Выбираем жесткий диск для системы видеонаблюдения: на долгую память

Без систем видеонаблюдения сегодня невозможно представить работу ни одного солидного предприятия. Банки, торговые центры, офисы, склады и даже частные дома снабжены видеокамерами, 24 часа в сутки следящими за ситуацией на объекте. Но видеокамера — это всего лишь «глаза» системы, а ее «память» — это накопитель, на который записывается и где хранится вся полученная информация. В последнее время появились специальные жесткие диски для видеонаблюдения , о них и пойдет речь в нашем обзоре.

Требования к жестким дискам для видеонаблюдения

Традиционный компьютерный жесткий диск прежде всего ориентирован на хранение информации, одновременно выполнять команды воспроизведения и записи он не может. Притом постоянная запись больших массивов информации, а также перезапись и затем чтение оборачиваются для него чрезмерной нагрузкой. Эти принципы справедливы и для жестких дисков для видеонаблюдения: для хранения данных с камер видеонаблюдения, входящих в систему, необходим большой объем жесткого диска и способность выдержать большое количество циклов перезаписи. Именно поэтому производители разработали диски, использующие технологию ATA Streaming Command Set и рассчитанные специально на системы видеонаблюдения. Суть технологии в том, что одной командой можно передать большое количество данных и гарантировать, что они будут обработаны за определенный период, а диск в это время не будет выполнять других задач [1] .

Основные требования к этим HDD — надежность и стабильность в работе. И это еще одна причина, почему обычный жесткий диск не подходит для использования в таких системах — он предназначен для стандартных периодических нагрузок: 5 дней в неделю не более 8–10 часов. Накопитель для видеонаблюдения должен работать круглосуточно, поскольку на него ведется постоянная запись. От устройства требуется стабильная работоспособность в течение длительного времени, при этом без падений производительности, ошибок записи и повреждения магнитной поверхности.

Кроме того, жесткий диск для систем видеонаблюдения должен отвечать еще нескольким важным требованиям, а именно:

  • быть устойчивым к падению напряжения в сети или неожиданному отключению электроэнергии;
  • иметь прогнозируемое поведение при постоянной нагрузке, для того чтобы исключить одномоментную потерю всех записанных данных;
  • быть совместимым с системными требованиями системы видеонаблюдения.
Это интересно
Уличная система видеонаблюдения впервые была испытана в 1956 году в Германии, в Гамбурге, местной полицией. «Романтичные» немцы дали ей красивое название — Zauberspiegel, что означает «Волшебное зеркало».

Какой жесткий диск нужен для видеонаблюдения: перечень значимых характеристик

Производители предлагают пользователям разные модели жестких дисков, и быстро выбрать нужный неподготовленному человеку очень сложно. Для того чтобы упростить задачу, специалисты советуют обратить внимание на характеристики, имеющие основное значение для эффективной работы системы видеонаблюдения.

Емкость

Именно от этого показателя зависит, насколько большой объем данных способна хранить система в течение определенного времени. На выбор емкости жесткого диска для видеонаблюдения, кроме объема и срока хранения информации, влияет и несколько дополнительных параметров: количество работающих одновременно камер, их разрешение, настройки архивирования, число записываемых кадров в секунду.

Точно рассчитать нужную емкость диска очень сложно, поскольку при использовании детектора движения, которым оснащено большинство современных систем видеонаблюдения, почти невозможно оценить интенсивность перемещения объектов в кадре. Она может быть очень высокой — это означает, что перемещение составляет до 90 % времени записи, а может быть и низкой — перемещение составляет всего около 10 % времени.

Важно!
Среднюю емкость дискового пространства можно рассчитать по формуле:

Емкость диска (Мб/) = количество камер × часы записи × скорость потока аудио- и видеоинформации (мбит/сек).

Если поток видеоданных с камеры — 6 Мб/сек, время записи — 1 мин, количество камер — 8 штук, то скорость заполнения диска равна 360 МБ в минуту (с учетом коэффициента пересчета мегабит в мегабайты 1 МБ = 8 Мб [2] )

Также стоит учитывать и тот факт, что необходимость в течение определенного срока хранить информацию должна учитываться при расчете емкости дискового пространства.

Скорость заполнения диска зависит от кодека, который используется в системе для записи видеоинформации. Разные системы видеонаблюдения имеют поддержку различного набора кодеков, отличающихся между собой алгоритмами и степенью сжатия данных, а соответственно, определяющими качество записанного видеоматериала. Наиболее распространенные на сегодня видеокодеки — H.264, Н.265, MJPEG, MPEG4, MotionWavelet, JPEG2000, MxPEG

Интерфейс

Для подключения жесткого диска могут быть использованы два типа последовательного интерфейса — SATA и SAS. Обе эти технологии позволяют решить задачи, оказавшиеся не под силу параллельному интерфейcу ATA (позднее переименованному в PATA). В последовательных интерфейсах вся информация передается единым потоком в общем пакете. Параллельный интерфейс также обеспечивает одновременную передачу данных, но по многим линиям. Теоретически параллельный интерфейс быстрее последовательного, но скорость последовательного интерфейса удалось повысить за счет высокой частоты передачи данных и большей защищенности кабеля от помех.

  • SATA обеспечивает передачу данных между дисковыми накопителями со скоростью более 1,5 Гбит/сек (первая ревизия интерфейса) [3] .Из-за низкой стоимости единицы емкости диска технология остается основной в большинстве систем видеонаблюдения, особенно там, где стоимости придают большое значение. Современные системы используют версию SATA Revision 3.0, скорость передачи данных у которой она составляет 6 Гбит/сек.
  • SAS — это, как правило, серверное решение, оно способно поддерживать большое количество устройств — 128 на один контроллер [4] . Скорость передачи данных — до 12 Гб/сек. Но на сегодняшний день конкуренцию в сфере систем видеонаблюдения традиционной SATA он составить не может. Одна из причин — бюджетные ограничения. SAS-диски требуют также и установки SAS-контроллера [5] .

Скорость вращения, температура и долговечность

Диск всегда работает в одном режиме работы и на одной скорости. [6] . На сегодня самыми распространенными являются скорости шпинделя 5400, 5900, 7200, 10 000 и 15 000 оборотов в минуту. Что касается сочетания скорости и стоимости, то в большинстве устройств NAS скорость дисков — 5400–5900 об/мин. При выборе нужно помнить и о том, что на надежность хранения данных влияет наличие/отсутствие стратегии отложенной записи, что приводит к более острой реакции на внештатные ситуации, например, на отключение электроэнергии в процессе. Для систем видеонаблюдения это очень важный фактор.

Другой важный критерий — температурный режим. Для большинства HDD рабочий диапазон температур находится в пределах от 35 до 45°С, его превышение может привести к перегреву магнитных накопителей и утере информации. Из-за того, что через считывающую головку в процессе записи проходит электрический ток, она сильно нагревается. Кроме того, перегрев часто вызывает выгорание чипа контроллера и сбой системы позиционирования головки, что приводит к утрате информации и полной непригодности к дальнейшей работе самого диска.

От степени нагрева в том числе зависит и долговечность диска — чем меньше температура эксплуатации диска, тем дольше будет срок его службы. Именно поэтому производители постоянно ищут решения для снижения степени нагрева HDD. Гарантийный срок для большинства современных дисков — 3 года. Для серверных решений — до 5 лет. Однако всегда следует обращать внимание на условия, ограничивающие гарантию, которые можно найти в спецификациях (паспортах) к дискам. Многие производители указывают в них не гарантийный срок, а среднее время наработки на отказ (MTBF) —временной промежуток (в часах), который в теории проработает устройство до того момента, как потребует ремонта или замены.

Совместимость диска с камерами

Для упрощения интеграции диска с системой необходимо учесть его совместимость с техническими требованиями систем наблюдения. Если такая совместимость отсутствует, то информация с камеры может не восприниматься диском. Для облегчения задачи производители публикуют на своих сайтах списки, в которых указана совместимость дисков с техническими требованиями систем видеонаблюдения.

Число дисков в системе

Количество жестких дисков в системе видеонаблюдения определяется ее задачами. Например, для организации наблюдения в небольшом офисе или частном доме вполне достаточно будет одного диска средней емкости. Если же речь идет о целой сети видеокамер, потоком передающих информацию в централизованный накопитель, то в системе может быть предусмотрено до нескольких десятков дисков. Увеличение количества дисков достигается с помощью формирования так называемых RAID-массивов. Они представляют собой комплекс или связку из нескольких жестких дисков. Массив служит для повышения надежности хранения информации и скорости ее чтения и записи. За что конкретно будет отвечать массив, зависит от его конфигурации. На сегодня существует несколько конфигураций RAID-массивов —RAID 0, RAID 1, RAID 10, RAID 1E, RAID 5, RAID 5EE, RAID 6, RAID 50, RAID 60, Matrix RAID, JBOD [7] . Каждый из них имеет свои преимущества и используется для решения разных задач. Например, RAID 0 используется для увеличения скорости чтения/записи, RAID 1 — это «зеркальный» массив, он используется для дублированного хранения ценной информации и т.д.

Но, выбирая многодисковую систему, нужно помнить о том, что чем больше в ней дисков, тем больше и производимая ими вибрация, способная вызвать выход из строя жестких дисков и, следовательно, отказ системы видеонаблюдения. Поэтому для систем с несколькими дисками в одном RAID-массиве необходимы устройства с минимальным уровнем вибрации. Три основных производителя жестких дисков для систем видеонаблюдения предлагают разные технологии снижения риска потери данных при работе вибрирующего диска, например, RAFF (Rotary Acceleration Feed Forward) от компании Western Digital позволяет распознать начало вибрации и выбрать оптимальную траекторию движения актюатора. Если вибрация выше оговоренного предела, технология снижает риск потери данных при работе вибрирующего диска и запрещает запись на него, предотвращая затирание соседних треков.

Компания Seagate располагает фирменной технологией AcuTrac , которая обеспечивает устойчивость к вибрации, при этом жесткие диски для систем видеонаблюдения оснащены датчиками вибрации, позволяющими значительно снизить количество ошибок чтения/записи.

Что касается компании HGST, то она имеет собственную разработку — в дисках применяется технология RVS (Rotational Vibration Safeguard) , позволяющая избежать ошибок чтения/записи, возникающих в результате вибрации и ударов. В основе технологии — фильтрация гармоник в сигнале позиционирования головки диска.

Энергопотребление

Энергопотребление у стандартного жесткого диска относительно невелико. Согласно стандарту Energy Star 4.0 жесткий диск в простое должен потреблять не более 7 Вт или 14% от общего потребления устройства [8] . Пусковые токи дисков обычно не превышают 2 А.

Энергопотребление жестких дисков имеет три составляющие:

  • потребление электроники самого диска — блока управления, ПЗУ, буферной памяти и т.д.;
  • потребление электромотора вращения блока пластин – чем вращение быстрее, тем выше энергопотребление;
  • потребление привода актюатора (устройства позиционирования) блока головок — при двухприводном актюаторе электропотребление возрастает.

Энергопотребление напрямую влияет на температуру нагрева диска, а от нее, в свою очередь, зависит срок службы диска и его надежность. Поэтому снижение энергопотребления является принципиально важным моментом при выборе любых дисков. Поскольку диски для систем видеонаблюдения снижают нагрузку на средства охлаждения, в системах могут использоваться более мощные или даже дополнительные кодеры и декодеры формата MPEG без риска превышения возможностей по отводу тепла.

Лучшие жесткие диски для видеонаблюдения

На сегодня самыми крупными игроками на рынке жестких дисков для систем видеонаблюдения являются компании Seagate, Western Digital и ее «дочка» — HGST. Мы кратко расскажем о продукции каждой из них, обратив внимание на основные характеристики, сферу применения и стоимость.

Western Digital Purple

Этот диск был создан исключительно для систем видеонаблюдения, он устойчив к перепадам температур, вибрациям и способен круглосуточно и непрерывно работать на протяжении длительного срока. В его основе лежит технология AllFrame, позволяющая поддерживать одновременно до 32 HD-камер или потоков, а также масштабировать количество дисков в одной системе до 8 единиц, улучшать воспроизведение записи и сводить к минимуму потерю кадров.

Другая технология, реализованная в дисках этой серии — IntelliSeek, помогающая оптимизировать время поиска. Именно благодаря ей обеспечивается снижение температуры накопителя и уровня вибрации. Производитель предлагает линейку дисков емкостью от 1 до 10 Тб [9] , а на сайте компании можно рассчитать необходимое количество дисков для конкретной системы и проверить их на совместимость с видеокамерами различных марок. Для крупных систем наблюдения WD предлагает линейки дисков уровня Se и Re, поддерживающе 64 канала и неограниченное количество камер. Цена жесткого диска на отечественном рынке от 3700 до 30 000 рублей (в зависимости от конкретных параметров) [10] .

Seagate Surveillance HDD

В отличие от конкурента компания Seagate пошла по пути оптимизации прошивки под интенсивные нагрузки в области записи. Жесткий диск для видеонаблюдения модели SkyHawk способен работать в диапазоне температур от -70°С до + 65°С. Средний показатель энергопотребления — 7,5 Вт. Диапазон емкости дисков от 1 до 10 Тб, а заявленная «рабочая нагрузка» превышает ресурс обычного винчестера для ПК в три раза — до 180 Тб в год. В дисках Seagate предусмотрена технология скорости вращения Idle3, сокращающая время на подготовку и переход из различных состояний. Благодаря этому диск может переходить в энергосберегающие режимы, оперативно начиная запись данных с камеры при срабатывании датчика движения. Цена— от 3500 до 24 600 рублей [11] .

Hitachi

Диски серии Hitachi Ultrastar HGST Ultrastar He10 могут использоваться в любых системах видеонаблюдения. Выпускаются емкостью от 8 до 10 Тб. Скорость вращения шпинделя — 7200 об/мин, время наработки на отказ 2,5 млн часов. Поддерживают интерфейс SATA и технологию защиты от вибрации. Цена дисков этой серии — от 8000 до 13 500 рублей [12] .

Таблица. Сравнение основных параметров HDD WD Purple, Seagate Surveillance HDD и Hitachi

Характеристики диска Western Digital Purple Seagate Surveillance HDD Hitachi
Рекомендованное количество дисков в системе, шт. 1–8 8+ 1
Количество камер, шт. 1–64 [13] 1–64 [14] Не указано
Количество каналов 1–32 1–32 Не указано
Нагрузка (Тбайт в год) 60 180 Не указано
Форм-фактор, дюйм 3,5 3,5 3,5
Энергопотребление, Вт 5,1 7,5 6,8
Время наработки на отказ, ч 1 млн 1 млн 2,5 млн
Емкость, Тбайт 1–8 1–8 8–10
Интерфейс SATA SATA SATA
Гарантия, г 3 [15] 3 [16] 1 [17]

При выборе жесткого диска для системы видеонаблюдения важно понимать, что именно от этого зависит успешность ее работы. Особенно это касается крупных систем, требующих большой емкости и надежности. Экономия в этом случае может сыграть злую шутку, поскольку ненадежное оборудование способно отказать в самый неподходящий момент, полностью уничтожив все записанные ранее данные.

Мнение редакции

Не­за­ви­си­мо от то­го, ка­кой жест­кий диск вы вы­бра­ли, да­же если он не уз­кос­пе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ный, важ­но, что­бы пра­виль­но был вы­пол­нен рас­чет его фи­зи­чес­кой па­мя­ти. Пе­ред по­куп­кой сис­те­мы ви­део­на­блю­де­ния в це­лом или ком­плек­та HDD к ней сле­ду­ет опи­рать­ся на ре­жим ра­бо­ты и ва­ши по­треб­нос­ти и ожи­да­ния, о ко­то­рых сле­ду­ет своев­ре­мен­но рас­ска­зать про­дав­цу-кон­суль­тан­ту.