Тест Seagate SkyHawk AI в системе видеонаблюдения

Seagate недавно представила новую версию жестких дисков SkyHawk, оптимизированных под системы видеонаблюдения. SkyHawk AI разработаны для систем видеонаблюдения нового поколения с искусственным интеллектом. В подобных системах ИИ сценарии доступа к данным отличаются от традиционных решений видеонаблюдения из-за использования глубокого обучения и других технологий. Именно по этой причине Seagate стала первым производителем, представившим накопители для нового поколения систем видеонаблюдения.

Системы видеонаблюдения - одна из многих областей ИТ, где требуется сохранять все больше и больше данных. Количество камер продолжает увеличиваться по разным причинам, то же самое касается и разрешения. Поэтому в будущем требования к подсистеме хранения будут только расти. Конечно, SSD уверенно отвоевывают свою долю на рынке накопителей, наращивая свою емкость, но в системах хранения видео жесткие диски продолжат доминировать. И дистанция между HDD и SSD здесь вряд ли сократится в ближайшем будущем. В системах видеонаблюдения жесткие диски наверняка проживут еще долго, поскольку емкость и стоимость хранения гигабайта у них намного выгоднее, а основное преимущество SSD по высокой производительности IOPS здесь не так и важно.

Системы видеонаблюдения накладывают на жесткие диски совершенно иные требования, чем те же настольные ПК или сетевые хранилища NAS. Поэтому Seagate предложила специальную серию адаптированных жестких дисков под названием SkyHawk. И недавно она была расширена моделями SkyHawk AI, предназначенными для систем видеонаблюдения с искусственным интеллектом.

Традиционные системы видеонаблюдения ограничены записью видео с камер и его просмотром. Здесь может использоваться определение движения или другие подобные методы, позволяющие выявлять нужные события, но они подходят не для всех сценариев, да и ложные срабатывания следует учитывать. Во многих сферах, например, для наблюдения за общественным пространством, без помощи оператора не обойтись. Человеку приходится просматривать видео с камер, выискивая подозрительных или неадекватно ведущих себя личностей. Как можно догадаться, человек в данной системе является слабым звеном. Оператор может сосредотачиваться лишь на непродолжительное время, да и уследить за несколькими потоками видео физически невозможно. В данном случае более высокое разрешение камер не помогает, а, скорее, приводит к отрицательному результату.

Поэтому системы видеонаблюдения развиваются в направлении, предусматривающем избавление от человеческого фактора. Говоря другими словами, оператор избавляется от примитивной работы по анализу видеопотоков и вмешивается только на более высоком уровне, когда требуется оценить ситуацию с человеческой точки зрения. И чем больше работы система видеонаблюдения будет выполнять самостоятельно, тем меньше человеческий фактор будет проявлять себя. Здесь как раз отлично подходит термин "искусственный интеллект". Для анализа видеоданных используется сеть глубокого обучения. Напомним, что в сетях глубокого обучения система сначала обучается, анализируя определенный массив данных - например, фотографии. Она учится находить определенные паттерны и структуры, позволяющие опознать объект или процесс, после чего использует их в дальнейшем. В области видеонаблюдения, например, система должна определять отклонение от обычных моделей поведения, что может указывать на какое-либо событие. Например, в случае общественного пространства система со временем научится определять обычное поведение объектов (то есть людей). Все объекты, как правило, быстро движутся в одном направлении. В случае же отклонения поведения человека от обычных шаблонов система оповестит оператора, чтобы он обратил внимание. Например, если кому-то из прохожих стало плохо, и он упал. Либо молодежь решила провести флэш-моб.

Подобные системы видеонаблюдения с искусственным интеллектом накладывают свои требования на хранилище данных. В случае классических систем мы получаем постоянную запись нескольких потоков видео, некоторые из которых могут повторно просматриваться оператором. То есть нагрузка жестких дисков на 90% представляет последовательную запись, оставшиеся 10% - последовательное чтение. В случае же систем с искусственным интеллектом профиль доступа другой, добавляется большое количество параллельных (дополнительных) операций чтения данных. Дело в том, что система искусственного интеллекта постоянно выполняет "глубокое обучение", то есть непрерывно анализирует записываемые данные, обращается к каким-либо сценам или информации. Все это приводит к дополнительным операциям случайного чтения помимо обычной нагрузки последовательной записи.

Seagate оптимизировала прошивку жестких дисков SkyHawk AI таким образом, чтобы они лучше справлялись с данной нагрузкой. Как и в случае SkyHawk, прошивка Skyhawk AI оптимизирована под одновременную последовательную запись нескольких потоков видео с разных камер. Прошивка поддерживает команды стриминга ATA-8, которые гарантирую максимальный приоритет операциям записи потока. Seagate утверждает, что SkyHawk AI поддерживает до 64 камер HD одновременно. Чтобы справиться с такой нагрузкой и большим числом параллельных потоков, необходим многоуровневый кэш. Поэтому данные потоков видео сначала попадают в многоуровневую систему кэширования жесткого диска, после чего актуальная запись на магнитные пластины максимально оптимизируется, чтобы избежать лишних перемещений головок. В случае SkyHawk AI Seagate дополнительно указывает в спецификациях до 16 одновременных потоков, связанных с выборкой данных, что как раз указывает на параллельные операции доступа помимо последовательной записи потоков видео. Конечно, позиционирование головок в конкретный момент времени может производиться только на одну определенную дорожку, поэтому интеллектуальная система кэширования компенсирует данное ограничение, обеспечивая одновременное выполнение разных операций доступа к диску.

Помимо прошивки ImagePerfect и многоуровневого кэширования, накопители SkyHawk AI отличаются повышенной надежностью. Благодаря сенсорам вибрации RV и технологии Acutrack (двухступенчатые актуаторы) SkyHawk AI может использоваться в стойках и хранилищах, содержащих до 16 отсеков. SkyHawk AI оснащены двухступенчатыми актуаторами (позиционерами головок): основной актуатор перемещает головку чтения/записи на нужную дорожку. На кончике привода имеется еще один микро-актуатор, который обеспечивает тонкую подстройку позиционирования головки по дорожке, компенсируя внешние воздействия/вибрации, влияющие на накопитель.

Накопители SkyHawk AI рассчитаны на интенсивную нагрузку записи 550 Тбайт/год, что в три раза превышает расчетную нагрузку обычных HDD для видеонаблюдения, тех же SkyHawk (180 Тбайт/год). Seagate смогла обеспечить более высокую надежность, помимо всего прочего, более строгими допусками при производстве HDD. Также на SkyHawk AI, как на модели Pro накопителей Barracuda и Ironwolf, распространяются два года опции восстановления данных Seagate Rescue. То есть в случае дефекта Seagate бесплатно восстановит данные. Гарантия Seagate на SkyHawk AI составляет пять лет.

Seagate SkyHawk AI доступны в двух версиях, на 8 и 10 Тбайт, а также только с интерфейсом SATA. Накопители SkyHawk AI используют гелиевое наполнение, что приводит к сравнительно низкому энергопотреблению. Скорость вращения шпинделя составляет 7.200 об/мин, кэш - 256 Мбайт, последовательная скорость передачи данных - до 214 Мбайт/с, судя по спецификациям. 10-Тбайт модель ST10000VE0004, как и жесткий диск SkyHawk 10TB (тест), содержит 7 магнитных пластин. Запись выполняется по технологии SMR.

Мы провели несколько базовых тестов, сами по себе ST10000VE0004 обеспечивают такую же высокую скорость передачи данных, что и ранее протестированные "родственные" 10-Тбайт модели в нашей лаборатории.

На следующей странице мы рассмотрим применение Seagate SkyHawk AI 10TB на практике.

Как мы уже упоминали выше, жесткие диски SkyHawk AI оптимизированы под обычные системы видеонаблюдения, а также под системы нового поколения с искусственным интеллектом. Конечно, нам хотелось бы продемонстрировать особые возможности SkyHawk AI в системе видеонаблюдения с ИИ, но данные системы применяются в крупных проектах, посвященных общественной безопасности, они довольно сложные по структуре и установке. Да и для наших читателей наверняка более интересными будут тесты в системе, которую можно установить для видеонаблюдения в условиях дома или малого офиса. Поэтому мы выбрали современную систему видеонаблюдения, пусть и без искусственного интеллекта, для которой подойдут жесткие диски из линейки Seagate SkyHawk (AI).

Компания HIKVISION является партнером Seagate, она предоставила нам комплект из цифрового сетевого видеорегистратора (NVR) и двух IP-камер. А именно HIKVISION DS-7608NI-E2/8P, который может записывать поток с восьми камер одновременно, а внутрь устанавливаются до двух жестких дисков SATA. Нам предоставили камеру HIKVISION DS-2CD2643G0-IZS с изменяемым зумом и фокусным расстоянием от 2,8 до 12 мм, а также HIKVISON DS-2CD2T43G0-I5 с фиксированным фокусным расстоянием 2,8 мм. Камеры питаются напрямую от NVR через Power-over-Ethernet (POE), то есть для работы камер достаточно подвести к ним сетевой кабель от NVR.

HIKVISION предлагает широкий ассортимент продуктов видеонаблюдения, рассчитанных на разные сценарии использования. Для домашних пользователей HIKVISION предлагает сравнительно недорогие системы видеонаблюдения, но набор функций можно назвать вполне профессиональным. Конечно, HIKVISION хорошо выступает и в профессиональном сегменте. С линейкой DeepinMind HIKVISION предлагает видеорегистраторы NVR с поддержкой искусственного интеллекта и дополнительными возможностями. Топовая модель в линейке iDS-96000NXI-I16/I24 поддерживает распознавание лиц и частей тела человека, а также может отслеживать объекты. Впрочем, у моделей и без ИИ имеется множество дополнительных функций помимо непрерывной записи или определения движения, причем возможности зависят еще и от функционала камер.

После извлечения крышки корпуса внутрь DS-7608NI-E2/8P можно установить до двух жестких дисков SATA, которые просто прикручиваются. Жесткие диски работают не в режиме RAID 1, а в JBOD, то есть видеорегистратор начинает записывать данные на первый жесткий диск. Более дорогие модели NVR также поддерживают систему Seagate SkyHawk Health Management, которая, как и Ironwolf Health Management, предусматривает расширенное тестирование "здоровья" жесткого диска и ранее определение сбоев. Возможности системы намного превосходят стандартные функции SMART.

Управлять видеорегистратором HIKVISION DS-7608NI-E2/8P можно по-разному. На задней панели имеется выход HDMI, к которому подключается монитор. Затем достаточно подключить мышь и клавиатуру к портам USB устройства, либо воспользоваться опциональным пультом ДУ. Также управлять NVR можно через web-интерфейс или специальную клиентскую программу HIKVISION.

Доступные опции в разных вариантах немного отличаются, но всегда есть возможность посмотреть "живую" картинку с камер, проиграть записанное видео, настроить устройство под прямой или удаленный доступ.

На время тестов мы установили две камеры в нашем офисе. Одну из камер мы нацелили на улицу, вторая контролировала офисное помещение.

Наше решение начального уровня поддерживает функцию пересечения линии - хороший пример интеллектуальной активации камеры. В окне предварительного просмотра можно нарисовать виртуальную линию, после чего любой объект, пересекающий линию в любом из двух направлений, приведет к срабатыванию триггера. Причем к записываемому видео будут добавлены несколько секунд до срабатывания.

Когда NVR определяет объект, приближающийся к виртуальной линии, он маркируется прямоугольником, при пересечении линии начинается запись. Если нацелить камеру на частный двор, то можно, например, выставить линию на калитке или перед входом в гараж. Таким образом, NVR будет активироваться только в том случае, если кто-то приблизится к дому. Система с искусственным интеллектом после определенной фазы обучения сможет, например, распознать визит соседской собаки.

Кроме записи видео триггер может активировать другие функции. Например, выслать оповещение по email, либо активировать тревогу на внешнем устройстве через специальный интерфейс. Функция определения движения сама по себе слишком ненадежна, чтобы привязывать к ней тревогу. Здесь помогают дополнительные функции, такие как определение объектов, чтобы тревога не активировалась при появлении в кадре мелких объектов, из-за смены дня и ночи или из-за порывов ветра.

Конечно, в рамках данной статьи мы рассмотрели лишь немногие возможности современной системы видеонаблюдения. Даже у видеорегистраторов начального уровня сегодня доступны весьма интересные возможности, причем без искусственного интеллекта. Накопители Seagate SkyHawk и SkyHawk AI станут идеальным выбором для системы видеонаблюдения, особенно если она использует более чем одну-две камеры.

Статья подготовлена в сотрудничестве с компанией Seagate.