Feintuning am Speicher

Nutzer erwarten von einem Videoüberwachungs- system in der Regel scharfe und qualitativ hochwertige Bilder, ein weites Sichtfeld sowie Analyse in Echtzeit. Und sie möchten Videomaterial schnell suchen und abrufen können. In anderen Worten: Sie möchten ihre Arbeit schnell und effizient erledigen und auf die entsprechenden Werkzeuge zugreifen können. Damit dies möglich ist, benötigen Unternehmen eine Technologie-Infrastruktur, die auf einem Storage-File-System basiert. Idealerweise ist dieses System auf Videoanwendungen spezialisiert.

IT-Workloads haben in der Regel ein hohes Transaktionsvolumen, wodurch die Funktionsweise stark beeinflusst wird: Zunächst werden die Daten auf die Festplatte geschrieben, anschließend finden zahlreiche Lesevorgänge statt. Bei Videoüberwachungsumgebungen hingegen stehen die Schreibvorgänge im Vordergrund. Aus einem Netzwerk, das hunderte oder gar tausende Multifunktionskameras umfasst, werden kontinuierlich Video- und Sensordaten in das Speichersystem geschrieben. Für die Steuerung der umfangreichen Prozesse wird eine spezielle Videomanagementsoftware (VMS) eingesetzt: von der Bildaufnahme über die Visualisierung, Analyse bis hin zur Speicherung. Gleichzeitig führt die Software Analysen in Echtzeit durch und generiert Metadaten. Das bedeutet: In Videoüberwachungssystemen wird ein Dateisystem benötigt, das für Schreibanstatt Lesevorgänge optimiert ist. Dabei muss das System in der Lage sein, simultan Videomaterial von zahlreichen Kameras einzuspeisen und gleichzeitige Schreiboperationen auszuführen, ohne dass es zu Engpässen bei der Ein-/Ausgabe kommt – eine große Herausforderung.

Aufgrund sinkender Kamerapreise ersetzen immer mehr Unternehmen ältere Kameras durch digitale Modelle. Laut der IHS-Studie „Big, big, big data: higher and higher resolution video surveillance“ entwickelt sich die Akzeptanz von Netzwerkkameras rasant, und die Stückzahlen der bestellten hochauflösenden Kameras steigen kontinuierlich. Die Prognose: Bis 2019 sollen täglich etwa 2,5 Exabytes an Überwachungsdaten generiert werden. Heute machen die Storage-Kosten bereits bis zu 60 Prozent des Budgets für ein Videoüberwachungssystem aus. Einerseits wird sich dieses Budget in den kommenden Jahren nicht signifikant ändern, andererseits steht uns im Bereich Videoüberwachungssysteme laut der Prognosen eine wahre Datenflut bevor. Um diesen Spagat zu schaffen, ist es wichtig, dass die Storage-Konfiguration in den Bereichen Kapazität, Leistung und Kosten ausgeglichen ist. Tiered-Storage-Architekturen mit mehreren Speicherebenen sind hier der Schlüssel, denn sie setzen Speicherkosten und Datenwert in das richtige Verhältnis. Der Vorteil bei Tiered-Storage: Ältere oder selten benötigte Daten können auf kostengünstigeren Speicherebenen, wie Tape, Object-Storage oder Cloud vorgehalten werden. So werden nicht nur neue Kapazitäten auf hochperformanter Disk frei, auch das Budget wird geschont.

Viele IT-orientierte Storage-Lösungen setzen auf „Information Lifecycle Management“ (ILM), um für die automatische Verschiebung und Archivierung entsprechende Richtlinien zu erstellen. Stimmen die Voraussetzungen, übernimmt eine Archivierungs- oder Data-Mover-Anwendung und verschiebt die Dateien entsprechenden in eine andere Speicherebene. Bei Videodateien ist es nicht ganz so einfach: Die einzelnen Dateien sind sehr groß, da die hochauflösenden Kameras datenintensive Aufnahmen liefern. Werden die Dateien basierend auf den ILM-Richtlinien innerhalb des Netzwerks in eine andere Speicherebene kopiert, wirkt sich das auf die Systemleistung aus. Um zu verhindern, dass die Performance im Netzwerk beim Transfer schlagartig nachlässt, werden die Daten oft in einer niedrigeren Auflösung gespeichert und erst dann transferiert. Dieser Prozess wird als „Grooming“ bezeichnet. Nun kommt jedoch der Knackpunkt: Wird eine Videodatei aus dem Archivspeicher benötigt, muss sie bei der ILM-Methode zunächst vom Tape wieder in das VMS-System zurückgeladen werden. Diese Vorgehensweise bringt Komplexität und einen gewissen Zeitaufwand mit sich. Zudem lässt die Bildqualität bei Groomed- Dateien aufgrund der vorausgehenden Komprimierung signifikant nach. Die Sicherheitsexperten möchten auch nicht für Restores zwischen VMS und einer Archivierungs- oder Data-Mover-Anwendung wechseln müssen.

File-Systeme, die speziell für Videoanwendungen entwickelt wurden, erfüllen diese Anforderungen. Wie beim ILM-Ansatz umfassen auch sie mehrere Speicherebenen und spezielle Richtlinien geben vor, wann Dateien auf welchen Ebenen vorgehalten werden. Sie verfolgen jedoch einen Ansatz, der sich besser für die Verwaltung von Video eignet als ILM. Diese speziellen Systeme können mehrere Dateikopien gleichzeitig auf unterschiedliche Speichermedien schreiben. Beispielsweise wird eine Datei auf Disk und gleichzeitig auf Tape in einem separaten Netzwerk geschrieben. Der Vorteil: Die Daten müssen nicht mehr komprimiert und in eine andere Ebene im Ingest-Netzwerk übertragen werden. Die Kopie ist bereits auf Tape archiviert, sodass das VMS nur die Blöcke auf der Disk freigibt, wodurch keine Performance-Probleme auftreten. Darüber hinaus sind File Systeme für Videoanwendungen mit der VMS-Software integriert und erfordern keine separate Archivierungs- oder Data-Mover- Anwendung, um Dateien zwischen den Speicherebenen zu verschieben. Aus Benutzersicht sind die unterschiedlichen Ebenen nicht erkennbar. Sie sehen nur einen Laufwerksbuchstaben, einen Single Namespace, der für den gesamten Storage steht. Dateien können so leichter durchsucht werden. Sollte die gesuchte Datei bereits auf Tape archiviert sein, muss sie nicht zuerst wieder hergestellt werden. Es wird ausschließlich innerhalb des VMS- Systems gearbeitet – unabhängig vom Speicherort der Daten. Es kommt also auf die technischen Details an. Unternehmen müssen bei der Wahl der richtigen Storage-Lösung für Videoüberwachungsumgebungen ganz genau hinsehen. Das bedeutet einigen Aufwand, aber die daraus resultierenden Ergebnisse sind es wert.

Gabriel Chaher, Vice President, Global Market Development, Quantum GmbH