CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии

А теперь рассмотрим эту проблему в практической плоскости на конкретном примере. Предположим, что мы достаточно «консервативны» в выборе оборудования и у нас имеется не очень быстрый жесткий диск, внутренняя скорость передачи данных которого составляет только 14 Мбайт/с. Если нам привычнее считать в мегабитах в секунду, то данное значение нужно умножить на 8, что даст нам скорость передачи данных 112 Мбит/с. Теперь давайте предположим, что мы ведем запись на цифровой видеорегистратор с алгоритмом компрессии JPEG, а размер изображения приемлемого качества составляет, допустим, 40 килобайт.

Если, кроме записи, мы больше ничего не делаем на цифровом видеорегистраторе (т. е. не просматриваем архив), то максимальная (теоретическая скорость записи) такого устройства рассчитывается делением скорости 14 Мбайт/с на размер одного кадра (40 килобайт), что даст нам примерно 350 кадров в секунду. Если к цифровому видеорегистратору подключено 16 телекамер, то теоретическая скорость записи одной телекамеры будет 350/16=21 кадр в секунду. Это будет теоретическим максимумом только в том случае, если цифровой видеорегистратор не выполняет никакой другой работы, кроме записи. На практике цифровой видеорегистратор «тратит время» и на временную коррекцию, то есть синхронизирует несинхронизированные телекамеры. Это уменьшает скорость записи еще примерно в два раза до 10 кадров в секунду для одной телекамеры. Если мы захотим воспроизвести архивную запись или провести архивацию, то это тоже уменьшит скорость записи не менее чем на 50 %, что с выбранным жестким диском нам позволит получить максимум 5 кадров в секунду для одной телекамеры. Кроме того, нужно учитывать различные служебные обращения операционной системы к жесткому диску. При этом наши рассуждения будут справедливы только тогда, когда в цифровом видеорегистраторе применяется аппаратная компрессия, которая освобождает центральный процессор от сжатия изображений. Вы часто будете встречать утверждения, что в цифровом видеорегистраторе применяется очередной алгоритм программного сжатия, «имеющий лучшие характеристики среди всех известных». На практике это означает, что теоретический максимум скорости записи будет ограничен еще и производительностью центрального процессора и в нашем случае снизится еще более, упав до 1–2 кадров в секунду. И есть еще один важный, но практически незаметный фактор, который необходимо учитывать в нашем примере. Это фрагментация файлов, которая увеличивается тем больше, чем дольше мы ведем запись. Фрагментация файлов может значительно снизить скорость записи, хотя и не влияет на внутреннюю скорость передачи данных жесткого диска. Впрочем, в численном выражении ее выразить затруднительно, так как эта фрагментация будет зависеть от типа файловой системы, операционной системы, особенностей ПО и хранения данных в цифровом видеорегистраторе. При высоком уровне фрагментации файлов жесткий диск будет затрачивать много времени для поиска фрагментов файла на разных дорожках.

Как это следует из приведенного выше примера, на скорость записи цифрового видеорегистратора влияет очень много факторов и процессов. Жесткие диски оказываются начальным и конечным звеном в цепочке этих процессов.

Различные файловые системы

Для записи информации на жесткие диски и сменные носители каждая операционная система использует какую-нибудь файловую систему, чтобы при необходимости эту информацию можно было найти и считать. Эта фундаментальная и важная концепция определяет гибкость, емкость и безопасность различных систем, поэтому в данном разделе мы перечислим основные файловые системы, используемые в настоящее время.

Все файловые системы состоят из структур, необходимых для хранения и управления информацией.

Файловая система выполняет три основные функции: она следит за свободным дисковым пространством и пространством, выделенным для хранения файлов; она поддерживает структуру директорий и файловых имен; и она хранит ссылки на физическое расположение файлов на жестком диске.

Различные операционные системы используют различные файловые системы. Некоторые операционные системы, такие, как Windows, могут работать только со своими файловыми системами. Другие ОС (Linux и Mac OS X) умеют работать не только со своими, но и с другими файловыми системами.

Приведем список часто встречающихся файловых систем:

— Ext — (Extended file system), файловая система, предназначенная для операционных систем Linux

— Ext2 — (Extended file system 2), файловая система, предназначенная для операционных систем Linux

— Ext3 — (Extended file system 3), файловая система, предназначенная для операционных систем Linux (Ех12+протоколирование)

— FAT — (File allocation table 32), 12- и 16-разрядная файловая система, которая используется в DOS и Windows

— FAT32 — (File allocation table 32), 32-разрядная файловая система, которая используется в Windows

— HFS — (Hierarchical File System), файловая система, применявшаяся в старых версиях Mac OS

— HFS+ — (Hierarchical File System+), файловая система, применяющаяся в новых версиях Mac OS

— HPFS — (High Performance File system), файловая система, применявшаяся в IBM OS/2

— ISO 9660 — используется на дисках CD и DVD-ROM (Rock Ridge и Joliet — это ее расширения)

— JFS — (IBM Journaling File system), файловая система, применяемая в Linux, OS/2 и AIX, которая использует журналирование

— NTFS — файловая система, применяющаяся в операционных системах семейства NT (Windows NT, 2000 и ХР)

— ReiserFS — файловая система для Linux и Unix, которая использует журналирование О UDF — пакетно-ориентированная файловая система для записываемых и перезаписываемых носителей, таких, как CD-RW и DVD-R

— UFS — файловая система Unix и Mac OS X

Рис. 9.64. Типичные цифровые видеорегистраторы, применяемые в настоящее время в видеонаблюдении, имеют 16 видеовходов, но существуют модели с 18, 24 или 32 видеовходами

FAT (File Allocation Table)

Предложенная компанией Microsoft в1983 году файловая система FAT была разработана для операционной системы MS-DOS и использовалась в несерверных версиях Microsoft Windows вплоть до Windows ME (включительно). Даже при размере кластера 512 байт эта файловая система позволяла адресовать до 32 Мбайт дискового пространства, чего вполне хватало для жестких дисков объемом 10 и 20 Мбайт, которые были стандартом во времена персональных компьютеров XT. Но время шло, и были выпущены диски размером свыше 32 Мбайт, поэтому пришлось использовать кластеры с большим размером. Так использование кластеров размером 8192 байт (8 килобайт) позволило файловой системе адресовать пространство размером 512 Мбайт. Впрочем, такие большие размеры кластеров привели к проблеме внутренней фрагментации, когда большое количество маленьких файлов очень неэффективно использовали дисковое пространство. Так в этом случае 1 файл размером один байт занимал весь кластер размером 8192 байт, что означало потерю 8191 байта дискового пространства, а когда таких файлов было несколько тысяч, то дисковое пространство просто уменьшалось в размерах в несколько раз.

Файловая система FAT считается относительно простой и поэтому она очень часто используется для форматирования дискет. Кроме того, она поддерживается практически всеми операционными системами для персональных компьютеров, поэтому ее часто используют в том случае, когда на компьютере установлено несколько разных операционных систем. Также файловая система FAT используется для сменных носителей, таких, как флэш-память и т. п.

В системе FAT используется корневая директория, которая имеет ограничение на количество записей и должна находиться в строго определенном месте на диске или в разделе диска.