IP-SAN網(wǎng)絡(luò)帶寬性能分析

張衛(wèi)年

（作者單位：揚州廣播電視傳媒集團）

IP-SAN網(wǎng)絡(luò)帶寬性能分析

張衛(wèi)年

（作者單位：揚州廣播電視傳媒集團）

IP-SAN制作網(wǎng)絡(luò)具有低成本、易維護、安全性高等特性，但由于是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，管理數(shù)據(jù)和視音頻數(shù)據(jù)都在單網(wǎng)架構(gòu)傳輸，由于電視節(jié)目制作的大文件性，要求網(wǎng)絡(luò)具有一定的帶寬，這樣才能滿足視頻制作的要求。所以網(wǎng)絡(luò)的帶寬性能顯得尤為重要。但是有時遇到建設(shè)成的IP-SAN網(wǎng)絡(luò)在使用時，非編工作站端出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，不能滿足制作需求。是什么原因?qū)е戮W(wǎng)絡(luò)的帶寬性能下降？而網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸在哪？本文對這些問題進行探討。

IP-SAN制作；陣列；帶寬性能

在電視非線性制作網(wǎng)絡(luò)中，由于電視畫面的數(shù)據(jù)文件具有大文件的特性，所以在以前的非編網(wǎng)絡(luò)中的主要是以光纖網(wǎng)絡(luò)來達到大文件的實時傳輸。由于光纖設(shè)備價格昂貴，所以逐漸被IP-SAN架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)來代替。由于一開始在使用過程中出現(xiàn)了實測帶寬達不到設(shè)計帶寬的問題，為了找到出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在就揚州電視臺IP-SAN網(wǎng)絡(luò)的帶寬性能做具體分析。

1 IP-SAN網(wǎng)絡(luò)的帶寬性分析

首先，簡單介紹揚州電視臺制作網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)：揚州電視臺3號制作網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用流行的IPSAN結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備由中心在線存儲子系統(tǒng)DMS220A-D；以太網(wǎng)交換機采用兩臺CISCO-3750；服務(wù)器部分由4臺DELL-2850構(gòu)成，其中2臺DELL-2850服務(wù)器作為MDC服務(wù)器運行SANergy管理軟件，采用MSCS實現(xiàn)MDC服務(wù)器高可用、熱備切換；2臺DELL-2850服務(wù)器 作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Legato AAM解決方案實現(xiàn)雙機容錯和服務(wù)器集群。數(shù)據(jù)庫軟件采用SQL2000。有卡工作站采用大洋自產(chǎn)的紅橋II代卡。

在正常情況下，根據(jù)DMS220A-D的性能，系統(tǒng)的設(shè)計帶寬應(yīng)該為170 Mbit/s（具體帶寬占用情況為：13臺有卡站，有卡采集一般采用dv25格式，一軌視頻就是25 Mbps(25 Mbit/s)，一般編輯軌道以4軌道來算，實時視頻占用帶寬為：25÷8×4×13=162.5 M bit/s,還有音頻、10臺無卡占、3臺配音以及控制命令消耗等，共計約170 Mbit/s）以內(nèi)，但在實際使用時，通過多臺工作站同時讀寫，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的帶寬僅為100 Mbit/s左右時，圖象已經(jīng)出現(xiàn)停頓等現(xiàn)象，不能滿足設(shè)計需求。

2 整個網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸

IP SAN即通過IP 網(wǎng)絡(luò)，將SCSI 區(qū)塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)封包的一種傳輸標(biāo)準(zhǔn)，它通過IP 網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)存取方式上，則采用與FC-SAN 相同的Block Protocol 協(xié)議。使用的軟件是ISCSI Initiato。通過分析，ISCSI Initiator軟件的額外開銷很少，所以數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換的軟件不是系統(tǒng)帶寬的瓶頸。

每個工作站的都是千兆以太網(wǎng)接口，我們在實際應(yīng)用中一般不會超過5層，每層是25 Mbps的流量（實際測試時一般不超過3層，每層是50 Mbit/s的流量），可以計算出工作站的讀寫最大帶寬為50÷8×3=18.75 Mbit/s，遠遠小于工作站網(wǎng)卡帶寬1 000 Mbit/s÷8×0.6=75 Mbit/ s,其中的0.6為網(wǎng)卡實際使用時效率的因子?？梢钥闯龉ぷ髡揪W(wǎng)卡不是帶寬瓶頸。

視音頻數(shù)據(jù)在得到工作站的調(diào)用請求或?qū)懭胝埱髸r，還必須通過物理通道——交換機，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)是采用2臺CISCO3750G-48TS作為以太網(wǎng)的核心交換層。交換機之間采用堆疊技術(shù)相連，背板的交換率達到32 Gbps，包交換率為35.7 Mpps，也就是285.6 Mbit/s（1pps=64bitps）?？梢哉J(rèn)為交換機不是系統(tǒng)帶寬的頻頸。

那么系統(tǒng)帶寬的瓶頸究竟在哪兒呢？最有可能是ISCSI協(xié)議和在線存儲子系統(tǒng)DMS220A-D。我們知道，IP-SAN的核心技術(shù)是ISCSI協(xié)議，該協(xié)議在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上比較簡單，該協(xié)議只需要將傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中的TCP/IP與SCSI命令分離或合并，效率很高，應(yīng)該不會成為瓶頸。最終我的目標(biāo)盯上了在線存儲子系統(tǒng)DMS220A-D，由于該存儲子系統(tǒng)是大洋Super Micro控制器用SCISI線和SATA硬盤連接，不是以前在FC-SAN中常用的控制器用銅芯線和SCISI硬盤連接，SATA硬盤和SCISI硬盤在性能上還是有差距的，SATA規(guī)范將硬盤的外部傳輸速率理論值提高到了150 MB/s，SCSI目前最高的水平是320 MB/s，可以認(rèn)為是硬盤的速度和raid的配置不當(dāng)是導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶寬性能的下降的主要原因。

通過摸索，我們最終把DMS 220A-D陣列有兩個盤陣分別做了以下的RAID方式為；在第一個盤陣的設(shè)置中，選擇第一塊和第二塊磁盤做了一個RAID1作為一個LUN，用作MDC的心跳盤，第3～14塊共12塊磁盤，做了RAID5，作為一個大的RAID5組，在其中劃分了兩個大小相等的分區(qū)，分別作為了第二和第三個LUN，第15塊作為第四個LUN，剩下的第十六塊盤，作為全局的熱備盤。在第二個盤陣的設(shè)置中，我們選擇第一塊至第14塊共14塊盤做了RAID5，在此RAID組中劃分了兩個大小相等的兩個分區(qū)，作為第一和第二個LUN。第15塊單盤作為第二個盤陣的第三個LUN，剩下的第十六塊，作為全局的熱備盤。經(jīng)過這樣的設(shè)置后，DMS 220A-D陣列的性能達到設(shè)計的系統(tǒng)帶寬170 Mbit/s。

3 結(jié)論

IP-SAN是由多個部分組成，協(xié)作完成提供系統(tǒng)帶寬，分析系統(tǒng)帶寬瓶頸，有助于理解整制作網(wǎng)絡(luò)的各部分的性能參數(shù)；通過上面的分析發(fā)現(xiàn)：由于IPSAN設(shè)計的優(yōu)越性，網(wǎng)絡(luò)由于單塊硬盤的讀寫能力是一定的，通過合理配置磁盤raid，可以發(fā)揮多塊硬盤的并發(fā)能力，克服短板，滿足視頻制作的需求。