सभी को नमस्कार!

यह शायद किसी के लिए भी रहस्य नहीं है कि हाल ही में क्लाउड-आधारित वीडियो निगरानी सेवाएं लोकप्रियता प्राप्त कर रही हैं। और यह समझ में आता है कि ऐसा क्यों होता है, वीडियो "भारी" सामग्री है, जिसे स्टोर करने के लिए बुनियादी ढांचे और बड़ी मात्रा में डिस्क भंडारण की आवश्यकता होती है। स्थानीय वीडियो निगरानी प्रणाली का उपयोग करने के लिए सैकड़ों सर्विलांस कैमरों का उपयोग करने वाले संगठन के मामले में और दोनों को समर्थन और समर्थन की आवश्यकता होती है, और कई कैमरों के साथ एक व्यक्तिगत उपयोगकर्ता के मामले में।

क्लाउड-आधारित वीडियो निगरानी प्रणाली ग्राहकों को मौजूदा वीडियो स्टोरेज और प्रोसेसिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर प्रदान करके इस समस्या का समाधान करती है। यह क्लाउड-आधारित निगरानी क्लाइंट के लिए पर्याप्त है कि वह कैमरे को इंटरनेट से कनेक्ट करे और क्लाउड में उसके खाते से जुड़े।

कैमरों को क्लाउड से जोड़ने के कई तकनीकी तरीके हैं। निस्संदेह, सबसे सुविधाजनक और सबसे सस्ता तरीका - कैमरा सीधे जोड़ता है और क्लाउड के साथ काम करता है, सर्वर या रजिस्ट्रार जैसे अतिरिक्त उपकरणों की भागीदारी के बिना।

इसके लिए यह आवश्यक है कि क्लाउड पर काम करने वाले सॉफ्टवेयर मॉड्यूल को कैमरे पर स्थापित किया जाए। हालांकि, अगर हम सस्ते कैमरों के बारे में बात करते हैं, तो उनके पास बहुत सीमित हार्डवेयर संसाधन हैं, जो कैमरा विक्रेता के मूल फर्मवेयर द्वारा कब्जा किए गए लगभग 100% हैं, लेकिन क्लाउड प्लग-इन के लिए आवश्यक संसाधन नहीं हैं। Ivideon के डेवलपर्स ने इस समस्या के लिए एक लेख समर्पित किया, जिसमें कहा गया है कि वे सस्ते कैमरों में प्लग-इन स्थापित क्यों नहीं कर सकते। नतीजतन, कैमरे की न्यूनतम कीमत 5000 रूबल ($ 80 डॉलर) और उपकरणों पर खर्च किए गए लाखों पैसे हैं।

हमने इस समस्या का सफलतापूर्वक हल निकाल लिया है। यदि आप कैसे में रुचि रखते हैं - बिल्ली के नीचे वेलकम

थोड़ा सा इतिहास

2016 में, हमने रोस्टेलकॉम के लिए क्लाउड-आधारित वीडियो निगरानी प्लेटफ़ॉर्म विकसित करना शुरू किया।

कैमरा सॉफ़्टवेयर के हिस्से में, पहले चरण में हम ऐसे कार्यों के लिए "मानक" तरीके से गए: हमने अपना स्वयं का प्लग-इन विकसित किया, जो विक्रेता के कैमरा फर्मवेयर में स्थापित है और हमारे क्लाउड के साथ काम करता है। हालांकि, यह ध्यान देने योग्य है कि डिजाइन के दौरान हमने सबसे हल्के और कुशल समाधानों का उपयोग किया था (उदाहरण के लिए, प्रोटोबुफ़, लिबेव, मैबडेल्स का सादा सी कार्यान्वयन और पूरी तरह से सुविधाजनक लेकिन भारी लाइब्रेरियों को बढ़ावा देने के लिए छोड़ दिया गया)

अब आईपी कैमरा बाजार में कोई सार्वभौमिक एकीकरण समाधान नहीं हैं: प्रत्येक विक्रेता के पास प्लगइन स्थापित करने का अपना तरीका है, फर्मवेयर के काम करने के लिए एपीआई का अपना सेट और एक अद्वितीय अद्यतन तंत्र है।

इसका मतलब यह है कि प्रत्येक कैमरा विक्रेता के लिए व्यक्तिगत रूप से एकीकरण सॉफ्टवेयर की एक मात्रा परत विकसित करना आवश्यक है। और विकास की शुरुआत के समय, क्लाउड के साथ काम करने के तर्क को विकसित करने पर टीम के प्रयासों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए केवल 1 विक्रेता के साथ काम करना उचित है।

पहला विक्रेता Hikvision था - कैमरा बाजार में दुनिया के नेताओं में से एक, एक अच्छी तरह से प्रलेखित एपीआई और सक्षम इंजीनियरिंग तकनीकी सहायता प्रदान करता है।

हिकविजन कैमरों पर, हमने अपना पहला पायलट प्रोजेक्ट, क्लाउड वीडियो सर्विलांस, वीडियो कम्फर्ट लॉन्च किया।

लॉन्च के लगभग तुरंत बाद, हमारे उपयोगकर्ताओं ने सेवा में सस्ते तृतीय-पक्ष कैमरों को जोड़ने की संभावना के बारे में सवाल पूछना शुरू कर दिया।

मैंने लगभग तुरंत प्रत्येक विक्रेता के लिए एकीकरण परत के कार्यान्वयन के साथ विकल्प को त्याग दिया - खराब रूप से स्केलेबल और कैमरा हार्डवेयर के लिए गंभीर तकनीकी आवश्यकताओं को प्रस्तुत करने के रूप में। कैमरे की लागत, प्रवेश द्वार पर ऐसी आवश्यकताओं को संतोषजनक: ~ 60-70 $

इसलिए, मैंने गहराई से खुदाई करने का फैसला किया - किसी भी विक्रेताओं के कैमरों के लिए पूरी तरह से अपना फर्मवेयर बनाना। यह दृष्टिकोण कैमरे की हार्डवेयर आवश्यकताओं को काफी कम कर देता है - जैसा कि क्लाउड लेयर वीडियो एप्लिकेशन के साथ अधिक कुशलता से एकीकृत परिमाण का एक क्रम है, और फर्मवेयर में कोई अनावश्यक वसा नहीं है।

और क्या महत्वपूर्ण है, जब कम स्तर पर कैमरे के साथ काम करते हैं, तो हार्डवेयर एईएस का उपयोग करना संभव है, जो कम-शक्ति सीपीयू पर अतिरिक्त भार पैदा किए बिना डेटा को एन्क्रिप्ट करता है।

उस क्षण, हमारे पास कुछ भी नहीं था। कुछ भी नहीं।

लगभग सभी विक्रेता इतने निचले स्तर पर हमारे साथ काम करने के लिए तैयार नहीं थे। सर्किटरी और घटकों के बारे में कोई जानकारी नहीं है, कोई आधिकारिक एसडीके चिपसेट और सेंसर दस्तावेज नहीं हैं।
कोई तकनीकी सहायता भी नहीं है।

सभी सवालों के जवाब रिवर्स इंजीनियरिंग द्वारा प्राप्त किए जाने थे - परीक्षण और त्रुटि। लेकिन हमने कर दिखाया।

पहला कैमरा मॉडल जिस पर हमने धमाके भरे, वह थे Xiaomi Yi Ants, Hikvision, Dahua, Spezvision, D-Link कैमरे और कई सुपर सस्ते अनाम चीनी कैमरे।

उपकरण

हिसिलिकॉन 3518E चिपसेट पर आधारित कैमरे। कैमरों की हार्डवेयर विशेषताएँ इस प्रकार हैं:

हमने उनके साथ शुरुआत की।

हम वर्तमान में Hisilicon 3516/3518 चिपसेट का समर्थन करते हैं, साथ ही साथ Ambarella S2L / S2LM का भी। कैमरा मॉडल की संख्या दर्जनों है।

फर्मवेयर संरचना

uboot

uboot बूटलोडर है, बिजली चालू करने के बाद, यह पहले बूट करता है, हार्डवेयर को इनिशियलाइज़ करता है और लिनक्स कर्नेल को लोड करता है।

कैमरा लोडिंग स्क्रिप्ट काफी तुच्छ है:

bootargs=mem=38M console=ttyAMA0,115200 rootfstype=ramfs mtdparts=hi_sfc:256K(boot),64K(tech),4096K(kernel),8192K(app),-(config) hw_type=101 bootcmd=sf probe 0; sf read 0x82000000 0x50000 0x400000; bootm 0x82000000; setenv bootargs $(bootargs) bkp=1; sf read 0x82000000 0x450000 0x400000; bootm 0x82000000 

सुविधाओं में से, bootm को bootm कहा जाता है, उस पर बाद में, जब हम अपडेट सबसिस्टम में आते हैं।

लाइन mem=38M पर ध्यान दें। हां, हां, यह एक टाइपो नहीं है - केवल 38 मेगाबाइट की रैम लिनक्स कर्नेल और सभी-सभी अनुप्रयोगों के लिए उपलब्ध हैं।

इसके अलावा uboot के बगल में एक विशेष ब्लॉक है, जिसे reg_info कहा जाता है, जिसमें निम्न-स्तरीय DDR आरंभीकरण स्क्रिप्ट और कई SoC सिस्टम रजिस्टर शामिल हैं। reg_info की सामग्री कैमरे के मॉडल पर निर्भर करती है, और यदि यह सही नहीं है, तो कैमरा uboot को डाउनलोड करने में भी सक्षम नहीं होगा, लेकिन लोडिंग के बहुत प्रारंभिक चरण में लटका देगा।

पहले, जब हमने विक्रेताओं के समर्थन के बिना काम किया, तो हमने मूल कैमरा फ़र्मवेयर से इस ब्लॉक को कॉपी किया।

लिनक्स कर्नेल और रूटफ़्स

कैमरे लिनक्स कर्नेल का उपयोग करते हैं, जो एसडीके चिप का हिस्सा है, आमतौर पर ये 3.x शाखा से नवीनतम कर्नेल नहीं होते हैं, इसलिए हमें अक्सर यह पता लगाना होता है कि अतिरिक्त हार्डवेयर ड्राइवर उपयोग किए गए कर्नेल के साथ संगत नहीं हैं, और हमें उन्हें कर्नेल के लिए वापस करना होगा। कैमरा।

एक अन्य समस्या कर्नेल आकार है। जब FLASH का आकार केवल 8MB होता है, तो खाते में प्रत्येक बाइट होता है और हमारा कार्य सभी अप्रयुक्त कर्नेल कार्यों को ध्यान से अक्षम करना होता है ताकि आकार को कम से कम किया जा सके।

Rootfs एक बेसिक फाइल सिस्टम है। इसमें libld , वाईफाई मॉड्यूल के ड्राइवर, मानक प्रणाली पुस्तकालयों का एक सेट, जैसे कि libld और libld , साथ ही हमारे विकास सॉफ्टवेयर शामिल हैं, जो एलईडी प्रबंधन तर्क, नेटवर्क कनेक्शन के प्रबंधन और फर्मवेयर को अपडेट करने के लिए जिम्मेदार है।

रूट फ़ाइल सिस्टम कर्नेल से uImage रूप में जुड़ा हुआ है, और असेंबली के परिणामस्वरूप, हमें एक uImage फ़ाइल uImage है, जिसमें कर्नेल और uImage दोनों होते हैं।

वीडियो आवेदन

फर्मवेयर का सबसे जटिल और संसाधन-उपभोग वाला हिस्सा एक एप्लिकेशन है जो वीडियो-ऑडियो कैप्चर, वीडियो एन्कोडिंग प्रदान करता है, चित्र मापदंडों को समायोजित करता है, वीडियो एनालिटिक्स को लागू करता है, उदाहरण के लिए, गति या ध्वनि डिटेक्टर, PTZ को नियंत्रित करता है और दिन और रात मोड स्विच करने के लिए जिम्मेदार है।

एक महत्वपूर्ण, मैं एक प्रमुख विशेषता यह भी कहूंगा - वीडियो एप्लिकेशन क्लाउड प्लगइन के साथ कैसे इंटरैक्ट करता है।

पारंपरिक समाधानों में 'वेंडर फर्मवेयर + क्लाउड प्लग-इन', जो सस्ते हार्डवेयर पर काम नहीं कर सकता, कैमरे के अंदर का वीडियो आरटीएसपी प्रोटोकॉल का उपयोग करके प्रसारित किया जाता है - और यह एक बहुत बड़ा ओवरहेड है: सॉकेट, सुपरफिशियल सिज़ोल के माध्यम से डेटा की प्रतिलिपि बनाना और स्थानांतरित करना।

हम इस स्थान पर साझा मेमोरी तंत्र का उपयोग करते हैं - कैमरा सॉफ्टवेयर घटकों के बीच सॉकेट के माध्यम से वीडियो को कॉपी या भेजा नहीं जाता है, जिससे कैमरे की मामूली हार्डवेयर क्षमताओं का उपयोग करके इसे सावधानीपूर्वक और सावधानीपूर्वक किया जाता है।

सबसिस्टम अपडेट करें

विशेष गर्व का एक उद्देश्य ऑनलाइन फर्मवेयर अपडेट का दोष-सहनशील सबसिस्टम है।

मैं समस्याओं को समझाऊंगा। एक फर्मवेयर अपडेट तकनीकी रूप से एक परमाणु ऑपरेशन नहीं है, और अगर अपडेट के बीच में बिजली की विफलता होती है, तो फ्लैश मेमोरी पर "अनरक्वर्ड" नए फर्मवेयर का एक हिस्सा होगा। यदि आप विशेष उपाय नहीं करते हैं, तो कैमरा फिर "ईंट" बन जाएगा, जिसे सेवा केंद्र में ले जाना होगा।

हमने इस समस्या से निपटा है। यहां तक ​​कि अगर अपडेट के समय कैमरा बंद कर दिया जाता है, तो यह स्वचालित रूप से और उपयोगकर्ता के हस्तक्षेप के बिना क्लाउड से फर्मवेयर डाउनलोड करेगा और ऑपरेशन को पुनर्स्थापित करेगा।

आइए तकनीक का अधिक विस्तार से विश्लेषण करें:

सबसे कमजोर बिंदु लिनक्स कर्नेल और रूट फाइल सिस्टम के साथ विभाजन को ओवरराइट कर रहा है। यदि इनमें से एक घटक क्षतिग्रस्त हो जाता है, तो कैमरा uboot बूटलोडर से आगे नहीं बढ़ सकता है, जो बादल से फर्मवेयर डाउनलोड करना नहीं जानता है।

इसलिए, हमें यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि अपडेट प्रक्रिया के दौरान किसी भी समय कैमरे में एक कार्यशील कर्नेल और रूटफ़्स हो। ऐसा लगता है कि सरलतम समाधान रूट मेमोरी के साथ कर्नेल की दो प्रतियां फ्लैश मेमोरी पर स्थायी रूप से संग्रहीत करना होगा और मुख्य कर्नेल को नुकसान के मामले में, इसे बैकअप से लोड करें।

एक अच्छा समाधान - हालाँकि, रूटफ़्स के साथ कर्नेल को 3.5MB लगता है और स्थायी बैकअप के लिए आपको 3.5MB आवंटित करने की आवश्यकता होती है। सबसे सस्ते कैमरों में, बैकअप कर्नेल के लिए बस इतना खाली स्थान नहीं है।

इसलिए, फर्मवेयर अपडेट के दौरान बैकअप कर्नेल के लिए, हम एप्लिकेशन विभाजन का उपयोग करते हैं।
और कर्नेल के साथ आवश्यक विभाजन का चयन करने के लिए, uboot में दो bootm का उपयोग किया जाता है - शुरुआत में हम मुख्य कर्नेल को लोड करने का प्रयास करते हैं और यदि यह क्षतिग्रस्त है, तो बैकअप।

यह सुनिश्चित करता है कि किसी भी समय कैमरे में रूटफ़्स के साथ सही कर्नेल होगा, और यह फ़र्मवेयर को बूट करने और पुनर्स्थापित करने में सक्षम होगा।

फर्मवेयर के संयोजन और तैनाती के लिए CI / CD प्रणाली

फर्मवेयर बनाने के लिए, हम gitlab CI का उपयोग करते हैं, जिसमें सभी समर्थित कैमरा मॉडल के लिए फर्मवेयर स्वचालित रूप से एकत्र किया जाता है, फर्मवेयर के निर्माण के बाद, वे स्वचालित रूप से कैमरा सॉफ़्टवेयर अपडेट सेवा में तैनात हो जाते हैं।

सेवा से, फर्मवेयर अपडेट हमारे क्यूए के परीक्षण कैमरों को दिए जाते हैं, और उपयोगकर्ताओं के कैमरों के परीक्षण के सभी चरणों के पूरा होने पर।

सूचना सुरक्षा

यह कोई रहस्य नहीं है कि हमारे समय में, सूचना सुरक्षा कैमरों सहित किसी भी IoT डिवाइस का सबसे महत्वपूर्ण पहलू है। मिराई जैसे बोटनेट इंटरनेट पर चलते हैं, जो विक्रेताओं से मानक फर्मवेयर के साथ लाखों कैमरों को प्रभावित करते हैं। कैमरा विक्रेताओं के लिए सभी सम्मान के साथ, मैं ध्यान नहीं दे सकता कि मानक फर्मवेयर में बहुत अधिक कार्यक्षमता है जो क्लाउड के साथ काम करने की मांग में नहीं है, लेकिन इसमें कई कमजोरियां हैं जो बॉटनेट उपयोग करते हैं।

इसलिए, हमारे फर्मवेयर में सभी अप्रयुक्त कार्यक्षमता अक्षम हैं, सभी tcp / udp पोर्ट बंद हैं, और फर्मवेयर को अपडेट करते समय, सॉफ्टवेयर के डिजिटल हस्ताक्षर की जांच की जाती है।

और इसके अलावा, फर्मवेयर को नियमित रूप से सूचना सुरक्षा प्रयोगशाला में परीक्षण किया जाता है।

निष्कर्ष

अब हमारे फर्मवेयर का उपयोग वीडियो निगरानी परियोजनाओं में सक्रिय रूप से किया जाता है। शायद उनमें से सबसे महत्वाकांक्षी रूसी संघ के राष्ट्रपति के चुनाव के दिन मतदान का प्रसारण है।
परियोजना में हमारे फर्मवेयर के साथ 70 हजार से अधिक कैमरे शामिल थे, जो हमारे देश के मतदान केंद्रों में स्थापित किए गए थे।

उस समय कई जटिल, और कभी-कभी व्यावहारिक रूप से असंभव कार्यों को हल करने के बाद, हम, बेशक, इंजीनियरों के रूप में बहुत संतुष्टि मिली, लेकिन इसके अलावा, हमने कैमरों की खरीद में लाखों डॉलर बचाए। और इस मामले में, बचत केवल शब्द और सैद्धांतिक गणना नहीं है, बल्कि उपकरणों की खरीद के लिए पहले से आयोजित निविदा के परिणाम हैं। तदनुसार, अगर हम क्लाउड वीडियो निगरानी के बारे में बात करते हैं: दो दृष्टिकोण हैं - रणनीतिक रूप से निम्न-स्तर की विशेषज्ञता और विकास पर भरोसा करते हैं, आउटपुट पर उपकरणों पर भारी बचत प्राप्त करना, या महंगे उपकरण का उपयोग करना, जो कि अगर आप उपभोक्ता विशेषताओं को देखते हैं, तो व्यावहारिक रूप से एक समान सस्ते से अलग नहीं है।

एकीकरण विधि के लिए दृष्टिकोण को जल्द से जल्द तय करना रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण क्यों है? एक प्लगइन विकसित करते समय, डेवलपर्स को कुछ प्रौद्योगिकियों (पुस्तकालयों, प्रोटोकॉल, मानकों) पर रखा जाता है। और यदि प्रौद्योगिकियों का एक सेट केवल महंगे उपकरण के लिए चुना जाता है, तो भविष्य में उच्च संभावना वाले सस्ते कैमरों पर स्विच करने का प्रयास कम से कम एक लंबे समय तक ले जाएगा या विफल भी हो सकता है और महंगे उपकरण पर वापसी होगी।