Bewakingsbeelden bewaren op schijf: speciale modellen harddisk getest

Marco den Teuling
0

Inhoudsopgave

Videosurveillance wordt steeds vaker ingezet, ook privé worden steeds vaker camera’s geïnstalleerd. Om al die bewakingsbeelden op te slaan, zijn speciale harde schijven nodig.

Harde schijven zijn in te delen in verschillende categorieën. Er zijn bijvoorbeeld speciale schijven voor notebooks, voor desktop-pc’s, voor een thuis-NAS en voor servers. Alle fabrikanten hebben daarnaast nog een ander speciaal soort harde schijf in het assortiment, de zogeheten sur­veillanceschijven. Die zijn speciaal geschikt voor het opnemen van videobeelden van bewakingscamera’s.

Deze schijven zijn afgestemd op het continu registreren van tot 64 camera-videostreams tegelijkertijd aan toe. Dat kunnen andere schijven in theorie misschien ook, maar daarbij kunnen soms wel eens frames uit een opname verdwijnen. De geoptimaliseerde firmware van de surveillanceschijven voorkomt dat zo veel mogelijk.
We hebben modellen uit vijf verschillende series verzameld. Seagate is vertegenwoordigd met een Skyhawk- en Skyhawk-AI-model, Toshiba met de S300-serie en van WD hebben we enkele exemplaren uit de Purple-serie.

We hebben in totaal tien modellen getest: van Skyhawk een variant met 4, 6, 8 en 10 TB, van Skyhawk AI een met 8 en 10 TB, de S300 met 5 TB en de Purple NV met 8 en 10 TB. Surveillanceschijven worden vaak aan handelaren en systeembouwers verkocht, en zijn in de losse verkoop minder toegankelijk voor particulieren. Als je maar een of twee camera’s hebt, is een gangbare NAS-schijf genoeg. Pas als het aantal camera’s toeneemt, profiteer je echt van de surveillance­schijven, maar dan worden er vaak meerdere in een behuizing gecombineerd. Ook al zijn ze niet altijd bij webwinkels te bestellen, soms komen er toch ineens partijen beschikbaar op de markt.

Speciaal voor bewakingsbeelden

De focus bij surveillanceschijven ligt in tegenstelling tot bij veel andere harde schijven op het continu kunnen schrijven van data. Die modellen zijn anders dan je wellicht verwacht echter niet bestemd voor videobewerking. Het gaat er namelijk om dat er zoveel mogelijk streams tegelijk betrouwbaar opgeslagen worden, liefst met een zo hoog mogelijke snelheid.
Het bewerken van 4K-video’s, wellicht zelfs met 10-bit kleurdiepte en gecombineerd met losse RAW-beelden, is te veel gevraagd voor een harde schijf. De lage snelheid daarvan zorgt dan voor irritatie, een ssd is daar duidelijk beter voor geschikt. Liefst een PCIe-ssd, of nog beter meerdere PCIe-ssd’s in een RAID-opstelling.

Een test van NAS-schijven van 3 tot 12 TB vind je in c't magazine mei/2018

Aangepaste firmware

Het mechanisme in surveillanceschijven is niet anders dan bij andere schijven van dezelfde fabrikant. Deze modellen zijn dan ook meestal afgeleid van NAS- of server­modellen. Het verschil zit hem in de firmware.

De ATA-standaard kent vanaf ATA-versie 7 de ATA Streaming Command Set. Een belangrijke component daarbij is dat de controller de geometrie van de schijf kent: op de binnenste zones staan minder sectoren dan op de buitenste en de tijden voor het verplaatsen van de koppen moeten bekend zijn. Daarmee kan de controller de verplaatsingen optimaliseren voor zo kort mogelijke bewegingen van de koppen.

Een ander belangrijk verschil is de foutafhandeling. Een leesfout bij een normale desktopschijf leidt tot het opnieuw lezen van de betreffende sector, net zo lang tot de data succesvol gelezen worden. Dat is niet wenselijk bij een surveillanceschijf, omdat dit het wegschrijven van videobeelden zou hinderen. Ook bij NAS- en serverschijven is via Error Recovery Control (ERC) een waarde van enkele seconden ingesteld om de juiste data te vinden. WD noemt dat overigens Time Limited Error Recovery (TLER). Bij een NAS leidt het overschrijden van die tijd ertoe dat de controller de data van een andere schijf haalt – als er redundantie beschikbaar is.

Bij een surveillanceschijf is het lezen van data bijzaak, belangrijker is het continu schrijven. De controller kan ervoor kiezen de foutafhandeling bijvoorbeeld uit te stellen of in meerdere fasen uit te voeren tot er wel tijd voor is. In het ergste geval leidt dat misschien tot overgeslagen beelden bij het afspelen van video, maar dat is altijd nog beter dan ontbrekende frames in de opname.

Een surveillancesysteem kan aan de datastroom bovendien een extra bit toevoegen. Read Continuous of Write Continuous zorgen ervoor dat de schijf de betreffende data leest of schrijft, onafhankelijk van eventuele foutcorrectie. Bij fouten wordt een melding toegevoegd in de Stream Error Log. Het AV-systeem dat met die schijf werkt kan die uitlezen en erop reageren, bijvoorbeeld door de ontbrekende data bij lezen aan te vullen met enigszins relevante bits.

Het AV-systeem kan de schijf bovendien vertellen hoeveel streams er tegelijkertijd worden aangeleverd. Met die informatie kan de firmware de streams zo optimaal mogelijk verdelen over het schijfoppervlak.

Met een ander commando kan het AV-systeem aangeven dat de volgende data die worden opgevraagd niet aansluitend zijn. De schijf gaat dan niet alvast de volgende sector in de cache laden, zodat die cache beschikbaar blijft voor andere taken. De cache is bij surveillanceschijven overigens niet groter dan bij andere schijven.

Net als NAS- en servermodellen hebben surveillanceschijven trillingssensors die vibraties detecteren van andere schijven. Dat zorgt ervoor dat de koppen hun weg betrouwbaarder vinden dan bij gewone desktopschijven.

De laatste truc zijn functies uit de wereld van de kunstmatige intelligente (Artificial Intelligence), zoals bij de modellen Skyhawk AI en Purple NV. Die stammen niet van NAS-schijven af, maar van Enterprise-modellen. Dat belooft niet alleen een hogere betrouwbaarheid, maar ook meer functionaliteit. Die stations zijn ook geoptimaliseerd voor het lezen van videostreams, oftewel het analyseren van de bewaarde beelden. De fabrikanten garanderen behalve het continu opnemen van een bepaald aantal streams ook dat de schijf tegelijkertijd data kan lezen voor analyse (zogeheten AI-streams).

Surveillanceschijven zijn al met al met name geschikt voor het bewaren van videobeelden, maar niet voor data waarbij elke bit belangrijk is.

Lezen en schrijven

In een thuis-NAS zijn de schijven het grootste deel van de tijd niets aan het doen. Er wordt zelden wat geschreven, er wordt vaker data gelezen. Bij een surveillancesysteem is dat anders.
Zoals gebruikelijk daalt de maximale doorvoersnelheid duidelijk bij het gelijktijdig lezen en schrijven. In tegenstelling tot wat we normaliter doen, hebben we niet alleen de datasnelheden gemeten bij een belasting van 80 procent lezen en 20 procent schrijven, maar ook omgekeerd. Dat zorgt bij alle schijven voor een snelheidsdaling van circa 25 procent. De laagste snelheid bij de langzaamste schijf, de Toshiba S300, ligt daarbij altijd nog op 63 MB/s. De meeste modellen kunnen volgens hun fabrikant beelden van tot 64 camera’s tegelijk opslaan zonder dataverlies. Alleen de 5TB-schijf van Toshiba gaat maar tot 32 gelijktijdige streams.

Een stream van een full-hd-camera haalt een bitrate van 8 Mbit/s, oftewel circa 1 MB/s. Bij 64 camera’s moet die schijf dus een minimale snelheid halen van zo’n 64 MB/s – en dat continu en ook met de langzaamste zones. De opgegeven snelheden bij harde schijven hebben bijna altijd betrekking op de buitenste zones, waar de schijf het beste presteert. In de binnenste zones zakt de snelheid duidelijk in en halen tragere schijven soms duidelijk minder dan 100 MB/s.

De prestaties van de surveillanceschijven bij random toegang zijn minder dan bij NAS- of servermodellen. Maar omdat de IOPS-prestaties niet relevant zijn voor het toepassingsgebied, geven we in de tabel de waarden voor het gelijktijdig lezen en schrijven.

Testresultaten

Seagate Skyhawk

Seagate Skyhawk

Seagates eenvoudigste Skyhawk-serie is afgeleid van de schijven voor een NAS. Verschillende technische gegevens komen daarmee overeen, waaronder de trillingssensoren die de vibraties herkennen van omringende schijven en helpen om de koppen op het juiste spoor te houden.

Dankzij een toerental van gemiddeld 7200 min-1 zijn de schijven snel. Het 10TB-model is met 250 MB/s bij het lezen zelfs een van de snelste 3,5-inch harde schijven die we ooit getest hebben. Het 4TB-model is door een lager toerental wat trager, maar wordt ook het minst warm.

Pluspunten

  • snel

Minpunten

  • 4TB-model wat langzamer
  • hoog verbruik 8TB-model

Bekijk dit product

Seagate Skyhawk AI

Seagate Skyhawk AI

De AI-modellen uit de Skyhawk-serie hebben niet alleen een andere firmware, maar ook betere hardware. Daarmee daalt de kans op foute bits dan ook een factor tien en – ook niet onbelangrijk – stijgt de garantietermijn naar 5 jaar. De firmware garandeert 32 AI-streams.

Door een belastbaarheid van 550 TB per jaar onderscheidt de Skyhawk AI zich van alle concurrenten. Als je veel camera’s gebruikt met een hoge resolutie, heb je eigenlijk geen echte alternatieven. Nog een voordeel: een dataherstelservice is gratis gedurende de eerste twee jaar.

Pluspunten

  • snel
  • hoge werkbelasting

Minpunten

  • slecht verkrijgbaar

Bekijk dit product

Toshiba S300

Toshiba S300

Eigenlijk bestaat de S300-serie uit uiteenlopende modellen. De 4TB- en 5TB-modellen draaien met een toerental van 5400 min-1, de grotere met een snelheid van 7200 min-1. Dat is de reden dat het maximaal aantal ondersteunde camera’s bij het testmodel slechts 32 was, terwijl dit bij de grotere capaciteiten 64 is.

Uit het lagere toerental volgt ook een lagere datasnelheid. Die is bij de binnenste sectoren even hoog als bij de langzaam draaiende Purple-schijven, maar bij gelijktijdig lezen en schrijven is de snelheid duidelijk lager dan bij die schijven.

Pluspunten

  • voordelig

Minpunten

  • kleine capaciteiten langzaam
  • lage belastbaarheid

Bekijk dit product

Doorlezen is gratis, maar eerst even dit:

Dit artikel is met grote zorg samengesteld door de redactie van c’t magazine – het meest toonaangevende computertijdschrift van Nederland en België. Met zeer uitgebreide tests en praktische workshops biedt c’t de diepgang die je nergens online vindt.

Bekijk de abonnementen   Lees eerst verder

WD Purple

WD Purple

WD’s Purple-reeks omvat verschillende soorten schijven. De eenvoudigere en kleinere modellen draaien bijvoorbeeld op 5400 min-1, maar WD specificeert geen toerental en heeft het over ‘5400 Class’.

De Purple-schijven ondersteunen tot 64 camera-streams tegelijkertijd. Ze zijn geschikt voor behuizingen met maximaal acht schijven. Door de nogal lage draaisnelheid komen ze op de binnenste sectoren niet verder dan 100 MB/s. Het fonkelnieuwe testexemplaar overleefde de test niet, bij de temperatuurtest van een half uur begaf de schijf het.

Pluspunten

  • weinig warmteontwikkeling
  • stil

Minpunten

  • traag

Bekijk dit product

WD Purple NV

WD Purple NV

Een speciaal geval bij WD Purple zijn de modellen met 10 en 12 TB, met de modelnamen WD101PURZ en WD121PURZ. Die worden ook wel Purple NV genoemd. Het toerental daarvan is 7200 min-1. Ze hebben een aangepaste firmware genaamd Allframe AI, waarmee ze volgens WD geschikt zijn voor deep-learning-analyses.

Het 10TB-model heeft bovendien een dubbel zo hoge belastbaarheid en een lagere kans op leesfouten. Beide modellen zijn geschikt voor grotere behuizingen. Door het hogere toerental zijn de NV-modellen ook een aantal MB/s sneller.

Pluspunten

  • snel
  • AI-functies
  • zuinig dankzij helium

Bekijk dit product

Meer informatie

Een tabel meet meetresultaten en een extra tabel met technische gegevens vind je in het artikel in c’t magazine 11, 2018. De grafiek in dat artikel toont ook de ontwikkeling van de doorvoersnelheid bij gelijktijdig lezen en schrijven met een ST10000VE004 als voorbeeld.

Belastbaarheid

Harde schijven zijn niet onbeperkt belastbaar. Fabrikanten geven voor elke schijf een zogeheten workload-rating, die volgt uit het totaal van de geschreven en gelezen data. Dat is iets om op te letten bij het kiezen van een surveillanceschijf. In tegenstelling tot bij desktop- en servermodellen kun je vrij makkelijk berekenen wat je nodig hebt.

Stel bijvoorbeeld dat je 16 camera’s hebt. Met een datastroom van 1 MB/s levert dat 1,4 TB per dag op, een belasting van circa 500 TB per jaar. Die hoeveelheid is echter alleen te behappen voor de twee Skyhawk AI-modellen, die een workload-rating hebben tot 550 TB/jaar. De andere schijven kun je dus alleen gebruiken met minder camera’s of een lagere resolutie, als je tenminste binnen de garantievoorwaarden wilt blijven.

De benodigde capaciteit van een schijf kun je ook vrij eenvoudig berekenen. Als je de dagelijkse data van een full-hd-camera met 30 fps en H.265-codec wilt bewaren, heb je 112 GB nodig. Met een MJPEG-codec is veel meer ruimte nodig, maar liefst zo’n 768 GB. Op de site van WD staat een handige online calculator voor het berekenen van de benodigde schijfgrootte.

Energieverbruik

Helium is momenteel zo’n beetje de standaard oplossing om de capaciteit van harde schijven op te voeren, ook bij surveillanceschijven. Seagate en WD maken daar gebruik van, Toshiba gebruikt zelfs bij het 10TB-model nog een met lucht gevulde behuizing.

Helium draagt echter niet alleen bij aan een hogere capaciteit, het vermindert ook de wrijving en daarmee de geluidsproductie en het energieverbruik van de schijven. Bovendien blijven helium­schijven door het lagere energieverbruik ook koeler.

De waarde voor het idle-verbruik is bij deze schijven eigenlijk niet relevant omdat ze continu data aan het schrijven zijn. In de tabel staan dan ook alleen waarden voor het energieverbruik bij het lezen en schrijven.

Conclusie

Eigenlijk speelt de maximale snelheid van een surveillanceschijf geen belangrijke rol. De minimale snelheid op de binnenste sectoren is van groter belang, want ook daar moeten de schijven het opgegeven aantal videostreams kunnen wegschrijven.

De meest belangrijke factoren bij het kiezen van een schijf zijn het aantal camera’s en de resoluties van de gebruikte camera’s. Daarmee kun je berekenen wat de belasting van de schijf wordt. Voor grotere systemen komen dan eigenlijk alleen schijven uit de series van Seagate en de 10TB-schijven van WD in aanmerking, die 550 respectievelijk 350 TB per jaar kunnen verwerken. Voor kleinere systemen zijn ook de andere schijven geschikt.

(Lutz Labs, c’t magazine)

Meer reviews vind je in c't magazine. Nieuwste uitgave: c't Magazine mei/2019

Meer over

Opslagmedia

Deel dit artikel

Lees ook

Dropbox versus andere cloud storage zoals Google Drive

Als je je bestanden in de cloud wilt parkeren, is er méér dan alleen maar Dropbox. We bekijken de plus- en minpunten van Dropbox versus andere cloud s...

Netatmo Thermostaat & slimme radiatorkraan

Met de slimme radiatorkranen van Netatmo in combinatie met de Thermostaat kan iedereen in huis zijn eigen kamertemperatuur instellen.

0 Praat mee

avatar
  Abonneer  
Laat het mij weten wanneer er