Microserver ベースの監視システムはスケーラブルな組み合わせ Ceph Storage そしてNx Server VMSシステム / Ambedded 2013年に設立された経験豊富なチームが ARM ベースのソフトウェア定義ストレージアプライアンスの設計と製造。

サーバーベースの監視システムの概要デジタル監視システムのコンポーネントには、IPカメラ、ストレージシステム、およびライブビデオと記録されたビデオを記録および管理するビデオ管理ソフトウェアが含まれます。通常、監視システムには2つのタイプがあります。組み込みシステムベースのNVRまたはサーバーベースのVMS。組み込みシステムのNVRと比較して、サーバーベースのVMSは、柔軟性、スケーラビリティ、およびインテリジェンスを大幅に提供します。大規模な監視システムでは、通常、サーバーベースのVMSソリューションが選択されます。サーバーベースのVMS記録ソフトウェアは、記録されたビデオ用の内部ディスクアレイを持つLinuxまたはWindowsベースのサーバーで実行できます。または、VMSサーバーは記録ジョブのみを実行し、ビデオを外部ストレージシステムに保存します。レコーディングサーバーとストレージサーバーのスケールが独立しているため、セカンダリソリューションはより優れた柔軟性を提供します。カメラまたはストレージ容量を追加する新しい要件がある場合は、新しい要件にサーバーを追加できます。Ambedded オファー Ceph storage を含む市場へのソリューション Ceph storage Appliance オン ARM マイクロサーバーと SUSE Enterprise Storage アプライアンスがオン ARMマイクロサーバー。に加えてCeph 解決、 Ambedded 包括的なも提供しています Ceph 未経験のユーザーがためらうことなくこの新しいテクノロジーを採用できるように、顧客へのソフトウェアサポート。

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Microserver ベースの監視システムはスケーラブルな組み合わせ Ceph Storage そしてNx Server VMSシステム

16 Jul, 2020 Ambedded

ホワイトペーパー-スケーラブルで高可用性 Arm Microserver ベースの統合ビデオ管理システム

サーバーベースの監視システムの概要

デジタル監視システムのコンポーネントには、IPカメラ、ストレージシステム、およびライブビデオと記録されたビデオを記録および管理するビデオ管理ソフトウェアが含まれます。通常、監視システムには2つのタイプがあります。組み込みシステムベースのNVRまたはサーバーベースのVMS。組み込みシステムのNVRと比較して、サーバーベースのVMSは、柔軟性、拡張性、およびインテリジェンスを大幅に提供します。大規模な監視システムでは、通常、サーバーベースのVMSソリューションが選択されます。

サーバーベースのVMS記録ソフトウェアは、記録されたビデオ用の内部ディスクアレイを持つLinuxまたはWindowsベースのサーバーで実行できます。または、VMSサーバーは記録ジョブのみを実行し、ビデオを外部ストレージシステムに保存します。レコーディングサーバーとストレージサーバーのスケールが独立しているため、セカンダリソリューションはより優れた柔軟性を提供します。

カメラまたはストレージ容量を追加する新しい要件がある場合は、新しい要件にサーバーを追加できます。

課題には改善が必要

ただし、サーバーベースのVMSには、解決しなければならない問題がまだいくつかあります。

  1. 障害が発生したディスクをディスクアレイに再構築すると、時間がかかりすぎます。ディスクのサイズが大きくなると、データが失われるリスクが高くなります。VMSサーバーが内部ストレージシステムまたは外部ストレージシステムを使用している場合でも、データの損失を防ぐためにRAIDコントローラーを使用します。 ディスクドライブに障害が発生すると、ディスクアレイコントローラーがファイルをスペアドライブに再構築するのに非常に長い時間がかかります。再構築時間とドライブの再構築に失敗する可能性は、ディスクのサイズに比例します。今日、最大のハードドライブは16TBで、20TBドライブが利用可能になります。小さなサイズのディスクを使用すると、ストレージサーバーの総コストが増加します。
  2. 劣化再構築モード中、ストレージのスループットは大きな影響を受けます。
  3. 従来のサーバーには大きな障害ドメインがあります。サーバーに障害が発生すると、サーバー内のすべてのビデオにアクセスできなくなったり、失われたりします。サーバーにインストールされるディスクが増えると、サーバーに障害が発生したときに失われるビデオファイルも増えます。
  4. VMSには、柔軟なハードウェアアーキテクチャがありません。

 

ソフトウェア定義ストレージを使用し、 Arm MicroServer Network Optics Nx Witnessビデオ管理システム

この記事では、その方法を紹介します Ambeddedのソフトウェア定義ストレージアプライアンスと Armベース microserver Network OpticsのVMSソフトウェアを統合して、現在のソリューションに存在するいくつかの問題を解決します。

ソフトウェア定義のストレージアプライアンス

Ambeddedのソフトウェア定義ストレージ Mars 400 Ceph Storage Appliance企業向けのターンキーソフトウェア定義ストレージソリューションです。アプライアンスは統合しますARMベース microserver ストレージソフトウェア付き Ceph およびWebユーザーインターフェイス。 Mars 400 オブジェクトをサポートする統合ストレージクラスタを提供します。 block、および file system。単一障害点がなく、障害ドメインを最小限に抑え、優れたパフォーマンス、信頼性、およびスケーラビリティを提供するように設計されています。

Nx Witnessビデオ管理システムとNxサーバー

Nx Witness VMSは、IPビデオカメラを検索、表示、記録、管理するだけでなく、サードパーティのシステムやデバイスとすばやく統合できるように設計されたオープンIPビデオ管理システム(IPVMS)です。Nxサーバーアプリケーションは、Nx Witnessシステムデバイスとデータの検出と管理を行う軽量で強力なメディアサーバーです。Nx Serverは、ビデオをIPカメラから内部または外部に接続されたストレージに記録します。サーバーハイブアーキテクチャを備えており、単一障害点がありません。

Arm Microserver 建築

の microserver プラットフォームは8xクアッドコアに対応 ARM1ラックユニット(1RU)シャーシの64ビットサーバーモジュール。2つのシャーシ内冗長スイッチは、水平スケールアウトとクライアントアクセスのために4x10 Gbpsアップリンクを提供します。毎ARM microserver モジュールは、アプリケーションソフトウェア専用のCPU、メモリ、ストレージ、およびネットワークインターフェイスリソースを所有する独立したLinuxサーバーです。

の microserverアーキテクチャは、単一障害点がないため、優れたアクセシビリティを提供します。毎microserver ノードは、ストレージクラスターのストレージノードまたはVMSクラスターのVMSサーバーノードとして構成できます。


とき microserver ストレージノードとして構成されている場合、 Ceph storageクラスタを他のストレージノードと連携させます。設定するとmicroserverNxサーバーとして、それはVMSサーバーとして彼の仕事をし、記録されたビデオファイルを格納するためにストレージクラスターから仮想ディスクをマウントします。これは、必要な数のNxサーバーとCeph storage すべてのサーバー Mars 400マイクロサーバー。の利点のためmicroserver、小さな増分で監視システムを拡張できる柔軟性があります。


ビデオ管理システムは、高可用性のソフトウェア定義ストレージをバックエンドストレージとして使用します。

ソフトウェア定義ストレージがハードウェア障害からデータを保護し、修復する方法

Ceph storage レプリケーションを使用するか、 erasure codeRAIDコントローラーの代わりにデータを損失から保護するアルゴリズム。イレージャコーディングは、ディスクアレイのRAID 5またはRAID 6に類似していますが、現在、より多くのディスク障害を許容する柔軟性があります。ディスクドライブの障害からだけでなく、サーバーの障害、ラックの障害、およびあらゆる規模の障害ドメインからデータを保護することもできます。データまたはビデオファイルはまずオブジェクトに取り除かれ、すべてのオブジェクトがいくつかのデータチャンクと計算された冗長チャンクに分割されます。ストレージサーバーは、データと冗長チャンクをストレージクラスター内の異なるストレージサーバーに分散して保存します。ストレージサーバーが故障した場合、そのサーバー内に保存されているすべてのデータを修復する必要があります。データの修復は、すべての正常なサーバーとディスクによって行われます。また、ディスク全体を再構築する代わりに、失われたチャンクのみを再修復する必要があります。

RAIDストレージシステムと比較して、分散ソフトウェア定義ストレージには3つの主要な利点があります。

  1. データは、1つ以上のサーバーノードブレークから存続できます。
  2. クラスター内のすべての正常なディスクが並列でデータを修復し、失われたデータのみが修復を必要とするため、データの修復はRAIDよりもはるかに高速です。クラスタ内により多くのディスクがある場合、修復速度はより速くなります。36ドライブクラスターで使用率60%の10TBドライブを1つ失うという実験では、修復に2.5日かかりました。この実験スケールでは、再修復速度は28.5MB /秒です。(粘土Erasure code 4 + 2プロファイル)
  3. 再修復中、修復によってビデオ録画が中断されることはありません
  4. 16TB HDDなどの大容量ディスクドライブを Ceph storage より少ないサーバーで同じ容量を取得するためのクラスター。

いくつのカメラ録画で1つにできるか Microserver サポート

Nxサーバーに負荷をかけるテスト環境をセットアップしました Ambedded Mars 400 microserver。この実験では、最初にサーバーを使用して、ビデオをストリーミングするIPカメラをシミュレートしました。Arm microserver。ビデオストリームの形式は、H.264、30フレーム/秒の1080p高品質です。のArmVMSサーバーは、仮想ディスクをストレージとしてマウントします。テスト結果は、microserverビデオフレームを失うことなく最大30台のカメラを記録できます。テストには、仮想ディスクがいっぱいの場合のシナリオも含まれます。これは、1UMars 4008つのマイクロサーバーに対応しているため、240台のカメラの高解像度ビデオをサポートできます。これは、1UMars 4008つのマイクロサーバーに対応し、最大240台のカメラの高解像度ビデオストリームをサポートできます。これは、1Uサーバーを使用して100ワットの電力しか消費しないという素晴らしい成果です。

実際のIPカメラでテストする

別のテストでは、実際の環境でテストを行うために50台のIPカメラを使用しています。

機器リスト:

  • IPカメラ:25x有線および25xワイヤレス
  • Mars 400Nxサーバー:1Uに8ノード。4コアArm A72、4GB RAMおよび2x 2.5Gbps LAN
  • Nxサーバー:3 Mars 400Nx Arm ノード、

♦3つのノードが記録と再生にアクティブです。各ノードには、1つのノードのフェイルオーバー用のスペアリソースがあります。

  • ストレージ:

♦データ保護: erasure code 4 + 2、最大2台のハードドライブが同時に故障することを許可

♦ Ceph サーバー:21x microserver ために Ceph OSD + 3x microserver ために Ceph monitor

♦ハードドライブ:21x 16TB Seagate Exos Enterprise SATA HDD。224TBが使えます。

  • 通信網:

♦4x用の4x 10Gbポート Mars 400Nx

♦カメラ用1x Gbスイッチ

♦ワイヤレスアクセスポイントx 2

記録および再生中、CPUリソースの150%のみが使用されます。使用可能な最大CPUリソースは400%です。図1を参照してください。

図1:NxサーバーノードのCPU使用率


各ノードで使用可能な合計4GBのメモリがあります。1GBのメモリは予備用に予約されています。テスト中に使用されるメモリ量は約2.8 GBです。サーバーノードは最大30台のカメラを安定してサポートできます。

図2:Nxサーバーノードの未使用メモリ


テスト中のネットワークトラフィックは、ダウンロードで約150 Mbps、アップロードで130 Mbpsです。2x 2.5Gbネットワーク帯域幅は、実際のトラフィックよりもはるかに高いです。

図3:Nxサーバーノードのネットワークトラフィック


VMSサーバーノードのフェイルオーバー

Network Optics VMSサーバーには自動サーバーフェイルオーバー機能があり、正常なVMSサーバーが、障害が発生したNx VMSサーバーからカメラに接続できます。このテストでは、Nx VMSサーバーとして3つのマイクロサーバーをセットアップしました。合計90台のカメラを処理できます。通常の状態では、50台のテスト対象のカメラが3台のカメラに均等に接続されています。サーバーをオフにしてオフラインでシミュレートします。障害が発生したサーバーに接続されている18台のカメラが、約1分で他の2台のサーバーに自動的に再接続できることを証明しました。 

 

これは、 microserverNx VMSサーバーのソリューション。1Uの1/8しか必要ありませんMars 400Nxフェイルオーバーのために予備のサーバー。大きなノードサーバーと比較してください。microserver アーキテクチャでは、フェイルオーバーの設定にかかるサーバー1台のコストを節約できます。

設計例

プロジェクト要件

  1. カメラの数:200台のカメラ
  2. 1080p、高品質、30 FPSのカメラあたりのビットレート:4.87Mbps
  3. 1日あたりの記録時間:16時間
  4. 記録する日数:60日

 

サーバー要件の計算

  1. 必要な使用可能なストレージ容量の合計:411 TB
  2. 使用する場合に必要な総容量 erasure code 4 + 2:678 TB
  3. ハードドライブ容量:16 TB
  4. 必要なハードディスクの数:43 HDD
  5. ストレージに必要なノード数(Ceph OSD):43
  6. Ceph Monitor ノード:3
  7. 200台のカメラのNxサーバーノード:200/30 = 7ノード。
  8. NxServerフェイルオーバー用のスペアノード:1ノード
  9. 合計 microserver 必要なノード:43 + 3 + 7 + 1 = 54ノード
  10. 合計 Mars 400Nx 必須:54/8 = 7x 1U Mars 40Nx
  11. 予備ノード:(7 x 8)-54 = 2ノード
  12. HDDを除くサーバーの総消費電力:7 x 100ワット= 700ワット

 

結論

Ambedded Mars 400Nx Nx VMSサーバーとソフトウェア定義ストレージを組み合わせたものには、次の利点があります。

  1. Mars 400Nxのソフトウェア定義ストレージは、ディスク障害だけでなく、サーバー障害からもデータを保護できます。
  2. ディスクが故障すると、 Mars 400Nxすべての正常なドライブによってデータを並行して再修復します。RAIDコントローラーと比較して4から5倍高速です。
  3. Mars 400Nx データの修復中にビデオの記録と再生を維持できます。
  4. 次のような大容量ディスクドライブを使用できます。 Mars 400Nx ストレージクラスタは、ストレージシステムの総コストを削減します。
  5. 1U Mars 400NxVMSサーバーは、最大240x 1080pカメラをサポートできます。ストレージとVMSサーバーを柔軟に組み合わせてVMSシステムを設計できます。
  6. Mars 400Nx Arm サーバーは、x86サーバーと比較して、電力消費の70%を節約します。

約 Ambedded

Ambedded は、Linux OS、カーネル、ソフトウェア定義ストレージ、組み込みシステム、および Arm サーバ。

Ambeddedのビジョンは、 Ceph ソフトウェアデファインドストレージは簡単なので、企業は Ceph より短い学習曲線で。

Ambedded 作る Ceph 使いやすいユーザーインターフェイス、すぐに使えるストレージアプライアンス、安定性とパフォーマンスの調整、自動化された展開、プロフェッショナルサポートを提供することで、シンプルです。

専用の Ceph アプライアンス、 Ambedded チームは、顧客が私たちを採用するのを支援する幅広い経験を持っています ceph テレコム、医療、軍事、エッジデータセンター、高可用性ストレージを必要とする企業などの多目的産業へのソリューション。

訪問 Ambedded 詳細はウェブサイト。

ネットワークオプティクスについて

Network Optixは、最先端のビデオ管理ソリューションの作成に焦点を当てたソフトウェア開発会社です。当社のコア製品であるNx VMSは、オフラインメディア、ライブビデオストリーム、および統合されたサードパーティのシステムとデバイスを管理できる、オープンで軽量なカスタマイズ可能なビデオ管理プラットフォームです。Nx VMSは無料のライブストリーミングプラットフォームです。クラウド対応、リモートアクセス可能、あらゆるサイズに拡張可能で、IPビデオカメラの録画と検索が必要な場合にのみライセンスが付与されます。Nx VMSも開発者向けにオープンで、包括的なAPIおよびSDKドキュメントが組み込まれており、無料で使用できるため、組織または個人は、あらゆる垂直市場またはプロジェクト向けに独自のビデオ駆動型アプリケーションを作成できます。

謝辞

このプロジェクトで使用したExos X16エンタープライズハードドライブとIPカメラを提供してくれたSeagateNetwork Optixに感謝します。

参照:

  • RAIDが2019年に機能しなくなる理由、Robin Harris for Storage Bits
    https://www.zdnet.com/article/why-raid-6-stops-working-in-2019/
  • なぜ最適なRAID構成が Guest BloggerによるRAID構成ではないのか →  https://blog.shi.com/hardware/best-raid-configuration-no-raid-configuration/
ビデオ

Mars 400Nx 高可用性を提供します ceph storage Nx VMSソフトウェアへ



組み合わせる Ceph Storage 統合されたデジタル監視システムとなるビデオ管理システム。



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Ceph Storage ソリューションの設計と製造| Ambedded

台湾にあり、 Ambedded Technology Co., LTD. です Ceph storage 提供するソリューションプロバイダー ARM ベースのソフトウェア定義ストレージアプライアンスで、CapEXを60%節約し、消費電力を70%削減し、スケールアウトの利点を100%高めます。

ソフトウェアデファインドストレージの設計と製造では、 Ambedded チームは顧客が採用するのを助ける幅広い経験があります ceph テレコム、医療、軍事、エッジデータセンター、HAなどの多用途産業へのソリューションには、エンタープライズストレージが必要でした。

Ambedded 顧客に提供しています Ceph storage 2013年以降のソリューション、高度なテクノロジーと20年の経験の両方、 Ambedded 各顧客の要求が確実に満たされるようにします。