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サーバーVMSシステム / Ambedded 2013年に設立された才能あるチームは 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はじめに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ためのビデオ管理ソフトウェアが含まれます。一般に、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と比較すると、サーバーベースのVMSは、多くの柔軟性、スケーラビリティ、およびインテリジェンスを提供します。大規模な監視システムは通常、サーバーベースのVMSソリューションを選択します。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備えたLinuxまたはWindowsベースのサーバーで実行できます。または、VMSサーバーは録画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規模が独立しているため、セカンダリソリューションは柔軟性が向上します。カメラやストレージ容量を追加するための新しい要件がある場合は、新しい要件に合わせて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 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 経験の浅い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、お客様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サーバー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 ベースのコンバージドビデオ管理システム

サーバーベースの監視システムはじめに

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ためのビデオ管理ソフトウェアが含まれます。一般に、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と比較すると、サーバーベースのVMSは、多くの柔軟性、スケーラビリティ、およびインテリジェンスを提供します。大規模な監視システムは通常、サーバーベースのVMSソリューションを選択します。

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備えたLinuxまたはWindowsベースのサーバーで実行できます。または、VMSサーバーは録画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規模が独立しているため、セカンダリソリューションは柔軟性が向上します。

カメラやストレージ容量を追加するための新しい要件がある場合は、新しい要件に合わせて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、対処する必要のあるいくつかの問題点があります。

  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には、時間がかかりすぎます。データが失われるリスクは、ディスクのサイズとともに増加します。VMSサーバーが内部ストレージ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、RAIDコントローラーを使用してデータを損失から保護します。 ディスクドライブに障害が発生した場合、ディスクアレイコントローラは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。現在、最大のハードドライブは16TBであり、まもなく20TBのドライブが利用可能になります。小さい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. ストレージスループットは、劣化再構築モード中に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るか、失われることさえあります。より多くのディスクがサーバーにインストールされ、サーバーに障害が発生すると、より多くのビデオファイルが同時に失われます。
  4. VMSには、弾力性のあるハードウェアアーキテクチャがありません。

 

ソフトウェアデファインドストレージを使用し、 Arm MicroServer Network Optics NxWitnessビデオ管理システムを使用

この記事では、その方法を紹介します Ambeddedのソフトウェアデファインド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問題のいくつかを解決します。

ソフトウェアデファインドストレージアプライアンス

Ambeddedのソフトウェアデファインドストレージ Mars 400 Ceph Storage Applianceは、企業向けのターンキーソフトウェアデファインド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ーを提供し、 block、および file system。単一障害点がなく、障害ドメインが最小限であるため、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。

NxWitness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、および管理し、サードパーティのシステムやデバイスと迅速に統合す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 Serverアプリケーションは、NxWitnessシステムデバイスとデータの検出と管理を担当する軽量で強力なメディアサーバーです。Nx Serverは、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ビデオを記録します。サーバーハイブアーキテクチャを備えているため、単一障害点が発生しません。

Arm Microserver 建築

ザ・ 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)シャーシ内の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用に4x10Gbpsアップリンクを提供します。すべて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。

ザ・ microserverアーキテクチャは、単一障害点がないため、アクセシビリティが向上します。すべて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。


いつ microserver ストレージノードとして構成されている場合は、 Ceph storage他のストレージノードと連携するクラスター。構成する場合microserverNxサーバーとして、VMSサーバーとしての役割を果たし、記録されたビデオファイルを保存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サーバーを柔軟に展開できることを意味します。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、監視システムを少しずつ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。

Software-DefinedStorageがハードウェア障害からデータを保護および再修復する方法

Ceph storage レプリケーションを使用する、または 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。イレイジャーコーディングは、ディスクアレイのRAID5またはRAID6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できるという柔軟性があります。ディスクドライブの障害からデータを保護するだけでなく、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最初にオブジェクトにストリップされ、すべてのオブジェクトは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さまざまな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再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実行されます。また、ディスク全体を再構築するのではなく、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、分散ソフトウェアデファインドストレージには3つの大きな利点があります。

  1. データは、1つ以上のサーバーノードの中断から存続できます。
  2. クラスター内のすべての正常なディスクが並行してデータを修復するのに役立ち、失われたデータのみが修復を必要とするため、データの再修復はRAIDよりもはるかに高速です。クラスター内のディスク数が多いほど、修復速度が速くなります。36ドライブクラスターで60%の使用率の10TBドライブを1つ失う実験では、再修復に2。5日かかりました。この実験スケールでは、リヒール速度は28.5MB / s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. 16TBHDD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。

1つのカメラ録画の数 Microserver サポート

Nxサーバーにストレスをかけるためのテスト環境をセットアップしました Ambedded Mars 400 microserver。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ためのIPカメラをシミュレートしました。Arm microserver。ビデオストリームフォーマットはH.264、1080p高品質、30フレーム/秒です。ザ・ArmVMSサーバーは、ストレージとして仮想ディスクをマウントします。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ときのシナリオも含まれます。これは、1UがMars 4008台のマイクロサーバーに対応し、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、1UがMars 4008台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サーバーを使用することによる大きな成果であり、消費電力はわずか100ワットです。

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、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のためにアクティブです。1つのノードのフェイルオーバー用に各ノードに予備の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のを許容する

♦ Ceph サーバー:21x microserver にとって Ceph OSD + 3x microserver にとって Ceph monitor

♦ハードドライブ:21x 16TB Seagate Exos Enterprise SATAHDD。224TBが使用可能です。

  • 通信網:

♦4x用の4x10Gbポート Mars 400Nx

♦カメラ用1xGbスイッチ

♦ワイヤレスアクセスポイントx2

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のメモリは予備の使用のために予約されています。テスト中に使用されたメモリ量は約2.8GB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150Mbps、アップロードで130Mbps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くなります。

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サーバーが障害のあるNxVMSサーバーからカメラを接続できるようにします。テストでは、3台のマイクロサーバーをNxVMSサーバーとして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、テスト対象の50台のカメラが3台のカメラに均等に接続されています。サーバーをオフにすることで、サーバーを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た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す。 

 

これは、 microserverNxVMSサーバーのソリューション。1Uの1/8だけが必要ですMars 400Nxサーバーはフェイルオーバーのために惜しみません。大きなノードサーバーと比較してください。microserver アーキテクチャにより、フェイルオーバーのセットアップにかかるサーバーのコストを1つ節約できます。

設計例

プロジェクト要件

  1. カメラ数:200台
  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の合計容量:411 TB
  2. 使用する場合に必要な総生容量 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台のHDD
  5. ストレージに必要なノードの数(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. スペアノード:(7 x 8)-54 = 2ノード
  12. HDDを除くサーバーの総消費電力:7 x100ワット= 700ワット

 

結論

Ambedded Mars 400Nx Nx VMSサーバーを組み合わせ、ソフトウェアデファインドストレージには次の利点があります。

  1. Mars 400Nxのソフトウェアデファインドストレージは、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. ディスクに障害が発生した場合、 Mars 400Nxすべての正常なドライブによって並行してデータが再修復されました。RAIDコントローラーと比較して4〜5倍高速です。
  3. Mars 400Nx データ修復中にビデオの記録と再生を維持できます。
  4. 次のような大容量のディスクドライブを使用できます。 Mars 400Nx ストレージシステムの総コストを削減するためのストレージクラスター。
  5. 1U Mars 400NxVMSサーバーは、最大240x1080pカメラをサポートできます。ストレージサーバーと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消費電力の70%を節約します。

約 Ambedded

Ambedded Linux OS、カーネル、ソフトウェアデファインドストレージ、組み込みシステム、およびに関する専門知識を持つソフトウェアデファインドストレージ会社です。 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が簡単なので、企業はその恩恵を受けることができます Ceph 学習曲線が短くなります。

Ambedded 作る Ceph 使いやすいユーザーインターフェイス、すぐに使用できるストレージアプライアンス、安定性とパフォーマンスチューニング、展開の自動化、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になります。

専用に Ceph アプライアンス、 Ambedded チームは、お客様が当社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、多用途の業界へのソリューション。

訪問 Ambedded 詳細については、Webサイトを参照してください。

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NxVMS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。クラウド対応で、リモートアクセス可能で、任意の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は開発者にも開放されており、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

私たちは感謝したいと思いシーゲイトおよびネットワークオプティクスを、このプロジェクトのために使用さEXOS X16エンタープライズハードドライブとIPカメラを提供します。

参照:

  • 2019年にRAIDが機能しなくなる理由、ストレージビットのロビンハリス https://www.zdnet.com/article/why-raid-6-stops-working-in-2019/
  • 最適なRAID構成が GuestBloggerによるRAID構成なしである理由 →  https://blog.shi.com/hardware/best-raid-configuration-no-raid-configuration/
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Mars 400Nx 高可用性を提供します ceph storage NxVMSソフトウェアへ



コンバイン Ceph Storage 統合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. は Ceph storage 提供するソリューションプロバイダー ARM 60%のCapEX節約、70%の消費電力削減、100%のスケールアウトの利点を備えた、ソフトウェア定義のストレージアプライアンスベース。

ソフトウェアデファインドストレージの設計と製造の場合、 Ambedded チームは、顧客が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、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 顧客に提供してきました 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 各顧客の要求が満たされていることを確認します。