高清新聞制播網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)方案

姜德濤

（遼寧省大連市莊河廣播電視臺(tái)播出部，遼寧 莊河 116400）

隨著網(wǎng)絡(luò)的快速增長(zhǎng)，電子商務(wù)盛行、交易資料爆增、新應(yīng)用軟件及多媒體檔案快速增加，企業(yè)對(duì)于資料存儲(chǔ)的量與質(zhì)的需求也快速增加。同時(shí)，在新聞制播中，高清的圖像畫(huà)面，要求了一種新的高清新聞制播網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)，這樣才能滿足新聞電視制播中越來(lái)越高的要求。

1 高清新聞制播網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

高清新聞制播服務(wù)器從最初的應(yīng)用到電視臺(tái)的廣告播出，到現(xiàn)在經(jīng)歷三個(gè)發(fā)展階段第一階段以數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)為主要應(yīng)用的播出應(yīng)用，主要是完成廣告自動(dòng)化播出，典型的產(chǎn)品有GVG的profile LEITCH的VR系列服務(wù)器，例如，北京電視臺(tái)廣告播出系統(tǒng)采用GVG的服務(wù)器，基本采用播出服務(wù)器加錄像機(jī)混合播出方式；第二階段以品尼高M(jìn)SS系列服務(wù)器和GVG的profile系列服務(wù)器為主，實(shí)現(xiàn)了全硬盤(pán)播出，主要特點(diǎn)是，單機(jī)播出通道數(shù)多，存儲(chǔ)容量較大，可以滿足多頻道的播出.主要以單機(jī)主備播出為主，素材的傳輸采用以太網(wǎng)傳輸?；旧先珖?guó)大部分省市級(jí)電視臺(tái)都采用這類服務(wù)器第三階段以LEITCH Nexio系列服務(wù)器、湯姆遜K2和OMNEON服務(wù)器.都采用網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)架構(gòu)，更加靈活安全，具有更好的擴(kuò)展性。目前已有多個(gè)電視臺(tái)采用。

2 高清新聞制播網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)與傳統(tǒng)存儲(chǔ)的比較

在DAS中，應(yīng)用與存儲(chǔ)是一體的，通過(guò)系統(tǒng)總線可以訪問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備而網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的基本思想是把主機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)分開(kāi)，使存儲(chǔ)系統(tǒng)作為一個(gè)較為獨(dú)立的模塊運(yùn)行，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同主機(jī)交換數(shù)據(jù)以提供服務(wù)，來(lái)降低系統(tǒng)總成本并提高系統(tǒng)可用性。這種概念DAS架構(gòu)下，應(yīng)用系統(tǒng)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的升級(jí)和擴(kuò)展不會(huì)影響到應(yīng)用服務(wù)器，同樣應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)的升級(jí)也不會(huì)影響到存儲(chǔ)器系統(tǒng)，整個(gè)體系更易于擴(kuò)展同時(shí)多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器使用物理上同一個(gè)存儲(chǔ)資源，使得昂貴的存儲(chǔ)硬件投資被更有效地利用。另外，這種概念DAS架構(gòu)也提高了數(shù)據(jù)的可用性和完整性，集中化和專業(yè)化了存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理。

高清新聞制播網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)與傳統(tǒng)存儲(chǔ)相比，主要有以下一些優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)DAS架構(gòu)的存儲(chǔ)系統(tǒng)是完全獨(dú)立的，而傳統(tǒng)DAS架構(gòu)中，存儲(chǔ)系統(tǒng)與服務(wù)器緊密連接。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)DAS架構(gòu)可以很容易地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，而傳統(tǒng)DAS架構(gòu)中只能間接地通過(guò)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更廣泛的、直接的共享連接。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)DAS架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，而傳統(tǒng)DAS架構(gòu)中所有的訪問(wèn)都要通過(guò)服務(wù)器，所以很容易形成瓶頸。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)DAS架構(gòu)可以擁有更多的存儲(chǔ)容量，可增加存儲(chǔ)設(shè)備而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)充，在傳統(tǒng)架構(gòu)中由于地址數(shù)量的限制，使單個(gè)主機(jī)的存儲(chǔ)容量受限，只能通過(guò)增加服務(wù)器和磁盤(pán)存儲(chǔ)量來(lái)擴(kuò)展容量。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)DAS架構(gòu)采用中心化數(shù)據(jù)管理，便于控制網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)，傳統(tǒng)DAS架構(gòu)中需要大量的服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)，其異構(gòu)型和分布性使管理工作難度很大。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)DAS架構(gòu)方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、存儲(chǔ)介質(zhì)可多種多樣，而傳統(tǒng)架構(gòu)數(shù)據(jù)分散，且不便管理，存儲(chǔ)介質(zhì)由于與服務(wù)器之間緊密的物理連接使其應(yīng)用受到較多限制。

3 高清新聞制播網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方案

高清新聞制播網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)對(duì)象存儲(chǔ)文件系統(tǒng)就是由客戶端 (client)、存儲(chǔ)服務(wù)器(OST，Object StorageTarget)和元數(shù)據(jù)服務(wù)器(MDS)三個(gè)主要部分組成。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的客戶端運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)文件系統(tǒng)，它由OST進(jìn)行文件數(shù)據(jù)I/O的交互，和MDS進(jìn)行命名空間操作的交互。為了提高網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)文件系統(tǒng)的性能，通常Client、OST和MDS是分離，當(dāng)然這些子系統(tǒng)也可以運(yùn)行在同一個(gè)系統(tǒng)中。

客戶端可以透明地訪問(wèn)集群文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，而無(wú)需知道這些數(shù)據(jù)的實(shí)際存儲(chǔ)位置?？蛻舳送ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取服務(wù)器上的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)服務(wù)器負(fù)責(zé)實(shí)際文件系統(tǒng)的讀寫(xiě)操作以及存儲(chǔ)設(shè)備的連接，元數(shù)據(jù)服務(wù)器負(fù)責(zé)文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)、文件權(quán)限和文件的擴(kuò)展屬性以及維護(hù)整個(gè)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性和響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)把文件當(dāng)作由元數(shù)據(jù)服務(wù)器定位的對(duì)象，元數(shù)據(jù)服務(wù)器指導(dǎo)實(shí)際的文件I/O請(qǐng)求到存儲(chǔ)服務(wù)器，存儲(chǔ)服務(wù)器管理在基于對(duì)象的磁盤(pán)組上的物理存儲(chǔ)。由于采用元數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)相分離的技術(shù)，可以充分分離計(jì)算和存儲(chǔ)資源，使得客戶端計(jì)算機(jī)可以專注于用戶和應(yīng)用程序的請(qǐng)求；存儲(chǔ)服務(wù)器和元數(shù)據(jù)服務(wù)器專注于讀、傳輸和寫(xiě)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)服務(wù)器端的數(shù)據(jù)備份和存儲(chǔ)配置以及存儲(chǔ)服務(wù)器擴(kuò)充等操作不會(huì)影響到客戶端，存儲(chǔ)服務(wù)器和元數(shù)據(jù)服務(wù)器均不會(huì)成為性能瓶頸。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的全局命名空間為文件系統(tǒng)的所有客戶端提供了一個(gè)有效的全局唯一的目錄樹(shù)，并將數(shù)據(jù)條塊化，再把數(shù)據(jù)分配到各個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器上，提供了比傳統(tǒng)SAN的“塊共享”更為靈活的共享訪問(wèn)方式。全局目錄樹(shù)消除了在客戶端的配置信息，并且在配置信息更新時(shí)仍然保持有效。

對(duì)象存儲(chǔ)文件系統(tǒng)的核心是將數(shù)據(jù)通路(數(shù)據(jù)讀或?qū)?和控制通路(元數(shù)據(jù))分離，并且基于對(duì)象存儲(chǔ)設(shè)備(Object-based StorageDevice，OSD)構(gòu)建存儲(chǔ)系統(tǒng)，每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)設(shè)備具有一定的智能，能夠自動(dòng)管理其上的數(shù)據(jù)分布，對(duì)象存儲(chǔ)文件系統(tǒng)通常有以下幾部分組成:對(duì)象是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本單位，一個(gè)對(duì)象實(shí)際上就是文件的數(shù)據(jù)和一組屬性的組合，這些屬性可以定義基于文件的RAID參數(shù)、數(shù)據(jù)分布和服務(wù)質(zhì)量等，而傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)中用文件或塊作為基本的存儲(chǔ)單位，在塊存儲(chǔ)系統(tǒng)中還需要始終追蹤系統(tǒng)中每個(gè)塊的屬性，對(duì)象通過(guò)與存儲(chǔ)系統(tǒng)通信維護(hù)自己的屬性。

在實(shí)際方案實(shí)現(xiàn)中，根據(jù)業(yè)務(wù)需求和前述原則總共配置了7組服務(wù)器完成所有類型跨系統(tǒng)遷移／轉(zhuǎn)碼任務(wù)。下面以新聞遷移／轉(zhuǎn)碼服務(wù)器組為例說(shuō)明服務(wù)配置情況，該服務(wù)器組負(fù)責(zé)新聞在線存儲(chǔ)、媒資新聞在線存儲(chǔ)、媒資歷史資料庫(kù)、總編室節(jié)目備播庫(kù)、非新聞媒資在線存儲(chǔ)、媒資體育在線存儲(chǔ)之間的數(shù)據(jù)遷移，滿足新聞業(yè)務(wù)與其它應(yīng)用系統(tǒng)之間主要的跨系統(tǒng)媒體數(shù)據(jù)遷移／轉(zhuǎn)碼需求，高清圖像制播要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著高清直播網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)架構(gòu)技術(shù)的逐步提高，服務(wù)器的單機(jī)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而采用什么樣的網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)將直接影響到播出的安全。視頻服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用逐漸擴(kuò)大，系統(tǒng)規(guī)模也越來(lái)越復(fù)雜。不管是SAN存儲(chǔ)管理，還是數(shù)據(jù)通訊和傳輸.都需要安全穩(wěn)定的系統(tǒng)來(lái)控制，而視頻服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性必然帶來(lái)系統(tǒng)管理負(fù)荷的增加。如何降低系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要安全性考慮，系統(tǒng)管理的分散設(shè)計(jì)成為降低系統(tǒng)負(fù)荷.提高安全性的必然選擇，而現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)完全可以滿足這樣的需求，實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)分散管理的模式。

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[3]姜康寧，時(shí)成閣.網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)導(dǎo)論[M].北京:清華大學(xué)出版社，2007，7.