Projektowanie wydajnych i skalowalnych systemów monitoringu wizyjnego to nie tylko dobór kamer i oprogramowania VMS, ale przede wszystkim odpowiednia architektura serwerów i pamięci masowej. Systemy oparte na Milestone XProtect, stosowane od małych instalacji po duże, rozproszone środowiska, można elastycznie konfigurować, dopasowując je do potrzeb użytkownika.
W artykule omówimy główne elementy architektury tego systemu, wskazówki dotyczące wyboru serwerów nagrywających oraz najlepsze praktyki konfiguracji pamięci masowej, które zapewniają niezawodność, wysoką wydajność i bezpieczeństwo nagrań.
Ogólna architektura systemu XProtect VMS
System Milestone XProtect składa się z kilku współpracujących elementów. Serwer zarządzający (Management Server) odpowiada za centralną konfigurację, polityki bezpieczeństwa oraz dystrybucję ustawień do innych serwerów. Serwer SQL przechowuje wszystkie dane konfiguracyjne systemu, natomiast serwery nagrywające (Recording Servers) odbierają i zapisują strumienie wideo z kamer w bazach mediów, zarządzają sterownikami urządzeń i obsługują podłączone źródła obrazu. Serwery zdarzeń (Event Servers) realizują logikę zdarzeń, alarmów i powiadomień, umożliwiając automatyzację reakcji na wykryte sytuacje. Uzupełnieniem jest serwer mobilny (Mobile Server), który zapewnia zdalny dostęp do obrazu i nagrań przez przeglądarkę (Web Client) lub aplikację mobilną (Milestone Mobile).
Integralną częścią systemu są też aplikacje klienckie dostosowane do różnych grup użytkowników. XProtect Smart Client to główne narzędzie operatorów, oferujące podgląd na żywo, odtwarzanie nagrań, obsługę map i zaawansowane narzędzia analityczne. XProtect Web Client zapewnia szybki dostęp do systemu przez przeglądarkę, bez konieczności instalowania dodatkowego oprogramowania, co sprawdza się np. w pracy menedżerów. Milestone Mobile daje możliwość monitoringu i reakcji z poziomu smartfona lub tabletu. Z kolei administratorzy korzystają z Management Client, w którym konfigurują wszystkie elementy systemu. Dodatkowym modułem wizualizacyjnym jest XProtect Smart Wall, umożliwiający prezentację obrazu z wielu kamer na dużych ścianach monitorów w centrach bezpieczeństwa.
Wszystkie te podzespoły można zainstalować na jednym serwerze, jeśli jego wydajność pozwala na to. Dla lepszej skalowalności i równomiernego rozłożenia pracy można je też rozdzielić na osobne, dedykowane serwery.
W małych instalacjach (50–100 kamer) cały system może działać na jednym serwerze. Przy ponad 100 kamerach Milestone zaleca korzystanie z oddzielnych serwerów dla wszystkich lub wybranych komponentów.
Nie wszystkie elementy trzeba instalować od razu. Takie komponenty jak serwery nagrywania awaryjnego czy serwery mobilne można dodać później, np. aby zapewnić dostęp do XProtect Web Client lub XProtect Mobile.
Dobór sprzętu dla serwerów nagrywających w Milestone XProtect VMS
Wybór sprzętu dla serwerów zarządzających zazwyczaj nie sprawia większych trudności – to stosunkowo prosta kalkulacja. Inaczej wygląda sytuacja w przypadku serwerów nagrywających, gdzie należy uwzględnić szereg parametrów (architektura systemu monitoringu, architektura pamięci masowej, serwer nagrywający, pamięć masowa, archiwizacja nagrań, dobór serwera nagrywającego) oraz zależności między nimi. Tylko wtedy, nawet przy obciążeniu dziesiątkami lub setkami kamer, możliwe jest zachowanie wysokiej wydajności.
Podczas projektowania lub definiowania specyfikacji systemu XProtect VMS, kluczowe znaczenie mają czynniki wpływające na obciążenie serwera nagrywania i system pamięci masowej, a tym samym na ogólną architekturę systemu. Do najważniejszych zmiennych należą:
Po stronie urządzeń:
- rozdzielczość strumienia wideo,
- zastosowany kodek wideo,
- liczba klatek na sekundę,
- średni bitrate.
Po stronie serwera nagrywającego:
- parametry sprzętowe (CPU, RAM, sieć),
- liczba podłączonych urządzeń.
Po stronie pamięci masowej:
- typ i konfiguracja dysków (SSD, HDD lub kombinacja),
- poziom RAID,
- zastosowanie archiwizacji.
Po stronie trybu nagrywania:
- rodzaj: ciągłe, po detekcji ruchu, po zdarzeniu, mieszane,
- rejestrowane media: tylko wideo, wideo + audio, metadane.
Po stronie wydajności:
- liczba jednoczesnych użytkowników odtwarzających nagrania.
Architektura pamięci masowej w XProtect
System XProtect VMS został zaprojektowany z myślą o wydajności, niezawodności, elastyczności i bezpieczeństwie. Administrator ma pełną swobodę wyboru technologii i architektury pamięci, dostosowanej do wymagań systemu, niezależnie od tego, czy kluczowe są osiągi, koszty, rozmiar czy łatwość utrzymania.
Baza mediów i konfiguracja pamięci
Każde urządzenie (np. kamera) posiada własną bazę danych, w której przechowywane są nagrania. Oznacza to, że liczba baz danych w systemie równa się liczbie aktywnych urządzeń.
Konfiguracja pamięci obejmuje parametry retencji, rozmiar, szyfrowanie oraz opcjonalne ustawienia archiwizacji. Strumień danych jest przesyłany do serwera nagrywania i trafia najpierw do bufora wstępnego (jeśli jest włączony), który pozwala zapisać dane sprzed momentu rozpoczęcia nagrywania. Po wyzwoleniu nagrywania dane trafiają do bazy nagrań, a starsze, niepotrzebne dane są usuwane.
Bufor wstępny (pre-buffer)
Bufor wstępny pozwala rejestrować dane sprzed zdarzenia wyzwalającego nagrywanie. Działa w dwóch trybach:
- w pamięci RAM – domyślny, preferowany (do 15 s). Ogranicza zapis na dysk i zużycie nośnika,
- na dysku – konieczny przy dłuższych buforach. Obciąża system, ponieważ dane są stale zapisywane i usuwane.
Baza nagrań (Recording Database)
To główna przestrzeń zapisu danych z kamer. Nagrania pozostają w niej do czasu osiągnięcia ustawionego okresu przechowywania (np. 7 dni), po czym są usuwane, chyba że włączono archiwizację. Wtedy nagrania są przenoszone do bazy archiwum w ustalonych odstępach (np. raz dziennie).
Dzięki archiwizacji baza nagrań może okresowo zawierać dane starsze niż czas retencji, oczekujące na przeniesienie.
Baza archiwum (Archive Database)
Archiwizacja nie jest wymagana, ale pozwala na zastosowanie dwupoziomowej architektury pamięci:
- poziom 1: szybkie, ale droższe dyski (nagrywanie na żywo),
- poziom 2: wolniejsze, tańsze dyski (przechowywanie archiwalne).
Proces archiwizacji jest sekwencyjny i obejmuje tylko część kamer jednocześnie, co pozwala korzystać z tańszych nośników. Nagrania są usuwane po upływie okresu retencji, chyba że zdefiniowano kolejne poziomy archiwizacji (funkcja dostępna tylko w XProtect Expert i Corporate).
Dla użytkownika nie ma znaczenia, czy nagranie znajduje się w bazie nagrań czy archiwum — system sam pobiera dane z odpowiedniego źródła.
Technologie pamięci masowej w Milestone XProtect VMS – SSD, HDD, RAID
SSD vs HDD – dopasowanie do charakteru zapisu
Nagrywanie na żywo w systemie XProtect VMS polega na równoległym zapisie danych z wielu kamer, co generuje dużą liczbę losowych operacji I/O. Dla takiego obciążenia najlepiej sprawdzają się dyski SSD klasy enterprise, które oferują:
- bardzo niski czas dostępu (0,01–0,1 ms),
- wysoką trwałość przy intensywnym zapisie,
- stabilną wydajność nawet przy zapisie niesekwencyjnym.
Dzięki temu SSD są idealnym wyborem do przechowywania baz nagrań na żywo (recording database), gdzie dane są zapisywane w czasie rzeczywistym i wymagają szybkiego dostępu.
Z kolei HDD (dyski talerzowe):
- są tańsze w przeliczeniu na 1 TB,
- oferują dużą pojemność (nawet 22 TB),
- osiągają dobrą wydajność przy zapisie sekwencyjnym – czyli gdy dane są zapisywane lub odczytywane „ciągiem”.
Dlatego HDD są najlepszym wyborem do archiwizacji – czyli cyklicznego przenoszenia starszych nagrań z bazy nagrań do archiwum. Ponieważ archiwizacja odbywa się rzadziej i z udziałem tylko części kamer, operacje są głównie sekwencyjne i nie wymagają bardzo niskich czasów dostępu.
Nagrywanie samego wideo
W poniższych tabelach przedstawiono rekomendacje dysków dla różnych scenariuszy przy zapisie samego wideo:
Nagrywanie wideo, audio i metadanych
Włączenie nagrywania audio i metadanych zwiększa obciążenie systemu pamięci masowej — nie tyle ze względu na wyższy bitrate, co przez to, że każde nowe źródło danych (mikrofon, głośnik, czujnik) generuje osobne zapisy na dysku.
Większa liczba źródeł oznacza więcej niesekwencyjnych operacji zapisu, co znacznie obniża wydajność dysków HDD. Dlatego przy nagrywaniu audio i metadanych oprócz wideo wymagana jest szybsza pamięć masowa (np. SSD lub wydajne macierze RAID), mimo że całkowity bitrate nie rośnie znacząco.
Archiwizacja
Podobnie jak w przypadku bazy nagrań, decyzja o zastosowaniu archiwizacji zależy od liczby urządzeń i czasu przechowywania danych.
W systemach z wieloma kamerami i długą retencją archiwizacja jest zdecydowanie zalecana – pozwala zoptymalizować wydajność i obciążenie systemu.
Jeśli system pamięci masowej umożliwia sekwencyjny zapis danych w czasie między archiwizacjami, można stosować dowolne typy dysków i poziomy RAID do przechowywania bazy archiwum – wszystkie będą odpowiednie.
Jak skonfigurować Microsoft Windows dla optymalnej pracy XProtect VMS?
Ponieważ XProtect VMS działa w środowisku Windows, odpowiednia konfiguracja dysków ma istotny wpływ na jego wydajność.
Oddzielne dyski dla systemu i nagrań
Dla serwerów nagrywających zaleca się stosowanie fizycznie oddzielnych dysków:
- jeden dla systemu operacyjnego (Windows),
- drugi (lub więcej) dla bazy nagrań XProtect VMS.
Sama partycja na tym samym dysku nie wystarczy.
W małych instalacjach, gdzie nagrania zapisywane są na pojedynczym dysku, intensywna eksploatacja może doprowadzić do jego awarii. Jeśli system i nagrania są na tym samym nośniku – awaria oznacza utratę zarówno danych, jak i systemu operacyjnego, co znacznie wydłuża proces przywracania.
W większych instalacjach stosuje się zwykle macierze RAID 5, 6 lub 10 dla zapisu nagrań, co chroni przed utratą danych. Mimo to, nawet przy RAID, zalecane jest rozdzielenie systemu Windows i danych VMS na osobne dyski, aby uniknąć sytuacji, w której działania systemowe (np. aktualizacje, indeksowanie) zakłócają nagrywanie i prowadzą do utraty danych wideo.
Podsumowanie
Systemy monitoringu oparte na XProtect VMS umożliwiają tworzenie elastycznych i skalowalnych rozwiązań, które można dostosować zarówno do niewielkich instalacji, jak i do projektów obejmujących tysiące kamer w wielu lokalizacjach.
Kluczowe znaczenie ma odpowiednie zaplanowanie architektury – od podziału ról pomiędzy komponentami systemu, przez dobór sprzętu dla serwerów nagrywających, aż po konfigurację i technologię pamięci masowej. Tylko kompleksowe podejście, uwzględniające zależności między parametrami urządzeń, trybami pracy, obciążeniem użytkowników oraz technicznymi ograniczeniami nośników danych, gwarantuje stabilne działanie systemu i bezpieczeństwo nagrań. Dzięki temu możliwe jest nie tylko skuteczne monitorowanie, ale również pełne wykorzystanie możliwości, jakie oferuje platforma XProtect.
