通過RECLine?固件優(yōu)化實(shí)現(xiàn)最大的監(jiān)控記錄穩(wěn)定性

隨著硬盤驅(qū)動器（HHD）和固態(tài)驅(qū)動器（SSD）之間的容量和價格差距的縮小，固態(tài)驅(qū)動器將成為監(jiān)控市場的主流。然而，由于閃存中數(shù)據(jù)刪除和寫入的固有問題，需要進(jìn)行某些后臺處理。這些固件操作將導(dǎo)致順序?qū)懭胄阅芟陆?。由于視頻記錄應(yīng)用程序幾乎只依賴于順序?qū)懭胨俣龋@些下降將導(dǎo)致視頻質(zhì)量下降和幀丟失。

RECLine?是用于監(jiān)控應(yīng)用的固態(tài)驅(qū)動器SSD固件優(yōu)化，可確保在記錄數(shù)據(jù)時保持恒定的順序?qū)懭胨俣龋ㄗ钚〉膸瑏G失）。這是通過修改SSD的垃圾收集、損耗均衡和TRIM功能來實(shí)現(xiàn)的。

幀丟失是記錄監(jiān)控數(shù)據(jù)時要避免的主要問題。這些錄制質(zhì)量的下降可能會使原本原始的鏡頭變得粗糙且無法使用。無論您使用何種存儲介質(zhì)，幀丟失都會對您的監(jiān)控操作造成風(fēng)險。此外，需要高質(zhì)量的記錄和同步讀/寫操作來運(yùn)行現(xiàn)代監(jiān)控功能，如現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析和面部識別，這些功能依賴于快速穩(wěn)定的存儲。

監(jiān)控行業(yè)傳統(tǒng)上一直采用HDD作為其主要存儲介質(zhì)。這主要是因為它在價格、存儲容量和壽命方面具有優(yōu)勢。然而，固態(tài)硬盤正在穩(wěn)步縮小兩者之間的差距，使其成為HDD的一種越來越有吸引力的替代品。由于SSD的結(jié)構(gòu)完全不同，它可以輕松地同時運(yùn)行讀/寫操作，而不會干擾數(shù)據(jù)記錄，使其成為最苛刻的監(jiān)控操作的更好選擇。

雖然固態(tài)硬盤具有優(yōu)勢，但由于數(shù)據(jù)在閃存設(shè)備中存儲和刪除的性質(zhì)，幀丟失仍然可能發(fā)生。處理這些固有SSD屬性的某些固件進(jìn)程，如垃圾收集和損耗均衡，如果處理不當(dāng)，可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的幀丟失。這些固件進(jìn)程需要針對順序?qū)懭脒M(jìn)行優(yōu)化，而順序?qū)懭胧潜O(jiān)控數(shù)據(jù)的主要組成部分。

從早期開始，SSD就在嵌入式行業(yè)找到了市場，因為它們本質(zhì)上更適合空間受限和堅固的應(yīng)用。它很容易取代了傳統(tǒng)的存儲設(shè)備，也為新的應(yīng)用程序開辟了道路。然而，監(jiān)控市場在采用閃存設(shè)備方面發(fā)展得比較晚，這主要是因為HDD可以以合理的成本提供高容量、經(jīng)過充分驗證的穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)存儲。

然而，許多較新的監(jiān)控功能，如現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析和面部識別，需要同時進(jìn)行讀/寫操作。HHD的機(jī)械結(jié)構(gòu)無法處理這一問題，在連續(xù)寫入環(huán)境中，這將不可避免地導(dǎo)致幀丟失。

因此，目前有很多方法可以整合這兩種存儲介質(zhì)用于同一個監(jiān)控系統(tǒng)。例如，HHD可以在外部位置起到存檔數(shù)據(jù)的作用，而閃存設(shè)備在本地用于數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)壓縮。

隨機(jī)和順序?qū)懭?/strong>

有兩種方法可以將數(shù)據(jù)寫入存儲設(shè)備。隨機(jī)寫入是指寫入存儲設(shè)備不同部分的零散數(shù)據(jù)，而順序?qū)懭胧侵高B續(xù)寫入的數(shù)據(jù)，如視頻記錄。大多數(shù)應(yīng)用程序?qū)⑻幚磉@兩種寫入方法的特定組合，但監(jiān)控幾乎完全依賴于順序?qū)懭?。因此，任何使用固態(tài)硬盤的監(jiān)控系統(tǒng)都應(yīng)該使用具有針對順序?qū)懭脒M(jìn)行優(yōu)化的固件的設(shè)備。通過這種方式，可以將幀丟失保持在最低限度。

垃圾收集

從固態(tài)硬盤中刪除文件不是一個簡單的過程。存儲空間被劃分為塊，塊被進(jìn)一步劃分為頁。由于NAND閃存單元的固有特性，數(shù)據(jù)可以寫入頁面，但只能在塊中刪除。問題是，塊通常會包含包含有效數(shù)據(jù)和要刪除數(shù)據(jù)的頁面。為了解決這個問題，當(dāng)SSD不忙時，垃圾收集就開始了。有效數(shù)據(jù)被復(fù)制到一個新的塊上，包含無效數(shù)據(jù)的第一個塊被刪除，使其打開以供寫入新數(shù)據(jù)。

TRIM

TRIM是一個用于提高垃圾收集效率的命令。文件系統(tǒng)是SSD的實(shí)際物理層的抽象。換言之，如果用戶刪除了一個文件，SSD不會立即拾取它，相反，只有在數(shù)據(jù)被覆蓋后，SSD才會知道該文件無效。這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)在不同塊之間不必要地移動，從而增加寫入放大（WAI）。WA越高，SSD的NAND閃存單元磨損得越快，從而有效地縮短了設(shè)備壽命。

TRIM通過立即將數(shù)據(jù)標(biāo)記為無效來解決這個問題，無論原始頁面是否被重寫，允許在下一個垃圾收集周期中刪除它。

磨損均衡

對于任何計算機(jī)，都有某些文件在較長的時間內(nèi)基本保持不變，例如系統(tǒng)文件和某些應(yīng)用程序。由于NAND閃存單元隨著每個編程/擦除（P/E）周期而退化，因此保存更永久數(shù)據(jù)的單元使用更少，導(dǎo)致單元的不均勻退化，并最終縮短壽命。損耗均衡可確保這些永久數(shù)據(jù)在塊之間定期交換，以確保SSD發(fā)揮其最大潛力。

監(jiān)視行動依賴于一致、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)記錄。這是通過減少可能導(dǎo)致幀丟失的因素來實(shí)現(xiàn)的。幀丟失通常是由不穩(wěn)定的環(huán)境條件和電磁干擾引起的。對于固態(tài)硬盤來說，垃圾收集、TRIM和損耗均衡的后臺操作也可能是一個影響因素。圖1顯示了在視頻錄制測試期間具有標(biāo)準(zhǔn)固件的SSD。一旦固件操作開始，順序?qū)懭胄阅芫蜁蝗患眲∠陆怠＿@轉(zhuǎn)化為顆粒狀圖像和記錄數(shù)據(jù)中可能出現(xiàn)的突然剪切。

圖1：使用標(biāo)準(zhǔn)SSD進(jìn)行記錄測試

現(xiàn)代監(jiān)控功能通常要求數(shù)據(jù)同時讀取和寫入存儲設(shè)備。由于它們的機(jī)械性質(zhì)，硬盤驅(qū)動器無法處理這種操作，因為磁盤和讀/寫頭只能移動得很快。為了全面實(shí)現(xiàn)面部識別和數(shù)據(jù)分析等功能，需要更快、更穩(wěn)定的存儲設(shè)備。

優(yōu)化固件

RECLine修改了垃圾收集和損耗均衡，使其更符合監(jiān)控應(yīng)用程序的要求。圖2顯示了在固件已優(yōu)化的RECLine SSD上的測試運(yùn)行。請注意，垃圾收集仍在運(yùn)行，對順序?qū)懭胨俣鹊挠绊懳⒑跗湮ⅰ?/p>

圖2：RECLine SSD記錄測試

垃圾收集過程可能會導(dǎo)致寫入速度減慢。有了標(biāo)準(zhǔn)固件，垃圾收集的頻率在記錄數(shù)據(jù)時不可避免地會導(dǎo)致幀丟失。RECLine改變了定時并降低了垃圾收集的頻率，有效地分散了塊之間的數(shù)據(jù)傳輸時間。一旦SSD耗盡了用戶區(qū)域/邏輯空間中的容量（見圖1），它將開始向備用區(qū)域?qū)懭耄ㄒ卜Q為過度配置），如下面圖2所示。

圖1:SSD的用戶區(qū)域已完全寫入

圖2:SSD開始寫入備用塊0

由于固件針對監(jiān)控記錄進(jìn)行了優(yōu)化，SSD將把所有順序數(shù)據(jù)視為可重寫數(shù)據(jù)。這意味著塊0上的少量隨機(jī)數(shù)據(jù)將慢慢地被分散的垃圾收集例程合并。當(dāng)備用塊0被完全寫入時，數(shù)據(jù)將已經(jīng)從塊0中刪除，并且有效的隨機(jī)數(shù)據(jù)被合并（見圖3）。由于少量有效數(shù)據(jù)的合并是在小型和分散的操作中處理的，因此垃圾收集造成的總體幀損失可以忽略不計。

圖3：完整驅(qū)動器的分散垃圾收集

損耗均衡的主要目的是確保數(shù)據(jù)寫入在所有塊之間均勻進(jìn)行。然而，由于監(jiān)控記錄主要是順序?qū)懭?，由于?shù)據(jù)被連續(xù)寫入大多數(shù)塊并從中刪除，因此這個問題在很大程度上自行解決。因此，可以安全地降低損耗均衡頻率，以確保更穩(wěn)定的寫入性能。

同時讀/寫

與HDD的移動部件相反，顧名思義，固態(tài)驅(qū)動器沒有移動部件。訪問系統(tǒng)請求的數(shù)據(jù)只需找到正確的閃存部分即可。因此，SSD是需要同時進(jìn)行讀寫操作的監(jiān)控應(yīng)用程序的最佳替代方案。

固態(tài)硬盤是未來的存儲介質(zhì)。但對于監(jiān)控而言，還有一些障礙需要解決。RECLine通過調(diào)整垃圾收集和損耗均衡來最大限度地減少幀丟失，為閃存驅(qū)動器的固有問題提供了優(yōu)化的解決方案。通過這種方式，操作員可以確信他們的存儲解決方案不會影響記錄質(zhì)量，并且系統(tǒng)已為任何現(xiàn)代監(jiān)控功能做好準(zhǔn)備。