5. Nombre de nœuds requis pour le stockage (Ceph OSD) : 43
  6. Nœud du moniteur Ceph : 3
  7. Nx nœuds de serveur pour 200 caméras : 200/30 = 7 nœuds.
  8. Nœud de rechange pour le basculement NxServer : 1 nœud
  9. Nombre total de nœuds de microserveur requis : 43 + 3 + 7 + 1 = 54 nœuds
  10. Total Mars 400Nx requis : 54/8 = 7x 1U Mars 40Nx
  11. Nœuds de rechange : (7 x 8) - 54 = 2 nœuds
  12. La consommation électrique totale du serveur exclut le disque dur : 7 x 100 watts = 700 watts

 

Conclusion

Ambedded Mars 400Nx combine le serveur Nx VMS et le stockage défini par logiciel présente les avantages suivants :

  1. Le stockage défini par logiciel de Mars 400Nx peut protéger les données non seulement contre les pannes de disque, mais aussi contre les pannes de serveur.
  2. En cas de défaillance du disque, Mars 400Nx répare les données en parallèle par tous les disques sains. Il est 4 à 5 fois plus rapide par rapport au contrôleur RAID.
  3. Mars 400Nx peut conserver son enregistrement vidéo et sa relecture pendant la récupération des données.
  4. Vous pouvez utiliser des disques durs de grande capacité tels que le cluster de stockage Mars 400Nx pour réduire le coût total du système de stockage.
  5. Un serveur 1U Mars 400Nx VMS peut prendre en charge des caméras jusqu'à 240x 1080p. Vous pouvez concevoir le système VMS avec une combinaison flexible de serveurs de stockage et de VMS.
  6. Le serveur Mars 400Nx Arm permet d'économiser 70 % de la consommation d'énergie par rapport aux serveurs x86.

À propos d'Ambedded

Ambedded est une société de stockage défini par logiciel avec une expertise sur le système d'exploitation Linux, le noyau, le stockage défini par logiciel, le système intégré et le serveur Arm.

La vision d'Ambedded est de faciliter l'utilisation du stockage défini par logiciel Ceph afin que les entreprises puissent bénéficier de Ceph avec une courbe d'apprentissage plus courte.

Ambedded simplifie Ceph en offrant une interface utilisateur facile à utiliser, un appareil de stockage prêt à l'emploi, un réglage de la stabilité et des performances, un déploiement automatisé et un support professionnel.

Avec l'appliance Ceph spécialement conçue, l'équipe Ambedded possède une vaste expérience pour aider les clients à adopter notre solution ceph dans des secteurs polyvalents, tels que les télécommunications, le médical, l'armée, les centres de données de périphérie et les entreprises qui nécessitent un stockage à haute disponibilité.

Visitez le site Web d'Ambedded pour plus de détails.

À propos de l'optique réseau

Network Optix est une société de développement de logiciels axée sur la création de solutions de gestion vidéo de pointe. Notre produit principal - Nx VMS - est une plate-forme de gestion vidéo ouverte, légère et personnalisable capable de gérer les médias hors ligne, les flux vidéo en direct et les systèmes et appareils tiers intégrés. Nx VMS est une plate-forme de diffusion en direct gratuite - compatible avec le cloud, accessible à distance, évolutive à n'importe quelle taille et sous licence uniquement lorsque l'enregistrement et la recherche de caméras vidéo IP sont requis. Nx VMS est également ouvert aux développeurs, avec une documentation API et SDK complète intégrée et gratuite, permettant aux organisations ou aux particuliers de créer leurs propres applications vidéo pour tout marché ou projet vertical.

Remerciements

Nous tenons à remercier Seagate et Network Optix pour avoir fourni les disques durs Exos X16 Enterprise et les caméras IP utilisés pour ce projet.

Référence:

  • Pourquoi le RAID cesse de fonctionner en 2019, par Robin Harris pour les bits de stockage
    https://www.zdnet.com/article/why-raid-6-stops-working-in-2019/
  • Pourquoi la meilleure configuration RAID n'est pas une configuration RAID par Guest Blogger  →  https://blog.shi.com/hardware/best-raid-configuration-no-raid-configuration/
Vidéo

Mars 400Nx offre un stockage ceph haute disponibilité au logiciel Nx VMS



Combinez le stockage Ceph et le système de gestion vidéo pour former un système de surveillance numérique convergé.



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Détails

Fiche technique Mars 400 Mars 400SES

Fiche technique de l'appliance Ceph et du stockage SUSE Enterprise

Ambedded - Une solution de stockage Ceph professionnelle sur le marché.

Implanté à Taïwan depuis 2013, Ambedded Technology Co., LTD. est un fournisseur de solutions de stockage Ceph qui propose des appliances de stockage définies par logiciel basées sur ARM avec 60 % d'économie de CapEX, 70 % de consommation d'énergie en moins et des avantages d'évolutivité de 100 %.

Pour la conception et la fabrication de stockage défini par logiciel, l'équipe Ambedded possède une vaste expérience pour aider les clients à adopter la solution ceph dans des secteurs polyvalents, tels que les télécommunications, le médical, l'armée, les centres de données de périphérie et le stockage d'entreprise requis par la haute disponibilité.

Ambedded propose aux clients des solutions de stockage Ceph depuis 2013, à la fois une technologie de pointe et 20 ans d'expérience, Ambedded veille à ce que les demandes de chaque client soient satisfaites.