Κατανεμημένη αρχειοθέτηση: Μία εναλλακτική τάση αποθήκευσης

Εκτός από το κλασικό μοντέλο της κεντρικής αποθήκευσης video φαίνεται ότι σταδιακά προτείνεται και ένα πιο «χαλαρό» στη δομή του σύστημα κατανεμημένης αρχειοθέτησης, το οποίο παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον.

Καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται είναι προφανές ότι πλέον στη διάθεση των τελικών χρηστών θα προσφέρονται λύσεις και εναλλακτικές επιλογές που μέχρι πριν λίγο καιρό θα φάνταζαν ίσως μη ρεαλιστικές. Μια παρόμοια τάση εμφανίζεται στο χώρο των συστημάτων CCTV.

Όπως γνωρίζουν όλοι όσοι έχουν εργαστεί με αυτές τις εφαρμογές – είτε ως τελικοί χρήστες είτε από την πλευρά των εγκαταστατών ή των εταιρειών διάθεσης παρόμοιων συστημάτων – τα αρχεία των CCTV συστημάτων αποθηκεύονταν μέχρι πρότινος σε κεντρικά σημεία. Η λύση της κεντρικής αποθήκευσης ήταν μονόδρομος, καθώς δεν υπήρχαν άλλες εναλλακτικές προτάσεις.

Αυτό όμως μέχρι πριν λίγο καιρό. Διότι πλέον προβάλλει στον ορίζοντα και μία εναλλακτική πρόταση, η «κατανεμημένη αρχειοθέτηση». Όπως προκύπτει και από τον ορισμό της πρότασης πρόκειται για μία άλλη προσέγγιση, σύμφωνα με την οποία τα αρχεία που δημιουργούνται αποθηκεύονται σε διαφορετικά τοπικά σημεία και όχι αποκλειστικά σε ένα κεντρικό σημείο. Παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον όχι διότι αποτελεί την καλύτερη επιλογή, αλλά επειδή προσφέρει τη δυνατότητα μιας διαφορετικής αντιμετώπισης ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες της κάθε εφαρμογής. Υπό αυτό το πρίσμα θα την παρουσιάσουμε στο άρθρο που ακολουθεί, κάνοντας μια σύγκριση μεταξύ των δύο προτάσεων με σκοπό να βοηθηθούν οι εμπλεκόμενοι στην υλοποίηση αυτών των εφαρμογών και να επιλέξουν την πρόταση που ταιριάζει καλύτερα στην κάθε ξεχωριστή περίπτωση.

Το προηγούμενο μοντέλο
Σύμφωνα με τη λύση που ακολουθούνταν μέχρι σήμερα, δηλαδή εκείνης της κεντρικής αποθήκευσης, οι κάμερες του συστήματος τοποθετούνταν σε διάφορα σημεία της εγκατάστασης, ανάλογα φυσικά με την επικινδυνότητά τους. Όλα τα δεδομένα που κατέγραφαν αυτές οι κάμερες συγκεντρώνονταν σε ένα κεντρικό σημείο, συνήθως το δωμάτιο ελέγχου ή control room και από εκεί μπορούσε να γίνει η επεξεργασία τους, η προβολή και η διαχείρισή τους.
Η υλοποίηση του μοντέλου της κεντρικής αποθήκευσης δεν προέκυψε ύστερα από κάποια μεγάλη διαβούλευση, καθώς ουσιαστικά ήταν η μόνη δυνατή επιλογή βάσει της τεχνολογίας που υπήρχε μέχρι τότε. Ενώ έγινε και εύκολα αποδεκτή διότι δεν ήταν μια άσχημη επιλογή – τουναντίον είχε και έχει ακόμα πολλά θετικά στοιχεία. Πρέπει να θυμηθούμε ότι εκείνη την περίοδο κυριαρχούσαν τα αναλογικά συστήματα, τα περισσότερα από τα οποία έγραφαν συνεχώς όλο το 24ωρο. Αυτό στην πράξη σήμαινε ότι οι περισσότεροι χρήστες όφειλαν να αλλάζουν αρκετές κασέτες καθόλη τη διάρκεια της ημέρας, το οποίο όπως είναι προφανές δεν ήταν καθόλου πρακτικό. Οπότε ένα κεντροποιημένο μοντέλο αποθήκευσης απλοποιούσε την όλη διαδικασία και έκανε αναμφισβήτητα το έργο όλων πιο απλό. Επιπροσθέτως δεν υπήρχε καμία ανάγκη για να ανησυχούν οι υπεύθυνοι για θέματα χωρητικότητας του δικτύου (διαθέσιμο bandwidth) καθώς το ομοαξονικό καλώδιο που συνέδεε κάθε συσκευή (κάμερα) με το κεντρικό σημείο αποθήκευσης ήταν αποκλειστικής χρήσης για τη διασύνδεση της συγκεκριμένης συσκευής και επαρκούσε για την αποστολή εικόνων στην υψηλότερη δυνατή ανάλυση και σε πραγματικό χρόνο.
Προφανώς μεν για τον εγκαταστάτη δεν ήταν ό,τι ευκολότερο να τοποθετήσει όλα αυτά τα ομοαξονικά καλώδια, αλλά μέχρι τότε ήταν η μόνη δυνατή επιλογή. Για το χρήστη όμως, αντιθέτως, το κεντροποιημένο σύστημα αποτελούσε μια πολύ καλή λύση και για αυτό το λόγο όλα τα συστήματα επιτήρησης σχεδιάζονταν βάσει αυτής της αρχιτεκτονικής.

Νέες δυνατότητες και αλλαγές
Τα τελευταία χρόνια με την είσοδο και επικράτηση της ψηφιακής τεχνολογίας οι περιορισμοί που επέβαλαν την λύση των κεντροποιημένων συστημάτων ως τη μόνη δυνατή έχουν πλέον αρθεί. Οι νέες δυνατότητες μας επιτρέπουν να χρησιμοποιούμε τα κεντροποιημένα συστήματα εκεί όπου πραγματικά υπερτερούν, ενώ έφεραν στο προσκήνιο και τη λύση των συστημάτων κατανεμημένης αρχειοθέτησης. Το δίλημμα μεταξύ των δύο προτάσεων τίθεται σε σοβαρή βάση και αποτελεί αντικείμενο προσεκτικής διερεύνησης.
Τα πλεονεκτήματα της κατανεμημένης αρχειοθέτησης είναι μεγαλύτερη ευελιξία, καλύτερη συμπεριφορά σε περίπτωση καταστροφής των αποθηκευμένων αρχείων και δυνατότητα συνέχισης της λειτουργίας του συστήματος, βελτιωμένη διαχείριση του αποθηκευτικού συστήματος και εξοικονόμηση bandwidth. Στοιχεία σίγουρα ιδιαίτερα σημαντικά, αφού έχουν να κάνουν με θέματα κόστους που απασχολούν σε μεγάλο βαθμό τις σύγχρονες επιχειρήσεις.

Ευελιξία
Η μεγαλύτερη ευελιξία έχει να κάνει με τον τρόπο που η αρχιτεκτονική της κατανεμημένης αρχειοθέτησης λειτουργεί. Δηλαδή μπορεί κάθε τοπικό σημείο του συστήματος, όπως π.χ. μία κάμερα, να μπορεί να αποθηκεύει τα αρχεία που καταγράφει. Επίσης μπορεί ορισμένες κάμερες να συνδέονται με μία μονάδα αποθήκευσης τύπου NAS (Network Attached Storage) και να στέλνουν εκεί τα αρχεία προς αποθήκευση. Το θέμα πλέον έγκειται στο χρήστη να αποφασίσει τι θέλει από το σύστημά του, αρκεί να απαντήσει σε ορισμένα βασικά ερωτήματα ώστε να σχηματίσει μια άποψη για το τι περιμένει από το σύστημα επιτήρησης που θα επιλέξει.
Φυσικά, πολλοί από το χώρο των εγκαταστατών θα βιαστούν να προκαταλάβουν τις απαντήσεις των πελατών τους με σκοπό την δική τους διευκόλυνση. Θα συμπεράνουν δηλαδή – και μάλλον αυθαίρετα – ότι οι χρήστες θα είναι ικανοποιημένοι και με την εγγραφή ενός frame ανά λίγα δευτερόλεπτα και αυτό σε χαμηλή ανάλυση. Η αλήθεια όμως είναι ότι κανένας χρήστης δεν είναι ευχαριστημένος με αυτήν την προδιαγραφή. Απλώς συμβιβάζονταν με αυτό, διότι μέχρι τώρα αυτό μπορούσαν να προσφέρουν οι κάμερες CCTV. Από την άλλη, φυσικά και οι χρήστες θα ζητήσουν να βλέπουν βίντεο εφάμιλλο με αυτό των τηλεοπτικών δεκτών σε πραγματικό χρόνο και από κάθε κάμερα που είναι συνδεδεμένη. Μια απαίτηση που μπορεί μεν να υλοποιείται τεχνικά, αλλά δεν είναι καθόλου ρεαλιστική εξετάζοντάς την υπό το πρίσμα του κόστους. Οπότε η λύση -όπως πάντα άλλωστε – βρίσκεται κάπου στη μέση, με την εξισορρόπηση των απαιτήσεων της ποιότητας της εικόνας και της διάρκειας που θα αποθηκεύονται τα βίντεο. Ως βάση για την έναρξη μιας συζήτησης μπορούμε να θεωρήσουμε την ανάλυση των 4 CIF, στην οποία ένα frame καταλαμβάνει περίπου 20 kb. Το μέγεθος αυτό μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον αλγόριθμο που χρησιμοποιείται, χωρίς όμως μεγάλες αποκλίσεις. Το επόμενο κρίσιμο ερώτημα είναι πόσες κάμερες θα χρησιμοποιεί το σύστημα, καθώς ο αριθμός τους θα κρίνει και τον αποθηκευτικό χώρο που θα χρειαστεί το σύστημα.
Όπως προαναφέρθηκε, ο όγκος των αρχείων δεν επηρεάζει μόνο το σύστημα σε ό,τι αφορά στις αποθηκευτικές του δυνατότητες, αλλά και στη δυνατότητα μετάδοσης των δεδομένων (bandwidth). Μεγάλα αρχεία που είναι πολύ εύκολο να δημιουργηθούν από τις σύγχρονες κάμερες υψηλής τεχνολογίας λυγίζουν στην κυριολεξία πολύ εύκολα οποιοδήποτε δίκτυο, ακόμα και αν είναι υψηλής χωρητικότητας. Το πρόβλημα πολλαπλασιάζεται όταν το δίκτυο του συστήματος CCTV χρησιμοποιεί την υποδομή πάνω στην οποία λειτουργούν και τα υπόλοιπα πληροφοριακά συστήματα της εταιρείας. Οπότε μία κατάρρευση του συστήματος ή στην καλύτερη περίπτωση μία καθυστέρηση της απόκρισής του, προκαλεί εν σειρά προβλήματα και σε άλλες επιχειρησιακές διεργασίες.
Για το λόγο αυτό η χρήση των κατανεμημένων συστημάτων αρχειοθέτησης μπορεί να δώσει μια σημαντική διευκόλυνση. Τα αρχεία μπορούν να αποθηκεύονται τοπικά, χωρίς να δημιουργούνται προβλήματα στη διακίνηση των πληροφοριών ή απαιτήσεις για μεγάλα αποθηκευτικά συστήματα. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι μεγάλα αποθηκευτικά συστήματα δημιουργούν απαιτήσεις και για ισχυρό κλιματισμό και στιβαρή ηλεκτρολογική εγκατάσταση με χρήση UPS και γεννητριών, στοιχεία που διογκώνουν ακόμα περισσότερο το κόστος εγκατάστασης αλλά και λειτουργίας.
Υπάρχει λοιπόν η ευελιξία να αποφασίσει ο χρήστης πώς θα γίνεται η αποθήκευση των διάφορων αρχείων. Μπορεί να γίνεται τοπικά στις κάμερες με τη χρήση μονάδων αποθήκευσης SD, σε ημικεντρικές μονάδες αποθήκευσης τύπου NAS ή και σε κεντρικά συστήματα αποθήκευσης όπως συνηθίζονταν μέχρι τώρα. Μπορεί επίσης να διαμορφωθεί έτσι το σύστημα ώστε αρχικά η αποθήκευση να γίνεται τοπικά και σε δεύτερη βάση και αφού τα δεδομένα περνούν ένα φιλτράρισμα να στέλνονται και σε κεντρικά ή σε ημικεντρικά σημεία αποθήκευσης.

Περισσότερη ασφάλεια
Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των συστημάτων κατανεμημένης αρχειοθέτησης είναι ότι σε περίπτωση καταστροφής χάνεται μόνο ένα μέρος των δεδομένων. Τα υπόλοιπα βρίσκονται αποθηκευμένα σε άλλες μονάδες και μπορούν φυσικά να ανακτηθούν. Όσο πιο αποκεντροποιημένο είναι το σύστημα, τόσο μεγαλύτερη δυνατότητα συνέχισης της λειτουργίας υπάρχει. Παραδείγματος χάρη, αν ένας χώρος καλύπτεται από δύο κάμερες όπου και οι δύο αποθηκεύουν τοπικά τα δεδομένα τους, τότε ουσιαστικά θα υπάρχει συνεχής κάλυψη του χώρου ακόμα και σε περίπτωση που για κάποιο λόγο καταστραφούν τα δεδομένα τα οποία αποθηκεύονται στη μία κάμερα. Το ίδιο θα συμβεί αν στην παραπάνω περίπτωση υπάρχει ένα κεντρικό σύστημα στο οποίο στέλνονται σε δεύτερη φάση τα δεδομένα, αφού αρχικά αποθηκευτούν στις τοπικές κάμερες. Σε περίπτωση κατάρρευσης του κεντρικού συστήματος θα μπορούν να ανακτηθούν επίσης τα δεδομένα από τις τοπικές κάμερες. Αυτό δυσχεραίνει σε σημαντικό βαθμό και όσους επιχειρήσουν να προβούν σε δολιοφθορά, καθώς δεν υπάρχει κάποιο σημείο το οποίο πλήττοντάς το, μπορούν να διακόψουν τη συνολική λειτουργία του συστήματος επιτήρησης.

Η κατανεμημένη αρχειοθέτηση έχει πολλά κοινά στον τρόπο με τον οποίο υλοποιείται η αποθήκευση με την τεχνολογία των νεφών (clouding). Όσο δε η δικτυακή προσέγγιση υπεισέρχεται στα συστήματα CCTV τόσο περισσότερο θα ακολουθούνται και παρόμοιες προσεγγίσεις, καθώς πλέον η αρχιτεκτονική της κεντρικής αποθήκευσης έχει παύσει να ακολουθείται και στα πληροφοριακά συστήματα. Τα δικτυακά συστήματα ανοίγουν τις θύρες στην υιοθέτηση πιο ευέλικτων αρχιτεκτονικών που θα μπορούν να προσαρμόζονται στις ανάγκες της κάθε εφαρμογής. Τα συστήματα επιτήρησης δεν είναι ανάγκη να περιορίζονται μόνο στους χώρους μιας εγκατάστασης, αλλά μπορούν και να επεκτείνονται σε διαφορετικούς χώρους που μπορεί να απέχουν ακόμα και χιλιάδες χιλιόμετρα. Η προσέγγιση της κεντρικής αποθήκευσης μοιάζει απαγορευτική σε τέτοιες εφαρμογές, ενώ αντίθετα η διαβαθμισμένη χρήση της κατανεμημένης αρχειοθέτησης μπορεί να δώσει ενδιαφέρουσες λύσεις και να αντιμετωπίσει αρκετά προβλήματα. Παραδείγματος χάρη, αν διακοπεί η επικοινωνία μεταξύ ορισμένων καμερών και ενός κεντρικού σημείου αποθήκευσης λόγω καιρικών συνθηκών, οι κάμερες μπορούν να συνεχίσουν να εγγράφουν τοπικά ή να στέλνουν τα δεδομένα σε έναν ενδιάμεσο ημικεντρικό σταθμό αποθήκευσης. Οι δυνατότητες διαμόρφωσης περιορίζονται μόνο από τη φαντασία των σχεδιαστών και τις απαιτήσεις των εφαρμογών. Για το λόγο αυτό η κατανεμημένη αρχειοθέτηση έρχεται να καταρρίψει την παγιωμένη αντίληψη για τη χρήση ενός κεντρικού αποθηκευτικού συστήματος ως του μόνου εφικτού στο χώρο των CCTV και να φέρει στη σκηνή μια ενδιαφέρουσα εναλλακτική προσέγγιση. Χωρίς αυτό βέβαια να σημαίνει ότι πλέον οι κεντροποιημένες μορφές αποθήκευσης θα τοποθετηθούν στο χρονοντούλαπο της τεχνολογικής εξέλιξης. Ακόμα και σήμερα – αλλά τουλάχιστον και στο εγγύς μέλλον θα αποτελούν μία εξίσου σοβαρή πρόταση που θα πρέπει να τίθεται σοβαρά υπόψη κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού του συστήματος CCTV. Ίσως δε μία πολύ ενδιαφέρουσα προσέγγιση είναι η συνδυασμένη χρήση των δύο προτάσεων, ώστε να αξιοποιούνται τα πλεονεκτήματα κάθε μίας και να αντιμετωπίζονται όσο το δυνατόν καλύτερα τα μειονεκτήματα και οι αδυναμίες τους.

Του ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗ ΛΥΜΠΕΡΟΠΟΥΛΟΥ