電視制播系統(tǒng)中的存儲(chǔ)及存儲(chǔ)管理技術(shù)分析

陳旭

摘 要：在當(dāng)今的電視制播系統(tǒng)當(dāng)中，存儲(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作為電視制播系統(tǒng)關(guān)鍵的重要平臺(tái)，性能優(yōu)劣則會(huì)對(duì)整個(gè)電視制播系統(tǒng)造成直接影響?；诖?，文章針對(duì)電視制播系統(tǒng)中的存儲(chǔ)及存儲(chǔ)管理技術(shù)進(jìn)行具體分析。

關(guān)鍵詞：電視制播系統(tǒng)；存儲(chǔ)；管理技術(shù)

電視制播系統(tǒng)中的存儲(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)作為核心平臺(tái)，對(duì)其存儲(chǔ)容量以及數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)、傳輸、管理等性能有著非常高的要求，其綜合性能的優(yōu)劣對(duì)整個(gè)制播系統(tǒng)有著直接影響。在當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代中，存儲(chǔ)技術(shù)也主要分為直接附加存儲(chǔ)（Direct Attached Storage，DAS）、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（Network Attached Storage，NAS）與存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Aera Network，SAN）3種，不同存儲(chǔ)技術(shù)有著不同的特點(diǎn)與技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在電視制播系統(tǒng)的具體存儲(chǔ)管理方案設(shè)計(jì)中，有其各自的用武之地。

1 電視制播系統(tǒng)中的存儲(chǔ)技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 DAS存儲(chǔ)技術(shù)

DAS大多應(yīng)用于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，所有工作都基于服務(wù)器，外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備直接與內(nèi)部總線(xiàn)掛接，存儲(chǔ)系統(tǒng)同樣是服務(wù)器的重要組成，服務(wù)器需要完成應(yīng)用服務(wù)與文件服務(wù)，通過(guò)同一服務(wù)器處理客戶(hù)機(jī)的服務(wù)請(qǐng)求與數(shù)據(jù)的出入[1]。

正因?yàn)镈AS的所有訪(fǎng)問(wèn)工作都需要經(jīng)由服務(wù)器完成，因此，在用戶(hù)量激增或者是服務(wù)器處于滿(mǎn)載狀態(tài)時(shí)，其響應(yīng)速度則難以跟上，會(huì)出現(xiàn)不同程度的延遲與傳輸速率下降，即便是帶寬充足的情況下，還是會(huì)受到服務(wù)器的限制。

1.2 NAS存儲(chǔ)技術(shù)

NAS主要利用專(zhuān)屬文件服務(wù)器對(duì)文件存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行管理。NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠按照應(yīng)用服務(wù)器或是客戶(hù)機(jī)的命令去實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)在文件的管理工作。一般來(lái)講NAS采用UDP/IP或TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化，可在異構(gòu)服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

NAS所應(yīng)用的是直接針對(duì)用戶(hù)制作且是專(zhuān)屬于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的簡(jiǎn)便化操作系統(tǒng)，將與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接的協(xié)議內(nèi)置在了系統(tǒng)當(dāng)中，所以NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理與設(shè)置都非常方便，是一款即插即用型的產(chǎn)品。所以，相對(duì)來(lái)講NAS的成本經(jīng)濟(jì)且方便管理，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1.3 SAN存儲(chǔ)技術(shù)

SAN將存儲(chǔ)器與網(wǎng)絡(luò)工作站節(jié)點(diǎn)直接相連，有著高速的訪(fǎng)問(wèn)效率。借助于光纖將服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行相連，實(shí)現(xiàn)更高吞吐量、更遠(yuǎn)距離以及更高穩(wěn)定性的連通[2]。SAN的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模式可為交換式，也可為共享式。

SAN存儲(chǔ)技術(shù)有著更高的拓展性能、訪(fǎng)問(wèn)速度與處理效率。正因?yàn)镾AN應(yīng)用的是網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，服務(wù)器能夠訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中的所有存儲(chǔ)設(shè)備，所以用戶(hù)可根據(jù)需求隨意添加磁盤(pán)陣列、帶庫(kù)以及服務(wù)器等存儲(chǔ)設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)客戶(hù)想要的存儲(chǔ)空間與處理能力。此外，SAN存儲(chǔ)技術(shù)還具有專(zhuān)門(mén)用于大體量數(shù)據(jù)傳送而制作的光纖通道（Fibre Channel）技術(shù)，現(xiàn)如今光纖傳輸速率不斷提升，SAN的數(shù)據(jù)傳輸速度與處理性能也提升到了更高層次。

1.4 NAS+SAN存儲(chǔ)技術(shù)

由于NAS與SAN都有各自的優(yōu)劣勢(shì)，并且這兩項(xiàng)存儲(chǔ)技術(shù)可進(jìn)行相互彌補(bǔ)，因此，在具體應(yīng)用當(dāng)中經(jīng)常將兩者置于同個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，所以也就存在了NAS+SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)。該存儲(chǔ)系統(tǒng)的前端為部分NAS Head與采用SAN存儲(chǔ)設(shè)備的服務(wù)器，NAS HeadDiU主要支持NFS和CIFS協(xié)議接口與管理服務(wù)。不過(guò)，其中的NAS存儲(chǔ)系統(tǒng)與傳統(tǒng)相比有所不同，該系統(tǒng)的NAS Head使用的并非本地存儲(chǔ)設(shè)備，而改用SAN存儲(chǔ)設(shè)備主要對(duì)外提供文件服務(wù)。以?xún)煞N存儲(chǔ)技術(shù)的融合，通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)有效改善了NAS和SAN系統(tǒng)在存儲(chǔ)設(shè)備級(jí)方面的共享難題，不過(guò)在文件級(jí)的共享方面仍然有著和傳統(tǒng)NAS系統(tǒng)同樣的可擴(kuò)展性難題。

NAS+SAN融合了兩種存儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有效得到了互補(bǔ)。采取NAS Head作為NAS服務(wù)器的控制端，能夠直接或是利用SAN的Fibre Channel與后端存儲(chǔ)系統(tǒng)相連，因此，也就不需要依附于服務(wù)器內(nèi)部存儲(chǔ)，有效支持了更高性能、更大容量以及更高可靠性的存儲(chǔ)后端[3]。如此一來(lái)，NAS+SAN的解決方案將用戶(hù)原先投資在企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)或是SAN存儲(chǔ)設(shè)備方面的實(shí)效延續(xù)發(fā)揮，通過(guò)引入經(jīng)濟(jì)合理的以太網(wǎng)去實(shí)現(xiàn)更高可擴(kuò)展性的文件訪(fǎng)問(wèn)功能。這種采用NAS Head的解決方案，有效盤(pán)活了規(guī)劃存儲(chǔ)增長(zhǎng)，很大程度上提高了存儲(chǔ)系統(tǒng)的利用效率，同樣有效發(fā)揮出存儲(chǔ)系統(tǒng)與存儲(chǔ)管理軟件的重要作用，并且提高了數(shù)據(jù)管理的便捷性以及數(shù)據(jù)的自我保護(hù)性能，進(jìn)而大幅縮減成本投入。

在非編網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中，大量采用了NAS+SAN的解決方案，不僅能夠?yàn)槟壳暗母咝阅苡锌üぷ髡尽⒑铣晒ぷ髡镜忍峁┘夹g(shù)服務(wù)，同樣也能夠支持今后HDV等高清軟件應(yīng)用。現(xiàn)如今，CPU+GPU技術(shù)在非編網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸廣泛，非編軟件也逐漸減小了對(duì)硬件板卡的依賴(lài)程度，再加上對(duì)本地緩存的高效應(yīng)用，其正常運(yùn)行對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求不再像以前那么高，所以成本較高的FC設(shè)備則逐漸會(huì)被IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備替代，以此來(lái)服務(wù)于無(wú)卡的非編應(yīng)用。在NAS+SAN的存儲(chǔ)方案當(dāng)中，采用FC-SAN的存儲(chǔ)當(dāng)作NAS矩陣的后臺(tái)存儲(chǔ)，利用存儲(chǔ)對(duì)共享軟件進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，能夠促使眾多NAS Head組成NAS存儲(chǔ)池，進(jìn)而與無(wú)卡非編等應(yīng)用的需求相符，實(shí)現(xiàn)了利用有限存儲(chǔ)帶寬服務(wù)于大量客戶(hù)端的目標(biāo)。

1.5 iSCSI存儲(chǔ)技術(shù)

iSCSI也即為互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口，該存儲(chǔ)系統(tǒng)主要是利用IP網(wǎng)絡(luò)，把SCSI塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)封包的傳輸協(xié)議形式，此協(xié)議主要支持服務(wù)器（Initiator）、存儲(chǔ)設(shè)備（Target）以及協(xié)議傳輸網(wǎng)關(guān)設(shè)備。iSCSI與NAS同樣是利用IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，不過(guò)iSCSI的數(shù)據(jù)存取方式方面所采取的塊協(xié)議（ Block Protocal）卻與NAS不一樣，與FC-SAN相同，實(shí)際上iSCSI也屬于SAN大家族中的成員[4]。

正因?yàn)閕SCSI存儲(chǔ)技術(shù)綜合了SCSI、以太網(wǎng)以及TCP/IP等相關(guān)技術(shù)，因此，所有支持iSCSI技術(shù)的服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備，均可以與IP交換機(jī)以及路由器進(jìn)行相連，有著開(kāi)放性強(qiáng)、容量大、可靠性高以及傳輸速率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)需在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸大規(guī)模數(shù)據(jù)的應(yīng)用情況最為適宜。然而，iSCSI存儲(chǔ)系統(tǒng)有一定的單點(diǎn)障礙，并且系統(tǒng)的組建與投入成本偏高。

2 電視制播系統(tǒng)中的存儲(chǔ)管理方案設(shè)計(jì)

對(duì)于電視臺(tái)的制播系統(tǒng)而言，不僅僅要能夠滿(mǎn)足正常的工作運(yùn)轉(zhuǎn)所需，還應(yīng)在此基礎(chǔ)上去盡量節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)回報(bào)效益最大化，因此，在電視臺(tái)的各個(gè)制播環(huán)節(jié)應(yīng)用存儲(chǔ)管理技術(shù)時(shí)，要進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，規(guī)劃出可行性的方案。

具體來(lái)講，可分為以下幾點(diǎn)：（l）針對(duì)電視臺(tái)的大制作網(wǎng)絡(luò)以及大媒體資產(chǎn)，筆者建議運(yùn)用SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，憑借該存儲(chǔ)技術(shù)的高可靠性與高性能，可滿(mǎn)足絕大多數(shù)的工作需求，尤其是由于數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)而產(chǎn)生的高帶寬要求。（2）針對(duì)于偏小型的制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及部門(mén)級(jí)別的小型媒體資產(chǎn)系統(tǒng)，筆者建議運(yùn)用iSCSI-SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，該存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)同樣能夠滿(mǎn)足較高的帶寬要求，但成本更低。（3）針對(duì)硬盤(pán)播出系統(tǒng)，筆者建議運(yùn)用DAS存儲(chǔ)技術(shù)，在容錯(cuò)方案方面，由于該播出系統(tǒng)大多采用的是雙機(jī)鏡像方式，鏡像服務(wù)器與播出服務(wù)器都有著各自的存儲(chǔ)系統(tǒng)，因此，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)系統(tǒng)上關(guān)于數(shù)據(jù)的進(jìn)項(xiàng)。（4）針對(duì)節(jié)目的包裝網(wǎng)絡(luò)，筆者建議運(yùn)用NAS存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)閷?duì)于電視臺(tái)的節(jié)目包裝系統(tǒng)而言，一般其規(guī)模不會(huì)很大，對(duì)時(shí)效性的要求也不高，但主要強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)共享性要非常高，然而目前的電視臺(tái)包裝設(shè)備有著非常多的操作系統(tǒng)平臺(tái)，比較普遍的設(shè)備系統(tǒng)為Windows系統(tǒng)、Apple系統(tǒng)、Unix系統(tǒng)以及Linux系統(tǒng)，而NAS存儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就在于即便是異構(gòu)操作系統(tǒng)平臺(tái)，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)高效的文件共享[5]。（5）針對(duì)欄目級(jí)別的小型制作網(wǎng)絡(luò)，筆者建議運(yùn)用DAS存儲(chǔ)技術(shù)，以成為低廉的成本去獲取較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

由此可見(jiàn)，DAS，NAS以及SAN存儲(chǔ)技術(shù)都有著各自的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，而具體應(yīng)用到電視制播系統(tǒng)當(dāng)中則需充分結(jié)合應(yīng)用環(huán)節(jié)的自身特點(diǎn)，去選擇相適應(yīng)的存儲(chǔ)管理方案，以最優(yōu)化設(shè)計(jì)去實(shí)現(xiàn)最高資源效益。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前電視臺(tái)的節(jié)目生產(chǎn)主要是對(duì)視頻音頻流進(jìn)行采集、編制與播出，其制播系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬與傳輸速率的需求非常高。不過(guò)電視臺(tái)對(duì)于視頻音頻的處理均相對(duì)集中，通常都無(wú)需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程處理。因此，核心存儲(chǔ)通?？蛇x用FC-SAN的存儲(chǔ)系統(tǒng)，邊緣存儲(chǔ)則可采用iSCSI或者NAS Head存儲(chǔ)技術(shù)去構(gòu)建二級(jí)存儲(chǔ)。此外，采用NAS+NAS方案去構(gòu)建CPU+GPU網(wǎng)絡(luò)，能夠節(jié)省成本，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源，同原來(lái)的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)結(jié)合更為密切，是進(jìn)行電視制播系統(tǒng)存儲(chǔ)管理的有效解決方案。當(dāng)前，iSCSI作為未來(lái)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，隨著技術(shù)的愈發(fā)成熟，也會(huì)在電視制播系統(tǒng)中應(yīng)用更為廣泛。

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