CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии

_{* Высокая скорость вращения требует дополнительного охлаждения жесткого диска}

Для каждого жесткого диска определена скорость вращения, которая выражается в оборотах в минуту (revolutions per minute, rpm, об/мин). Этот параметр, кстати, дает очень хорошее представление о производительности жесткого диска. Жесткие диски для настольных ПК обычно имеют 5400 об/мин или 7200 об/мин. При этом жесткие диски с 7200 об/мин работают на 10 % быстрее дисков с 5400 об/мин, но они и дороже на 10–30 %. Старшие серии моделей жестких дисков, которые имеют 10,000 об/мин или 15,000 об/мин, позволяют добиться лишь незначительного прироста в производительности, а их стоимость будет отличаться значительно и в большую сторону, так как в большинстве случаев они имеют SCSI-интерфейс и функции для повышения надежности. Кроме того, высокая скорость вращения шпинделя жесткого диска требует большего энергопотребления, что приводит к большему нагреву жестких дисков. Охлаждение очень важно для всех жестких дисков, но особенно важно оно именно для дисков с высокой скоростью вращения. Таким образом, для обычного цифрового видеорегистратора жесткие диски со скоростью вращения 5400 или 7200 об/мин будут вполне приемлемы и окажутся удачным компромиссом между достаточной скоростью и разумной стоимостью.

Если два жестких диска имеют одинаковую скорость вращения шпинделя, то предпочтительнее окажется тот из них, у которого время поиска меньше. Разница во времени поиска, которая варьируется от 3.9 миллисекунды для сверхбыстрых жестких дисков со SCSI-интерфейсом до 12 миллисекунд у более медленных дисков с IDE-интерфейсом, может быть заметна при работе с большими базами данных, когда головки жесткого диска «бегают» по всем дорожкам, но это также будет заметно при поиске архивных записей в цифровом видеорегистраторе по событиям или по времени записи.

Рис. 9.61. Расположение загрузочных областей

Кэш-память (cache) — это еще один параметр, который характеризует жесткий диск. Он обозначает объем внутренней памяти жесткого диска. Предназначенная для того чтобы сократить количество обращений к жесткому диску, кэш-память содержит комбинацию часто запрашиваемой и недавно запрошенной с диска информации. Большой объем кэш-памяти в целом позволяет повысить производительность жесткого диска, когда к нему одновременно обращаются несколько пользователей. Хотя незначительная разница в объеме кэш-памяти не имеет большого значения для производительности, малый объем кэш-памяти говорит о том, что мы столкнулись со старым и медленным жестким диском. Операционные системы стараются повысить общую производительность, сокращая избыточную активность жесткого диска. Для этого наиболее часто используемые данные помещаются в оперативную память, что сильно сокращает количество обращений к жесткому диску. Запись новых данных тоже может производиться с задержкой, в более удобное для этого время. Существуют и другие способы сокращения обращений к жесткому диску. Например, при буферизации дорожки жесткого диска, при задержке вращения считываются все сектора этой дорожки в ожидании появления нужного сектора под магнитной головкой, так как с большой долей вероятности они потребуются сразу после чтения нужного сектора. В современных жестких дисках буферизацией дорожек занимается кэш-память встроенного контроллера диска.

Современные жесткие диски имеют кэшпамять объемом от 2 до 4 Мбайт для буферизации дорожек, что убирает задержку вращения. Некоторые жесткие диски высокого класса имеют 8 или даже 16 Мбайт кэш-памяти. Впрочем, скорость вращения по-прежнему ограничивает максимальную скорость передачи данных.

Рис. 9.62. Жесткие диски большого объема обычно имеют несколько головок и пластинок

Несмотря на «умную» электронику, которая позволяет повысить производительность жестких дисков, в первую очередь она определяется именно механическими характеристиками накопителя. По этой причине факторы, влияющие на производительность механических частей жесткого диска, также будут влиять на его надежность и срок службы. Высокая температура, пыль, влажность, сотрясения, вибрации могут послужить причиной поломки жесткого диска. Наиболее частыми причинами сбоев жесткого диска, с которыми мы сталкиваемся на практике в видеонаблюдении, являются перегревы и пыль.

Не будет преувеличением, если мы скажем, что жесткие диски в некоторых цифровых видеорегистраторах эксплуатируются более интенсивно, чем жесткие диски во многих интернет-серверах. К сожалению, культуре обращения с оборудованием у пользователей цифровых видеорегистраторов далеко до пользователей, устанавливающих корпоративные серверы и интернет-серверы. С цифровыми видеорегистраторами очень часто обращаются так, словно стремятся от них поскорее избавиться, устанавливая их в помещениях с минимальной вентиляцией, где много пыли и высокая влажность. При проектировании систем видеонаблюдения мы всегда должны настаивать, чтобы с жесткими дисками обращались, как если бы они были установлены в корпоративном сервере.

Рис. 9.63. Один из немногих производителей, который заботится о жестких дисках в цифровых видеорегистратораях. Для этого устанавливаются воздушные фильтры и датчики мониторинга вентиляторов, внешней и внутренней температуры

В современной конкурентной гонке производители цифровых видеорегистраторов стараются достичь более высоких скоростей записи и более высокого уровня компрессии при том же качестве, что и у их конкурентов. Но только очень немногие уделяют должное внимание условиям эксплуатации своей продукции и улучшают их за счет установки фильтров воздуха, температурных датчиков и датчиков скорости вращения внутренних вентиляторов. Все это вместе с использованием стабильной операционной системы увеличивает срок службы цифровых видеорегистраторов. Кроме того, будет очень мало пользы от самой высокой скорости записи и самого лучшего и быстрого алгоритма сжатия, если полученные кадры мы не можем записать на рабочий жесткий диск.

Существует несколько разных стандартов интерфейсов, которые позволяют вести обмен данными между компьютером и жесткими дисками. Сейчас применяются такие интерфейсы, как ATA, SCSI, RAID и SATA. Их мы подробнее рассмотрим далее в книге. Каждый интерфейс имеет свои преимущества и недостатки, но производительность в первую очередь зависит от самого жесткого диска, а не от его интерфейса. Внутренняя скорость передачи данных (sustained transfer rate или internal transfer rate) жесткого диска определяет и то, сколько телекамер и с какой скоростью мы сможем записывать на наш цифровой видеорегистратор. Внутренняя скорость передачи данных, которая в современных жестких дисках варьируется в пределах 14–60 Мбайт/с, показывает то, с какой скоростью можно считывать данные в кэш-память с внешней (то есть самой дальней от шпинделя) дорожки жесткого диска. В целом, она определяет общую скорость передачи данных в тех случаях, когда кэш-память не используется или не влияет на быстродействие (например, при считывании очень больших файлов, таких, как архивные записи цифрового видеорегистратора). Внутренняя скорость передачи данных очень сильно зависит от скорости вращения шпинделя, и, разумеется, она всегда будет ниже внешней скорости передачи данных (external data transfer rate или burst data transfer rate), которая показывает, с какой скоростью происходит обмен данными между кэш-памятью жесткого диска и оперативной памятью компьютера. Внутренняя скорость передачи данных является важным параметром для жестких дисков цифрового видеорегистратора, и от него зависит скорость записи и воспроизведения. Впрочем, производительность цифрового видеорегистратора зависит от многих других параметров, таких, как операционная система, центральный процессор, скорость сжатия изображений, размер видеопотоков и т. д., но если жесткий диск не справляется с потоками информации, то и скорость записи цифрового видеорегистратора тоже окажется значительно ниже теоретического максимума.