淺析存儲(chǔ)系統(tǒng)在電視播出系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳海霞

（撫順廣播電視臺(tái)，遼寧 撫順 113000）

日新月異的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)越來越多地被應(yīng)用于各行各業(yè)，并且起到了舉足輕重的作用。如今全國(guó)各地各級(jí)別的電視臺(tái)也不同程度地將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了大量的信息采集、編輯、存儲(chǔ)、調(diào)用的工作中。所以，大型信息系統(tǒng)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)就要有一定的要求和作用。本文通過存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展歷程及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不同作用，結(jié)合本臺(tái)實(shí)際應(yīng)用及其在播出系統(tǒng)的重要作用，闡述了本人對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的初淺認(rèn)識(shí)。

1 存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展歷程

自1978 年，分級(jí)存儲(chǔ)管理首先應(yīng)用于IBM 的大型機(jī)系統(tǒng)，將離線存儲(chǔ)與在線存儲(chǔ)融合在一起，實(shí)現(xiàn)了最初級(jí)的磁盤常用數(shù)據(jù)在分級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的自動(dòng)遷移與調(diào)用技術(shù)。1987年，Nearline 系統(tǒng)機(jī)械化磁帶庫(kù)的推出，光纖通道（FC）技術(shù)的發(fā)展，奠定了存儲(chǔ)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)。1994 年，第一個(gè)光纖通道存儲(chǔ)局域網(wǎng)開始應(yīng)用，解決了服務(wù)器內(nèi)部與磁盤陣列的整合問題，并將IT 架構(gòu)的核心從服務(wù)器轉(zhuǎn)變到了存儲(chǔ)上。隨著存儲(chǔ)設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求和發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)今的存儲(chǔ)方式有4 種類型：（1）磁盤陣列；（2）網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)；（3）內(nèi)置硬盤；（4）對(duì)象存儲(chǔ)。按照行業(yè)需求的不同，各種類型的運(yùn)用也就不同。對(duì)電視臺(tái)播出系統(tǒng)的技術(shù)要求來說，網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)更適合于此行業(yè)的應(yīng)用。

電視播出系統(tǒng)有節(jié)目遷移系統(tǒng)、播出控制系統(tǒng)、視頻服務(wù)器系統(tǒng)、播出上載系統(tǒng)、文件檢測(cè)系統(tǒng)、二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)字幕系統(tǒng)等多個(gè)功能模塊構(gòu)成。其中二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)是屬于級(jí)別較高的重要系統(tǒng)，它完成了生產(chǎn)存儲(chǔ)板塊到播出控制系統(tǒng)的互聯(lián)和待播內(nèi)容的整理備份，是播出系統(tǒng)與制作網(wǎng)的連接和數(shù)據(jù)共享的一個(gè)通道，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的開放和大部分節(jié)目的文件化、數(shù)據(jù)化傳輸。所以，存儲(chǔ)系統(tǒng)就要具有大容量、高混合讀寫帶寬、完備的冗余技術(shù)、多協(xié)議支持和高等級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)等要求。

2 存儲(chǔ)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)差異

從總體上看，大型信息系統(tǒng)可以根據(jù)服務(wù)器與存儲(chǔ)系統(tǒng)的連接方式分為主機(jī)/服務(wù)器中心模式和存儲(chǔ)中心模式。

（1）主機(jī)/服務(wù)器中心模式是一種傳統(tǒng)的系統(tǒng)模式，就是建立一個(gè)以主機(jī)/服務(wù)器為中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)，所有的擴(kuò)展動(dòng)作都是在這個(gè)主機(jī)/服務(wù)器上接入的。我臺(tái)在2005 年對(duì)機(jī)房進(jìn)行了首次升級(jí)改造，存儲(chǔ)系統(tǒng)采用的就是這種存儲(chǔ)模式。在單位資金短缺、節(jié)目種類不夠豐富的情況下，播出系統(tǒng)的技術(shù)要求還不能達(dá)到先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)。我臺(tái)當(dāng)時(shí)實(shí)現(xiàn)了盤帶混播半自動(dòng)播出方式，承載著3 個(gè)標(biāo)清頻道的播出。在主備服務(wù)器的基礎(chǔ)上，連接了3 臺(tái)播出服務(wù)器互為備份。由于電視劇和自制節(jié)目還是采用帶播方式，新聞?lì)惞?jié)目采取上載方式每日更新替換，所以服務(wù)器只存儲(chǔ)一些小文件素材。這種服務(wù)器采用的DAS 直連方式，存儲(chǔ)容量達(dá)到了10T 的標(biāo)準(zhǔn)，完全可以應(yīng)對(duì)三個(gè)頻道的播出任務(wù)。達(dá)到了存儲(chǔ)空間的擴(kuò)展和高性能傳輸?shù)囊?。但是，在這種模式中，存儲(chǔ)系統(tǒng)是服務(wù)器的一部分，服務(wù)器不僅承擔(dān)著工作站的應(yīng)用程序服務(wù)，還要承擔(dān)文件服務(wù)。執(zhí)行用戶的應(yīng)用程序和共享數(shù)據(jù)的管理、接收和發(fā)送均有同一服務(wù)器進(jìn)行處理。這種方式的數(shù)據(jù)備份基本占用主機(jī)服務(wù)器的20%～30%。當(dāng)用戶數(shù)量增加或服務(wù)器正在服務(wù)時(shí)，其響應(yīng)將變慢，即使網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠的時(shí)候，服務(wù)器的狀態(tài)也將是一種瓶頸狀態(tài)。存儲(chǔ)器和服務(wù)器的功能應(yīng)用都將受到限制，一旦服務(wù)器出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)，不能繼續(xù)各項(xiàng)播出任務(wù)，對(duì)播出系統(tǒng)的安全性和擴(kuò)展性沒有更好的技術(shù)支持。

（2）存儲(chǔ)中心模式則是以存儲(chǔ)設(shè)備為系統(tǒng)的中心，通過增加服務(wù)器的方式增加系統(tǒng)的處理能力，可以比較靈活地根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)充。存儲(chǔ)中心模式有SAN 和NAS 兩種結(jié)構(gòu)。結(jié)合我臺(tái)實(shí)際，這里要闡述的是NAS 結(jié)構(gòu)。NAS（Network Attached storage），即附屬于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。專用的存儲(chǔ)器只負(fù)責(zé)存儲(chǔ)的管理，簡(jiǎn)化了服務(wù)器的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、文件系統(tǒng)等設(shè)計(jì)，去除了其中的冗余成分，實(shí)現(xiàn)了將文件服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器分開操作。將存儲(chǔ)設(shè)備與服務(wù)器連接在局域網(wǎng)上，使用TCP/IP 等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換與管理。這樣，應(yīng)用服務(wù)器將不用再進(jìn)行管理文件的操作，當(dāng)存儲(chǔ)設(shè)備更新或出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器仍然可以繼續(xù)工作，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3 存儲(chǔ)系統(tǒng)在我臺(tái)播出系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

隨著人們精神文明建設(shè)的提高，電視節(jié)目?jī)?nèi)容日漸豐富的趨勢(shì)，2013 年，我臺(tái)進(jìn)行了二次播出系統(tǒng)升級(jí)改造。根據(jù)我臺(tái)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)狀況及技術(shù)發(fā)展水平，對(duì)播出平臺(tái)的建設(shè)規(guī)劃，嚴(yán)格按照安全穩(wěn)定性原則、先進(jìn)性原則和實(shí)用性原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要提供一款高性能、高容量、高可靠的存儲(chǔ)解決方案，以滿足電視臺(tái)對(duì)高帶寬I/O 的特殊應(yīng)用要求，并可實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)展和簡(jiǎn)化的存儲(chǔ)管理。做到支持播出節(jié)目的調(diào)度和遷移策略，以節(jié)目單為核心進(jìn)行節(jié)目調(diào)度，可以自動(dòng)或手動(dòng)生成遷移任務(wù)，由遷移執(zhí)行模塊完成遷移。內(nèi)容管理接口服務(wù)，提供節(jié)目入庫(kù)功能，能接收外部系統(tǒng)遷移的素材，同時(shí)也支持將素材遷移到外部系統(tǒng)。對(duì)遷移狀態(tài)能實(shí)時(shí)有效地進(jìn)行管理。提供審看以及播出素材的遷移和刪除工作，同時(shí)提供對(duì)素材的上載、播出、遷移等相關(guān)信息的統(tǒng)計(jì)功能。

所以，采用高安全穩(wěn)定性的存儲(chǔ)設(shè)備是播出系統(tǒng)建設(shè)成功后長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。電視臺(tái)的非編制作網(wǎng)、媒資網(wǎng)、廣告包裝網(wǎng)的備播成片素材文件都是通過全臺(tái)網(wǎng)主干平臺(tái)的安全通道先遷移到播出系統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，然后再遷移到高標(biāo)清主、備、第三備視頻服務(wù)器中待播。

我臺(tái)這次升級(jí)改造采用的是大洋公司的DMS 105 G3 存儲(chǔ)體，是基于NAS 架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)，配置由Windows 2003+SQL 2005+16 塊存儲(chǔ)盤構(gòu)成的一體的可靠大容量網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)。DMS 存儲(chǔ)體劃分為兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域：接口緩存區(qū)和備播緩存區(qū)。

接口緩存區(qū)是外部系統(tǒng)節(jié)目文件傳輸至播出系統(tǒng)的過渡區(qū)域，所有進(jìn)入播出系統(tǒng)的節(jié)目文件在接口緩存區(qū)域等待進(jìn)行符合性和質(zhì)量性審核，不符合規(guī)格的文件直接刪除。

備播緩存區(qū)是只有符合遷移策略且通過MDS 校驗(yàn)、技審及人工復(fù)審的節(jié)目文件，才能夠進(jìn)入備播緩存區(qū)，因此備播緩存區(qū)定位為合格的待播節(jié)目存儲(chǔ)區(qū)。

存儲(chǔ)系統(tǒng)采用16 塊2TB SATA 硬盤，物理容量32T，經(jīng)過RAID5 操作后，實(shí)用容量24T、可存儲(chǔ)高標(biāo)清素材時(shí)長(zhǎng)約為6900 小時(shí)，足以保證本臺(tái)四個(gè)頻道高性能的存儲(chǔ)要求。前15 日起至開播前2 小時(shí)，播出系統(tǒng)按照播出節(jié)目單從媒資系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)目備播，該階段實(shí)現(xiàn)節(jié)目文件從媒資系統(tǒng)備播庫(kù)，遷移到播出二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的流程。存儲(chǔ)業(yè)務(wù)量計(jì)算：素材碼率8Mbps，采用NAS 架構(gòu)存儲(chǔ)體。涉及共用存儲(chǔ)體（備播緩存+接口緩存）的遷移業(yè)務(wù)包含下面幾種：技審讀共用存儲(chǔ)體；人工復(fù)審讀共用存儲(chǔ)體；視頻服務(wù)器讀共用存儲(chǔ)體；上載服務(wù)器寫共用存儲(chǔ)體。存儲(chǔ)體配置帶寬為300MB/S。

這樣的存儲(chǔ)體結(jié)構(gòu)既是開放、通用、支持標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)，又具備了可用性高且安全、易管理并兼容性高、高性能、可擴(kuò)展的要求。

4 存儲(chǔ)系統(tǒng)的重要性

在電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)中，存儲(chǔ)技術(shù)至關(guān)重要，是電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能以及系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行。存儲(chǔ)系統(tǒng)是播出系統(tǒng)與臺(tái)內(nèi)各子網(wǎng)互聯(lián)的關(guān)鍵設(shè)備，不僅是播出系統(tǒng)視頻服務(wù)器在線存儲(chǔ)的近線擴(kuò)展，而且是播出系統(tǒng)與相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)的備播緩沖存儲(chǔ)體，擔(dān)負(fù)著播控系統(tǒng)中大容量視音頻素材的存儲(chǔ)以及其他存儲(chǔ)系統(tǒng)—媒資系統(tǒng)、非編存儲(chǔ)系統(tǒng)、廣告包裝網(wǎng)的備播成片素材文件交換的任務(wù)，以及備播與播出業(yè)務(wù)流程中節(jié)目素材文件存儲(chǔ)，整備遷移、自動(dòng)技審、重播歸檔的核心設(shè)備。因視頻服務(wù)器的存儲(chǔ)空間有限，而大量的高碼率視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理都需要存儲(chǔ)系統(tǒng)來承載，因此，必須采用高速大容量硬盤，同時(shí)采取RAID 技術(shù)保證安全，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行控制管理，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的可用性和系統(tǒng)的安全性。二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)擴(kuò)大了服務(wù)器的外部存儲(chǔ)，不占用服務(wù)器系統(tǒng)資源和帶寬，是正常播出流程中節(jié)目素材文件中轉(zhuǎn)、存儲(chǔ)、分發(fā)的重要環(huán)節(jié)。一個(gè)完善成熟的存儲(chǔ)系統(tǒng)，是安全高效播出的基本保障。只有最大程度地保證系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)、安全訪問及安全調(diào)用，才能從根本上解決播出系統(tǒng)面臨的安全性問題，從而保障播出系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行。所以，存儲(chǔ)系統(tǒng)的建立既降低了硬盤費(fèi)用成本，又解決了多頻道資源共享問題，提高了播出系統(tǒng)的整體安全性和靈活性，對(duì)播出系統(tǒng)的安全性起到了決定性作用。