सभी को नमस्कार!

यह शायद कोई रहस्य नहीं है कि क्लाउड वीडियो निगरानी सेवाएँ हाल ही में लोकप्रियता हासिल कर रही हैं। और यह स्पष्ट है कि ऐसा क्यों होता है, वीडियो "भारी" सामग्री है, जिसके भंडारण के लिए बुनियादी ढांचे और बड़ी मात्रा में डिस्क भंडारण की आवश्यकता होती है। ऑन-प्रिमाइसेस वीडियो निगरानी प्रणाली का उपयोग करने के लिए सैकड़ों निगरानी कैमरों का उपयोग करने वाले संगठन और कई कैमरों वाले एक व्यक्तिगत उपयोगकर्ता दोनों के लिए संचालन और समर्थन के लिए धन की आवश्यकता होती है।

क्लाउड वीडियो निगरानी प्रणाली ग्राहकों को मौजूदा वीडियो भंडारण और प्रसंस्करण बुनियादी ढांचा प्रदान करके इस समस्या का समाधान करती है। एक क्लाउड वीडियो निगरानी क्लाइंट को बस कैमरे को इंटरनेट से कनेक्ट करना होगा और उसे अपने क्लाउड खाते से लिंक करना होगा।

कैमरों को क्लाउड से कनेक्ट करने के कई तकनीकी तरीके हैं। निस्संदेह, सबसे सुविधाजनक और सस्ता तरीका यह है कि सर्वर या रिकॉर्डर जैसे अतिरिक्त उपकरणों की भागीदारी के बिना, कैमरा सीधे क्लाउड से जुड़ता है और काम करता है।

ऐसा करने के लिए, यह आवश्यक है कि क्लाउड के साथ काम करने वाला एक सॉफ़्टवेयर मॉड्यूल कैमरे पर स्थापित किया जाए। हालाँकि, अगर हम सस्ते कैमरों की बात करें, तो उनके पास बहुत सीमित हार्डवेयर संसाधन होते हैं, जिन पर कैमरा विक्रेता के मूल फर्मवेयर का लगभग 100% कब्जा होता है, और क्लाउड प्लगइन के लिए आवश्यक कोई संसाधन नहीं होते हैं। ivideon के डेवलपर्स ने इस समस्या को समर्पित किया लेख, जो बताता है कि वे सस्ते कैमरों पर प्लगइन क्यों स्थापित नहीं कर सकते हैं। परिणामस्वरूप, कैमरे की न्यूनतम कीमत 5000 रूबल ($80 डॉलर) है और उपकरण पर लाखों पैसे खर्च किए गए हैं।

हमने इस समस्या को सफलतापूर्वक हल कर लिया है. यदि आप कैसे में रुचि रखते हैं - कट में आपका स्वागत है

एक छोटा सा इतिहास

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

कैमरा सॉफ्टवेयर के संदर्भ में, पहले चरण में हमने ऐसे कार्यों के लिए "मानक" पथ का पालन किया: हमने अपना स्वयं का प्लगइन विकसित किया, जो विक्रेता के कैमरे के मानक फर्मवेयर में स्थापित है और हमारे क्लाउड के साथ काम करता है। हालाँकि, यह ध्यान देने योग्य है कि डिज़ाइन के दौरान हमने सबसे हल्के और कुशल समाधानों का उपयोग किया (उदाहरण के लिए, प्रोटोबफ़, लिबेव, एमबेडटीएलएस का सादा सी कार्यान्वयन और बूस्ट जैसे सुविधाजनक लेकिन भारी पुस्तकालयों को पूरी तरह से त्याग दिया)

वर्तमान में, आईपी कैमरा बाजार पर कोई सार्वभौमिक एकीकरण समाधान नहीं हैं: प्रत्येक विक्रेता के पास प्लगइन स्थापित करने का अपना तरीका, फर्मवेयर संचालित 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 व्यापक परत विकसित करना आवश्यक है। और विकास शुरू करने के समय, क्लाउड के साथ काम करने के लिए तर्क विकसित करने पर टीम के प्रयासों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए केवल 1 विक्रेता के साथ काम करने की सलाह दी जाती है।

चुना गया पहला विक्रेता हिकविजन था, जो कैमरा बाजार में विश्व के नेताओं में से एक था, जो एक अच्छी तरह से प्रलेखित एपीआई और सक्षम इंजीनियरिंग तकनीकी सहायता प्रदान करता था।

हमने हिकविज़न कैमरों का उपयोग करके अपना पहला पायलट प्रोजेक्ट, क्लाउड वीडियो सर्विलांस वीडियो कम्फर्ट लॉन्च किया।

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

मैंने प्रत्येक विक्रेता के लिए एक एकीकरण परत लागू करने के विकल्प को लगभग तुरंत अस्वीकार कर दिया - क्योंकि यह खराब स्केलेबल है और कैमरा हार्डवेयर पर गंभीर तकनीकी आवश्यकताओं को लागू करता है। इन इनपुट आवश्यकताओं को पूरा करने वाले कैमरे की लागत: ~60-70$

इसलिए, मैंने गहराई में जाने का फैसला किया - किसी भी विक्रेता से कैमरे के लिए अपना फर्मवेयर बनाने का। यह दृष्टिकोण कैमरा हार्डवेयर संसाधनों की आवश्यकताओं को काफी कम कर देता है - क्योंकि क्लाउड के साथ काम करने की परत वीडियो एप्लिकेशन के साथ अधिक प्रभावी ढंग से एकीकृत है, और फर्मवेयर में कोई अनावश्यक अप्रयुक्त वसा नहीं है।

और जो महत्वपूर्ण है वह यह है कि निम्न स्तर पर कैमरे के साथ काम करते समय, हार्डवेयर एईएस का उपयोग करना संभव है, जो कम-शक्ति सीपीयू पर अतिरिक्त भार पैदा किए बिना डेटा को एन्क्रिप्ट करता है।

उस पल 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, चिपसेट और सेंसर दस्तावेज़ीकरण का कोई आधिकारिक एसडीके नहीं है।
कोई तकनीकी सहायता भी नहीं है.

सभी प्रश्नों का उत्तर रिवर्स इंजीनियरिंग-परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से दिया जाना था। लेकिन हम कामयाब रहे.

जिन पहले कैमरा मॉडलों पर हमने परीक्षण किया, वे थे Xiaomi Yi Ants, Hikvision, Dahua, Spezvision, D-Link कैमरे और कई बेहद सस्ते नामहीन चीनी कैमरे।

उपकरण

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

श्याओमी यी चींटियाँ
नि

समाज
हाईसिलिकॉन 3518ई
हाईसिलिकॉन 3518ई

रैम
64MB
64MB

फ्लैश
16MB
8MB

वाईफ़ाई
एमटी7601/बीसीएम43143
-

सेंसर
ov9732 (720पी)
ov9712 (720पी)

ईथरनेट
-
+

माइक्रोएसडी
+
+

माइक्रोफ़ोन
+
+

वक्ता
+
+

आईआरएलईडी
+
+

आई.आर.कट
+
+

हमने उनके साथ शुरुआत की.

वर्तमान में हम Hisilicon 3516/3518 चिपसेट, साथ ही अंबरेला S2L/S2LM का समर्थन करते हैं। दर्जनों कैमरा मॉडल हैं.

फ़र्मवेयर रचना

उबूट

यूबूट बूट लोडर है, यह पावर ऑन होने के बाद सबसे पहले बूट होता है, हार्डवेयर को इनिशियलाइज़ करता है और लिनक्स कर्नेल को लोड करता है।

कैमरा लोडिंग स्क्रिप्ट काफी मामूली 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

इसकी एक विशेषता यह है कि इसे दो बार कहा जाता है bootm, इसके बारे में थोड़ी देर बाद, जब हम अपडेट सबसिस्टम पर पहुंचेंगे।

लाइन पर ध्यान दें mem=38M. हां, हां, यह कोई टाइपो त्रुटि नहीं है - लिनक्स कर्नेल और सभी, सभी, सभी अनुप्रयोगों के पास केवल 38 मेगाबाइट रैम तक पहुंच है।

इसके अलावा यूबूट के बगल में एक विशेष ब्लॉक है जिसे कहा जाता है reg_info, जिसमें DDR आरंभ करने के लिए एक निम्न-स्तरीय स्क्रिप्ट और SoC के कई सिस्टम रजिस्टर शामिल हैं। सामग्री reg_info कैमरा मॉडल पर निर्भर करता है, और यदि यह सही नहीं है, तो कैमरा यूबूट लोड भी नहीं कर पाएगा, लेकिन लोडिंग के शुरुआती चरण में ही रुक जाएगा।

सबसे पहले, जब हमने विक्रेता के समर्थन के बिना काम किया, तो हमने बस इस ब्लॉक को मूल कैमरा फर्मवेयर से कॉपी किया।

लिनक्स कर्नेल और रूटफ़्स

कैमरे लिनक्स कर्नेल का उपयोग करते हैं, जो चिप के एसडीके का हिस्सा है; आमतौर पर ये 3.x शाखा के नवीनतम कर्नेल नहीं होते हैं, इसलिए हमें अक्सर इस तथ्य से निपटना पड़ता है कि अतिरिक्त उपकरणों के लिए ड्राइवर उपयोग किए गए कर्नेल के साथ संगत नहीं हैं , और हमें उन्हें कर्नेल कैमरों में बैक-पोर्ट करना होगा।

एक अन्य मुद्दा कर्नेल का आकार है. जब फ़्लैश का आकार केवल 8एमबी होता है, तो प्रत्येक बाइट मायने रखता है और हमारा कार्य आकार को न्यूनतम करने के लिए सभी अप्रयुक्त कर्नेल फ़ंक्शंस को सावधानीपूर्वक अक्षम करना है।

रूटफ़्स एक बुनियादी फ़ाइल सिस्टम है। इसमें शामिल है busybox, वाईफाई मॉड्यूल ड्राइवर, मानक सिस्टम लाइब्रेरी का एक सेट, जैसे libld и libc, साथ ही हमारा सॉफ्टवेयर, जो एलईडी नियंत्रण तर्क, नेटवर्क कनेक्शन प्रबंधन और फर्मवेयर अपडेट के लिए जिम्मेदार है।

रूट फ़ाइल सिस्टम कर्नेल से initramfs के रूप में जुड़ा हुआ है और बिल्ड के परिणामस्वरूप हमें एक फ़ाइल मिलती है uImage, जिसमें कर्नेल और रूटफ़्स दोनों शामिल हैं।

वीडियो एप्लीकेशन

फर्मवेयर का सबसे जटिल और संसाधन-गहन हिस्सा एप्लिकेशन है, जो वीडियो-ऑडियो कैप्चर, वीडियो एन्कोडिंग प्रदान करता है, चित्र मापदंडों को कॉन्फ़िगर करता है, वीडियो एनालिटिक्स लागू करता है, उदाहरण के लिए, गति या ध्वनि डिटेक्टर, पीटीजेड को नियंत्रित करता है और दिन स्विच करने के लिए जिम्मेदार है। रात्रि मोड.

एक महत्वपूर्ण, मैं यहां तक ​​​​कहूंगा कि कुंजी, विशेषता यह है कि वीडियो एप्लिकेशन क्लाउड प्लगइन के साथ कैसे इंटरैक्ट करता है।

पारंपरिक समाधान 'विक्रेता फर्मवेयर + क्लाउड प्लगइन' में, जो सस्ते हार्डवेयर पर काम नहीं कर सकता है, कैमरे के अंदर का वीडियो आरटीएसपी प्रोटोकॉल के माध्यम से प्रसारित होता है - और यह एक बड़ा ओवरहेड है: सॉकेट, अनावश्यक सिस्कॉल के माध्यम से डेटा की प्रतिलिपि बनाना और संचारित करना।

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

सबसिस्टम अपडेट करें

विशेष गर्व का विषय ऑनलाइन फर्मवेयर अपडेट के लिए दोष-सहिष्णु उपप्रणाली है।

मुझे समस्या समझाने दीजिए. फर्मवेयर को अपडेट करना तकनीकी रूप से एक परमाणु ऑपरेशन नहीं है, और यदि अपडेट के बीच में बिजली की विफलता होती है, तो फ्लैश मेमोरी में "अंडर-राइट" नए फर्मवेयर का हिस्सा शामिल होगा। यदि आप विशेष उपाय नहीं करते हैं, तो कैमरा एक "ईंट" बन जाएगा जिसे सेवा केंद्र में ले जाना होगा।

हमने इस समस्या से भी निपटा है. भले ही अपडेट के दौरान कैमरा बंद हो, यह स्वचालित रूप से और उपयोगकर्ता के हस्तक्षेप के बिना क्लाउड से फर्मवेयर डाउनलोड करेगा और ऑपरेशन को बहाल करेगा।

आइए तकनीक को अधिक विस्तार से देखें:

सबसे कमजोर बिंदु लिनक्स कर्नेल और रूट फ़ाइल सिस्टम के साथ विभाजन को अधिलेखित करना है। यदि इनमें से एक घटक क्षतिग्रस्त है, तो कैमरा यूबूट बूटलोडर से परे बिल्कुल भी बूट नहीं होगा, जो क्लाउड से फर्मवेयर डाउनलोड नहीं कर सकता है।

इसका मतलब है कि हमें यह सुनिश्चित करना होगा कि अद्यतन प्रक्रिया के दौरान किसी भी समय कैमरे में एक कार्यशील कर्नेल और रूटफ़्स हों। ऐसा प्रतीत होता है कि सबसे सरल समाधान यह होगा कि कर्नेल की दो प्रतियों को फ्लैश मेमोरी पर रूटएफएस के साथ लगातार संग्रहीत किया जाए और, यदि मुख्य कर्नेल क्षतिग्रस्त हो, तो इसे बैकअप कॉपी से लोड किया जाए।

एक अच्छा समाधान - हालाँकि, रूटफ़्स वाला कर्नेल लगभग 3.5MB लेता है और स्थायी बैकअप के लिए आपको 3.5MB आवंटित करने की आवश्यकता होती है। सबसे सस्ते कैमरों में बैकअप कर्नेल के लिए उतनी खाली जगह नहीं होती है।

इसलिए, फ़र्मवेयर अद्यतन के दौरान कर्नेल का बैकअप लेने के लिए, हम एप्लिकेशन विभाजन का उपयोग करते हैं।
और कर्नेल के साथ वांछित विभाजन का चयन करने के लिए, दो कमांड का उपयोग किया जाता है bootm यूबूट में - 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 निर्माण और तैनाती के लिए सीआई/सीडी प्रणाली

फ़र्मवेयर बनाने के लिए, हम gitlab CI का उपयोग करते हैं, जो स्वचालित रूप से सभी समर्थित कैमरा मॉडल के लिए फ़र्मवेयर बनाता है, और फ़र्मवेयर बनाने के बाद, यह स्वचालित रूप से कैमरा सॉफ़्टवेयर अपडेट सेवा पर तैनात हो जाता है।

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

सूचना सुरक्षा

यह कोई रहस्य नहीं है कि आजकल सूचना सुरक्षा कैमरे सहित किसी भी IoT डिवाइस का सबसे महत्वपूर्ण पहलू है। मिराई जैसे बॉटनेट इंटरनेट पर घूम रहे हैं और विक्रेताओं के मानक फर्मवेयर वाले लाखों कैमरों को संक्रमित कर रहे हैं। कैमरा विक्रेताओं के प्रति पूरे सम्मान के साथ, मैं मदद नहीं कर सकता लेकिन ध्यान दें कि मानक फर्मवेयर में बहुत सारी कार्यक्षमता होती है जो क्लाउड के साथ काम करने के लिए आवश्यक नहीं होती है, लेकिन इसमें कई कमजोरियां होती हैं जिनका बॉटनेट फायदा उठाते हैं।

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

और इसके अलावा, फर्मवेयर का सूचना सुरक्षा प्रयोगशाला में नियमित परीक्षण किया जाता है।

निष्कर्ष

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

उस समय कई जटिल और कुछ स्थानों पर लगभग असंभव समस्याओं को हल करने के बाद, निस्संदेह, हमें इंजीनियरों के रूप में बहुत संतुष्टि मिली, लेकिन इसके अलावा, हमने कैमरों की खरीद पर लाखों डॉलर भी बचाए। और इस मामले में, बचत केवल शब्द और सैद्धांतिक गणना नहीं है, बल्कि उपकरण की खरीद के लिए पहले से ही पूर्ण निविदा के परिणाम हैं। तदनुसार, अगर हम क्लाउड वीडियो निगरानी के बारे में बात करते हैं: दो दृष्टिकोण हैं - रणनीतिक रूप से निम्न-स्तरीय विशेषज्ञता और विकास पर भरोसा करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उपकरणों पर भारी बचत होती है, या महंगे उपकरणों का उपयोग होता है, जो, यदि आप विशेष रूप से उपभोक्ता विशेषताओं को देखते हैं, तो व्यावहारिक रूप से ऐसा नहीं होता है समान सस्ते वाले से भिन्न।

एकीकरण दृष्टिकोण के चुनाव पर यथाशीघ्र निर्णय लेना रणनीतिक रूप से महत्वपूर्ण क्यों है? प्लगइन विकसित करते समय, डेवलपर्स कुछ तकनीकों (लाइब्रेरी, प्रोटोकॉल, मानक) पर भरोसा करते हैं। और यदि प्रौद्योगिकियों का एक सेट केवल महंगे उपकरणों के लिए चुना जाता है, तो भविष्य में सस्ते कैमरों पर स्विच करने का प्रयास, कम से कम, अत्यधिक लंबा समय लेगा या विफल भी हो जाएगा और महंगे उपकरणों पर वापसी होगी।

स्रोत: www.habr.com