HDD для систем видеонаблюдения: Western Digital против Seagate – THG.RU

HDD для систем видеонаблюдения | Представляем жёсткие диски

Если посмотреть на рынок решений для систем видеонаблюдения, то на нём присутствует огромное количество продуктов. На более “дорогом” конце ценового диапазона – компании, которые могут обслуживать десятки или даже сотни камер. Конечно же, им нужны целые фуры жёстких дисков, и они готовы платить за них шестизначные суммы. На противоположном конце ценового спектра – системы типа “всё в одном” для домашнего использования, которые любой может купить за несколько сотен долларов. Но любой системе нужно надёжное хранилище, и в этом они схожи.

Системы видеонаблюдения, как другие сферы применения накопителей, должны, прежде всего, обладать способностью к масштабированию и надёжностью использования. Что мы имеем в виду по этим? То, что хранилища большинства домашних систем видеонаблюдения следуют модели, при которой постоянно осуществляются операции записи и совсем редко – операции чтения. Один сжатый видеопоток разрешением 1080p имеет невероятно низкую скорость передачи данных (менее 2 Мбайт/с), если сравнивать с типичными показателями обычных жёстких дисков (50-150 Мбайт/с). Даже если вы увеличиваете количество камер, всё равно остаётся значительный запас для записи. В системах, более ориентированных на корпоративных заказчиков, требования включают постоянную запись и воспроизведение. Если вспомнить, как работает механический жёсткий диск, выполнять обе задачи одновременно может быть весьма непросто, если учитывать физическое расположение данных в секторах диска. Такие проблемы – это та самая причина, почему производители жёстких дисков выпускают специальные модели для рынка систем видеонаблюдения.

Так что же делают производители жёстких дисков, чтобы обрабатывать нагрузки, характерные для сред видеонаблюдения? Первый шаг – это полноценное использование ATA Streaming Command Set. Когда диск форматируется, возникают многочисленные зоны ёмкости с различным количеством секторов на дорожку, в зависимости от физического расположения данных на диске. Технология Streaming Command Set использует таблицы, которые описывают данные зоны и среднее время поиска, варьирующееся от дорожки к дорожке. Зная точно, сколько времени потребуется для доступа к данным, система видеонаблюдения может оптимизировать скорость передачи данных. Есть и команда Configure Stream, которая позволяет хосту устанавливать определённое количество одновременно обрабатываемых потоков операций чтения или записи. В зависимости от этой информации диск конфигурирует размер буфера.

В конце концов, владельцам систем наблюдения неинтересно, как работают команды ATA. Им всё равно, какие у диска показатели времени доступа или скорости передачи данных. Им важно, чтобы видео записывалось и воспроизводилось. Не хочется добавлять излишнего драматизма в аналогию, но иногда несколько кадров определяют, удастся ли уйти преступнику, или же он будет пойман. Если ваша система наблюдения неспособна справляться с каждым кадром видео, вы рискуете.

Для дуэли между жёсткими дисками для систем видеонаблюдения мы выбрали Western Digital Purple и Seagate Surveillance HDD. Оба претендента имеют практически идентичные характеристики и нацелены на один и тот же рынок. Учитывая то, что 90% рынка жёстких дисков поделено поровну между этими двумя производителями, невозможно представить, чтобы одна компаниями выпустила продукт, а другая – не последовала за ней.

Рынок систем видеонаблюдения нисколько не отличается от рынка дисков для ПК. Seagate анонсировала выход диска Surveillance HDD за день до того, как WD объявила о появлении модели Purple. Но до того как объявить лучшего, давайте посмотрит внимательнее на каждый из дисков.

HDD для систем видеонаблюдения | Western Digital Purple

В своём непрекращающемся стремлении задействовать для своих названий все цвета радуги Western Digital назвала свой продукт WD Purple (сиреневый) – и он ориентирован исключительно на рынок видеонаблюдения.

Purple – это последователь продукта для систем видеозаписи и видеонаблюдения производства WD – AV GP, на базе которого была построена технология WD SilkStream. Целью SilkStream было обеспечение передачи до 12 видеопотоков одновременно через ATA Streaming Command Set. Выпустив Purple, WD ребрендировала SilkStream как AllFrame, и эта технология уже поддерживает до 32 HD-камер или потоков.

Интересно отметить, как WD позиционирует данный продукт. В случае с дисками для ПК компания готова публиковать время доступа и скорость передачи данных, но в отношении к Purple компания подчёркивает более важный для отрасли параметр – количество поддерживаемых одновременно каналов или камер. Чтобы поддержать этот маркетинговый подход, WD предлагает ряд интересных инструментов для выбора правильного продукта на веб-сайте.

Совместимость: выберите из 20 различных производителей систем видеонаблюдения и бесчисленного количества моделей камер, чтобы узнать, какие из дисков WD они поддерживают.

Выбор продукта: определите количество камер, количество корзин для дисков, интерфейс, среду – и WD рекомендует вам самое подходящее семейство.

Выбор ёмкости: введите данные о видеопотоке, и WD рассчитает, сколько жёстких дисков вам понадобится.

Хотя Purple предназначен только для систем видеонаблюдения, WD всё равно рекомендует линейки дисков корпоративного уровня Se и Re для крупных систем наблюдения. Как вы увидите из результатов наших тестов, такие модели абсолютно на своём месте в среде видеонаблюдения, они даже, наоборот, превосходят Purple почти по всем показателям, за исключением соотношения цены и ёмкости. Это как раз сильная сторона Purple – достижение производительности корпоративного уровня в специфичных приложениях при хорошей цене. И так как Purple “заточен” именно под конкретные задачи – приходится идти на компромиссы, чтобы выбрать стоящий продукт.

Ну а если вы не из любителей копаться в спецификациях, порядок нагрузок может вас удивить. Те, кто использует SSD, привыкли к такому параметру, как устойчивость к перезаписи, так как память NAND деградирует с течением времени, и её срок жизни можно рассчитать. Что же касается механических накопителей, то на диски корпоративного класса, рассчитанные на работу 24 часа в сутки семь дней в неделю, данные можно записывать в течение всего дня, каждый день, на протяжении всего жизненного цикла.

Не так давно WD пересмотрела свой подход к присваиванию рейтинга своим накопителям, и теперь включает такую спецификацию, как нагрузка, указывая, сколько терабайт данных можно записать на диск в течение года. В отличие от технологии SSD, это не связано со способностью накопителей удерживать данные. Этот показатель более близок к традиционному показателю наработки на отказ (MTTF). Если превысить спецификацию, присваиваемую диску производителем, это серьёзно сокращает продолжительность его жизни, которая гарантированно составляет три года. Но, конечно, как и с SSD, более качественные компоненты, требуемые, чтобы выдерживать интенсивные нагрузки, означают повышение стоимости продукта. Семейство WD Re имеет рейтинг выносливости к нагрузке выше, чем Purple, – поэтому модели этого семейства и дороже.

Следующий критерий – рекомендованное количество дисков. Именно для Purple WD предлагает использовать не более восьми дисков на систему, притом они не должны быть в массиве. Это обусловлено особенностями технологии Rotary Acceleration Feed Forward (RAFF), которая снижает негативный эффект от вибрации, оказываемый на диск соседними накопителями, расположенными в одном корпусе. В серверных окружениях, где десятки и сотни дисков могут располагаться в одной и той же стойке, RAFF просто необходима. Очевидно, WD не думает, что эта функциональность так уж требуется целевому рынку Purple.

В данном обзоре мы не только собираемся протестировать WD Purple, но также Red, Se и Re ёмкостью 4 Тбайт.

HDD для систем видеонаблюдения | Seagate Surveillance HDD

Пока WD придумывает цветастые названия для своих продуктовых линеек, Seagate решила избавиться от прежней номенклатуры различных классов продуктов: Barracuda, Constellation и Savvio почили в бозе, а на смену им пришли максимально очевидные названия, например, Enterprise Capacity и Enterprise Performance. Поэтому никто не удивился тому, что продукт, ориентированный на системы видеонаблюдения, получил название Seagate Surveillance HDD.

Surveillance HDD – это диск седьмого поколения, унаследовавший свои особенности от серии SV35. Как и WD, диск Seagate способен организовывать потоковую передачу с 32 каналов (камер) одновременно, и Surveillance HDD предназначен для круглосуточной работы. В то время как WD оптимизировала прошивку наилучшим образом для одновременных операций чтения-записи, Seagate решила сконцентрироваться на интенсивных нагрузках записи, то есть, главным образом, последовательной передаче данных большими блоками. Seagate утверждает, что операции записи составляют до 95% от нагрузки в приложения видеонаблюдения. Это разительно контрастирует с утверждением WD.

Хотя Seagate не имеет на сайте никаких полезных инструментов для выбора диска, компания предоставляет множество технических статей с тем же посылом. В “Гиде по выбору надёжного и оптимального диска для систем видеонаблюдения” показано, что Surveillance HDD позиционируется как раз посередине между Video 2.5/3.5 HDD и Enterprise Capacity 3.5 HDD. Диски Seagate Video 2.5/3.5 HDD обладают меньшим энергопотреблением и более низкой стоимостью, а Enterprise Capacity 3.5 предназначены для хранения больших массивов данных в корпоративных средах.

И здесь мы уже начинаем наблюдать различия между дисками WD и Seagate. Surveillance HDD имеет датчики вибрации от вращения. Наличие таких датчиков позволяет Seagate поддерживать конфигурации до 16 дисков Surveillance HDD в одной системе. В дисках Seagate реализована технология скорости вращения Idle3, которая сокращает время, необходимое на подготовку к переходу из различных состояний, поэтому система хранения данных может переходить в менее энергозатратные режимы чаще, при этом оперативно начиная запись с камеры при срабатывании датчика движения.

Как и WD Purple, Surveillance HDD рассчитан на 1 млн часов наработки на отказ и имеет трёхлетнюю гарантию. Seagate также поддерживает более высокие рабочие температуры (70 градусов против 65 у WD), но при этом не уточняет годовой лимит нагрузки. Спецификации уклончиво сообщают о “нормальном цикле работы операций ввода-вывода”, что совсем неясно для обывателя.

Другой параметр, который сразу отличает одного участника нашего сегодняшнего тестирования от другого – это энергопотребление. В то время как у Purple средняя потребляемая мощность составляет 5,1 Вт, Seagate требуется 7,5 Вт. Даже в состояниях простоя и сна показатели энергопотребления у диска Seagate на 0,25 Вт выше, чем у WD. Представители компании WD при организации тестирования особенно упирали на потребление энергии – теперь понятно, почему.

Хотя нам не удалось задействовать в тестировании Seagate Video 3.5 HDD или Enterprise Capacity 3.5 HDD, у нас получилось сравнить множество 2,5-дюймовых дисков Seagate. Они помогли нам получить весьма интересные для анализа данные, особенно модели на базе интерфейса SAS с высокой скоростью вращения шпинделя. Из-за их форм-фактора и уровня производительности стоимость, по сравнению с 3,5-дюймовыми дисками, просто колоссальна.

HDD для систем видеонаблюдения | Как мы тестировали диски для систем видеонаблюдения

Тестирование диска для систем видеонаблюдения должно проходить иначе, чем тестирование обычных дисков для ПК или систем корпоративного уровня. Так как нагрузка очень специфичная, мы выбрали только те тесты, которые воспроизводили бы среду видеонаблюдения. В результате, в этой статье использовать обычные тесты типа SYSmark или эмуляцию корпоративных нагрузок в Iometer не имеет смысла.

Один их тестов, которые мы задействовали, был предложен нам самой WD. Вы знаете, что мы не принимаем тестовые скрипты от производителей без тщательного предварительного анализа. Из прогона теста мы увидели, что результаты вполне соответствуют нашим требованиям и ожиданиям. Однако стоит отметить, что бенчмарк WD Surveillance Benchmark напрямую отображает узкий спектр задач, которые ставятся именно перед моделью Purple. Общая обрабатываемая нагрузка вычисляется по следующей формуле:

Общая нагрузка = (количество камер) x (битрейт одного потока) x 2 (для одновременного выполнения операций чтения и записи) + (другие данные, не связанные с записью)

Размеры команд чтения и записи соответствуют размерам буфера на хост-контроллере для каждого видеопотока. Проанализировав тенденции в отрасли, WD выбрала хост-буфер среднего размера, который соответствует 1024 секторам для команд записи и 768 секторам для команд чтения. Данные, не имеющие последовательного характера и не представляющие собой аудио- и видеозапись, включены в команды записи для каждого потока.

Результат теста – это гистограмма, показывающая процент команд чтения/записи, выполненных в течение определённого периода времени. Тест также показывает общее время в простое. По сведениям WD, пока общее время простоя превышает 20%, определённая часть нагрузки не обрабатывается диском. То есть, если время простоя меньше, это напрямую влияет на продолжительность службы диска и, что логично, на надёжность.

Так как в большинстве своём передаваемые в средах видеонаблюдения данные представляют собой большие блоки последовательной записи, мы приняли это за точку отсчёта при оценке работы дисков.

Оба диска работают практически в полном соответствии с заявленными спецификациями. Диск Seagate Surveillance HDD на 20-30 Мбайт/с быстрее, чем WD Purple. Как и ожидалось, диски корпоративного уровня находятся в самом верху рейтинга, и жёсткие диски Seagate с высокой скоростью вращения шпинделя идут впереди со значительным отрывом.

Результаты теста времени доступа похожи на результаты теста скорости передачи данных, но как Surveillance HDD, так и Purple показали чуть худшие результаты. Но не принимайте эти цифры близко к сердцу. Оба диска созданы для очень специфичных сред, и “вылизанный” синтетический бенчмарк не отображает в полной мере их особенности. На самом деле, WD абсолютно открыто предупредила о том, что оптимизации производительности, реализованные в диске для систем видеонаблюдения, будут иметь крайне негативный эффект на показателях в бенчмарках. Но всё это мелочи. Следующий тест позволит окончательно определить, какой диск для систем наблюдения победит.

Как мы уже говорили ранее, WD считает, что каждый подтест теста пройден, если время в простое больше, чем 20%.

Для следующего раунда тестирования мы выбрали три различных тестовых окружения. Первый – 16 камер, записывающих видео в разрешении 720p с частотой кадров 30 FPS, добавляя чуть меньше 6 Мбит/c на поток в обоих направлениях на всех 16 камерах при сжатии формата H.264. Только WD Red смог справиться с такой нагрузкой. Теперь мы начинаем видеть, какие изменения привносит технология WD AllFrame. Purple находился в состоянии простоя около 50% времени, но Surveillance HDD пребывал в простое менее 30% времени. Что удивительно, Savvio 15K.3 по результатам теста оказался в середине списка. Мы прогнали тест несколько раз, но результат остался неизменным.

Второй тестовый сценарий – 16 камер, пишущих на разрешении 1080p при частоте 20 FPS. Более низкое значение кадровой частоты обусловлено ограничениями бенчмарка WD, а не является нашим осмысленным решением. Битрейт на каждый поток, таким образом, составил примерно 8 Мбит/с. Тут-то и заметны ограничения данного класса дисков. Только диски корпоративного уровня смогли удержаться выше отметки 20%. За ними – WD Re.

Наконец, мы масштабировали имеющуюся конфигурацию с 16 до 32 камер, и в этот раз все диски не прошли тест. Seagate Savvio не сдался без борьбы, но пребывал в простое только 9% времени.

И это, на самом деле, самый сложный тест для наших дисков. Даже при том, что битрейт совсем невысок, циклы записи/чтения серьёзно влияют на производительность.

Тест WD Surveillance Benchmark также позволяет строить гистограммы времени завершения операций чтения и записи. Если вы подвергаете диски стресс-нагрузке, в приоритете – операции записи, и поэтому показатель времени завершения операций повышается. И это именно то, что вам нужно: если и требуется пожертвовать информацией, то лучше уж той, которая воспроизводится, чем той, которую следует записать. Для всех дисков время завершения записи составило менее 20 мс.

На этом графике мы смотрим только на время завершения чтения.

В первом тестовом сценарии все продукты справились хорошо. Все, кроме WD Red, завершили 50% команд чтения менее чем за 20 мс. По мере прогона более требовательных тестовых сценариев диски, не принадлежащие к решениям корпоративного класса, испытывали проблемы.

С распределением команд чтения лучше справляется Seagate Surveillance HDD, и чуть ниже мы рассмотрим, как данных показатель выглядит у обоих дисков.

Оценивая результаты дисков корпоративного времени, вы можете наблюдать, что они более подходят для требовательных нагрузок. Вообще, Seagate Savvio 15K.3 буквально щёлкает тесты, как семечки. Даже несмотря на то, что продолжительность простоя при тестовом сценарии 32/720p/30 FPS составила 9% от всего времени, почти 100% всех команд чтения и записи завершаются менее чем за 20 мс.

HDD для систем видеонаблюдения | Время завершения операций

В первом тестовом сценарии WD является явным победителем, так как 59% всех операций записи завершены за время менее 5 мс. Данный показатель у Surveillance HDD составляет от 10 до 40 мс.

В следующих двух сценариях Seagate чуть вырывается вперёд, высокий процент операций завершается за время от 10 до 20 мс. WD Purple также наблюдает намного более значительное повышение процента операций, на выполнение которых уходит более 80 мс. Мы надеялись, что отличные результаты в первом прогоне будут повторяться и в двух других, но в обоих случаях производительность дисков не меняется.

HDD для систем видеонаблюдения | Ценообразование

Мы составили сравнение на базе цен в различных уважаемых онлайн-магазинах. Если вы всё ещё колеблетесь – брать Seagate или WD – то этот раздел статьи не облегчит задачу выбора. WD Purple в среднем продаётся за $180, а Surveillance HDD – примерно за $187. Цены вполне соответствуют ценам других классов 4-терабайтных накопителей форм-фактора 3,5 дюйма. Фактически Purple всего лишь на несколько долларов дороже WD Red.

По мере продвижения в области корпоративных решений цены просто взлетают. В то время как WD Se и Re примерно на 50-80% дороже Purple, корпоративные диски Seagate как будто поставляются с другой планеты. Модели Seagate, конечно, участвуют в тесте просто для сравнения – они никогда не смогут конкурировать с такими дисками, как Purple и Surveillance HDD в плане цены. Они представляют собой 2,5-дюймовые диски с намного более высокими скоростями вращения шпинделя и интерфейсом SAS, который существенно добавляет к стоимости. Мы просто захотели посмотреть на них в деле, так как продукты Seagate в классах 10K и 15K показывают невероятно высокую производительность, и это при том, что они являются механическими накопителями!

HDD для систем видеонаблюдения | Ёмкие диски с прицелом на системы видеонаблюдения

Хотя рынок систем видеонаблюдения кажется совсем узким, как WD, так и Seagate интересно проработали данные модификации продуктов, учитывая своё видение рынка.

В случае WD, компания предлагает линейку Purple – жёстких дисков, ориентированных на системы видеонаблюдения и оптимизированных для одновременного выполнения операций чтения и записи при высоком уровне производительности. Судя по результатам теста, при обработке нагрузок, которые доводят Purple до определённого предела, наблюдается очень неплохое время отклика. Это во многом возможно благодаря технологии AllFrame, которая адаптирует производительность в соответствии с потребностями известной нагрузки. Как только предел производительности диска пройден, результаты начинают ухудшаться. Но ещё одним преимуществом Purple, однако, является энергопотребление. Диск потребляет на треть меньше мощности, чем Surveillance HDD.

Seagate, с другой стороны, имеет в приоритете только операции чтения. В нашем тесте скорости передачи данных диск Seagate на 15-20% быстрее, чем WD Purple. При прохождении стресс-теста Surveillance HDD реагирует более стабильно и не допускает значительных потерь потока. Также очки Seagate приносит наличие сенсора вибрации, который позволяет организовывать RAID-массивы из более чем 16 дисков в одной системе. В результате Surveillance HDD обеспечивает большую масштабируемость, чем Purple.

В конечном итоге, решение о покупке следует принимать, учитывая особенности применения. При небольших массивах данных и известной нагрузке из операций чтения и записи побеждает WD Purple. Если в системе хранения данных больше восьми дисков и нагрузка в основном предполагает запись, выбор падёт на Seagate Surveillance HDD. В обоих случаях в своей нише диски показали прекрасную производительность, превзойдя результаты обычных дисков для ПК и имея меньшую стоимость, чем аналоги корпоративного класса.