數(shù)字視頻在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

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1、數(shù)字視頻在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 河南電視臺都市頻道技術(shù)部 王虎 2005年中南地區(qū)電視技術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文二等獎(jiǎng) 簡介 本文通過分析數(shù)字視頻在線存儲的相關(guān)技術(shù)

2、，分別從在線存儲的模式、存儲容量、讀寫帶寬、高可用性和磁盤分區(qū)等五個(gè)方面詳細(xì)分析了在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并結(jié)合河南電視臺都市頻道節(jié)目制作網(wǎng)的在線存儲設(shè)計(jì)來說明在線存儲設(shè)計(jì)的優(yōu)化方式及步驟 關(guān)鍵字 數(shù)字視頻 在線存儲 優(yōu)化設(shè)計(jì) 一、前言 在廣播電視領(lǐng)域，過去、現(xiàn)在，還是將來，存儲都是人們在討論的一個(gè)永恒不變的話題。因?yàn)槲覀冎溃瑹o論是使用傳統(tǒng)錄放機(jī)進(jìn)行一對一或多對一的節(jié)目編輯、還是使用非線性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行非線性編輯，我們操作的對象都是媒體數(shù)據(jù)，而這些媒體數(shù)據(jù)都離不開存儲，所以說存儲是整個(gè)系統(tǒng)的核心，這里所說的存儲指的是在線存儲。然而在線存儲不單純是服務(wù)器主機(jī)內(nèi)配置幾塊硬盤，或者是主機(jī)通過SC

3、SI數(shù)據(jù)線連接一個(gè)硬盤陣列。而其應(yīng)該是一個(gè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，有很多相關(guān)因素和技術(shù)存在，比如存儲模式、存儲容量、讀寫帶寬、高可用性、可擴(kuò)展性、可管理性等等。 針對這些情況，優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)字視頻在線存儲已經(jīng)是很多電視臺需要考慮的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。 二、在線存儲優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 （一）在線存儲模式的優(yōu)化設(shè)計(jì) 目前磁盤存儲市場上，存儲分類（如下表一）根據(jù)服務(wù)器類型分為：封閉系統(tǒng)的存儲和開放系統(tǒng)的存儲。封閉系統(tǒng)主要指大型機(jī)，比如AS400等服務(wù)器。開放系統(tǒng)指基于包括Windows、UNIX、Linux等操作系統(tǒng)的服務(wù)器；開放系統(tǒng)的存儲又分為：內(nèi)置存儲和外掛存儲；開放系統(tǒng)的外掛存儲根據(jù)連接的方式分為

4、：直連式存儲（Direct-Attached Storage，簡稱DAS）和網(wǎng)絡(luò)化存儲（Fabric-Attached Storage，簡稱FAS）；開放系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化存儲根據(jù)傳輸協(xié)議又分為：網(wǎng)絡(luò)接入存儲（Network-Attached Storage，簡稱NAS）和存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，簡稱SAN）。 表一：目前磁盤市場的存儲分類 電視臺的非線網(wǎng)絡(luò)用到的存儲基本上都是屬于開放系統(tǒng)的存儲，所以對于封閉系統(tǒng)的存儲，在這里就不加以說明和比較。 從表一中我們可以看出，開放系統(tǒng)的存儲又分為內(nèi)置存儲和外掛存儲。內(nèi)置存儲就是我們通常說的在主機(jī)內(nèi)插入一塊或幾

5、塊硬盤。 這種存儲的缺點(diǎn)很明顯，一是由于機(jī)箱空間的限制，不能插入更多的硬盤，這樣在存儲容量上就不能滿足工作的需要；另外就是機(jī)箱內(nèi)沒有專門的通風(fēng)設(shè)施，硬盤的工作環(huán)境惡劣。所以數(shù)字視頻的存儲一般也不采用內(nèi)置存儲模式。 目前，數(shù)字媒體的在線存儲一般都采用外掛存儲的存儲模式，即：直連式存儲（DAS）、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）、網(wǎng)絡(luò)接入存儲（NAS）。這三種存儲模式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖一所示： 1、直連式存儲（DAS） 開放系統(tǒng)的直連式存儲（Direct-Attached Storage，簡稱DAS）已經(jīng)有近四十年的使用歷史。DAS是指將存儲設(shè)備通過SCSI接口或光纖通道直接連接到一臺計(jì)算機(jī)上

6、。 在電視臺剛開始使用單機(jī)非線編時(shí)，DAS是主要采用的模式。比如單機(jī)版的廣告串編系統(tǒng)、單機(jī)版的非線性編輯等。但是隨著非線性網(wǎng)絡(luò)的建立，媒體數(shù)據(jù)的不斷增長，尤其是現(xiàn)在的存儲容量要求在數(shù)百GB，甚至數(shù)TB以上時(shí)，DAS在備份、恢復(fù)、擴(kuò)展、災(zāi)難備份等方面的問題日益困擾系統(tǒng)管理員，成為系統(tǒng)的瓶頸。 DAS存在的主要問題和不足是： （1）直連式存儲依賴服務(wù)器主機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的I/O讀寫、存儲、維護(hù)管理，數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)要求占用服務(wù)器主機(jī)資源（包括CPU、系統(tǒng)I/O等）。 （2）直連式存儲與服務(wù)器主機(jī)之間的連接通道通常采用SCSI連接，帶寬為10MB/s、20MB/s、40MB/s、80M

7、B/s等；隨著服務(wù)器CPU的處理能力越來越強(qiáng)，存儲硬盤空間越來越大，陣列的硬盤數(shù)量越來越多，SCSI通道將會(huì)成為I/O瓶頸；服務(wù)器主機(jī)SCSI ID資源有限，能夠建立的SCSI通道連接有限。 （3）無論直連式存儲還是服務(wù)器主機(jī)的擴(kuò)展，從一臺服務(wù)器擴(kuò)展為多臺服務(wù)器組成的群集(Cluster)，或存儲陣列容量的擴(kuò)展，都會(huì)造成系統(tǒng)的停機(jī)，從而給工作帶來不便。 2、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN） 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，簡稱SAN）采用光纖通道（Fibre Channel）技術(shù)，通過光纖通道交換機(jī)連接存儲陣列和服務(wù)器主機(jī)，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。SAN經(jīng)過十多年歷

8、史的發(fā)展，已經(jīng)相當(dāng)成熟。SAN存儲采用的帶寬從100MB/s、200MB/s，發(fā)展到目前的1Gbps、2Gbps。 數(shù)字視頻在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 : 　 SAN的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： （1）SAN提供了一種與現(xiàn)有LAN連接的簡易方法，并且通過同一物理通道支持廣泛使用的SCSI和IP協(xié)議。SAN不受現(xiàn)今主流的、基于SCSI存儲結(jié)構(gòu)的布局限制。特別重要的是，隨著媒體數(shù)據(jù)的爆炸性增長，SAN允許獨(dú)立地增加它們的存儲容量。 （2）SAN的結(jié)構(gòu)允許任何服務(wù)器連接到任何存儲陣列，這樣不管數(shù)據(jù)置放在哪里，服務(wù)器都可直接存取所需的數(shù)據(jù)

9、。因?yàn)椴捎昧斯饫w接口，SAN還具有更高的帶寬。 （3）因?yàn)镾AN是從基本功能剝離出存儲功能，所以運(yùn)行備份操作就無需考慮它們對網(wǎng)絡(luò)總體性能的影響。SAN也使得管理及集中控制實(shí)現(xiàn)簡化，特別是對于全部存儲設(shè)備都集群在一起的時(shí)候。 3、網(wǎng)絡(luò)接入存儲（NAS） 網(wǎng)絡(luò)接入存儲（Network-Attached Storage，簡稱NAS）采用網(wǎng)絡(luò)（TCP/IP、ATM、FDDI）技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接存儲系統(tǒng)和服務(wù)器主機(jī)，建立專用于數(shù)據(jù)存儲的存儲私網(wǎng)。 NAS的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： （1）即使相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)器不再工作了，仍然可以讀出數(shù)據(jù)。 （2）簡易服務(wù)器本身不會(huì)崩潰，因?yàn)樗苊饬艘鸱?/p>

10、務(wù)器崩潰的首要原因，即應(yīng)用軟件引起的問題。 論文數(shù)字視頻在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 4、SAN和NAS的比較 通過以上的分析，我們可以看到SAN和NAS存在下面的區(qū)別： SAN：通過專用光纖通道交換機(jī)訪問數(shù)據(jù)，采用SCSI、FC-AL接口。 NAS：用戶通過TCP/IP協(xié)議訪問數(shù)據(jù)，采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)文件共享協(xié)議如：NFS、HTTP、CIFS實(shí)現(xiàn)共享。 NAS和SAN最本質(zhì)的不同就是文件管理系統(tǒng)在哪里。如圖二所示： 由圖二可以看出，SAN結(jié)構(gòu)中，文件管理系統(tǒng)（FS）還是分別在每一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器上；而NAS則是每個(gè)應(yīng)用服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)共享協(xié)議（如：NFS、CIFS）使用同一個(gè)文件

11、管理系統(tǒng)。換句話說：NAS和SAN存儲系統(tǒng)的區(qū)別是NAS有自己的文件系統(tǒng)管理。 （二）在線存儲的存儲容量優(yōu)化設(shè)計(jì) 我們知道，在建立一個(gè)非線性編輯網(wǎng)絡(luò)之前，我們用戶要和開發(fā)商共同協(xié)商寫出一份可行的實(shí)施方案。在這個(gè)方案中，存儲容量是作為設(shè)計(jì)存儲的一個(gè)關(guān)鍵要素考慮的，因?yàn)樵诰€存儲設(shè)備及周邊的一些設(shè)備都是價(jià)格不菲。存儲容量設(shè)計(jì)過小，將來遇到欄目增加的情況時(shí)，就會(huì)影響到工作。到那時(shí)唯一可以做的就是考慮容量升級的問題，這樣即浪費(fèi)了錢財(cái)和人力，又給工作帶來許多不便。相反，容量設(shè)計(jì)過大，就會(huì)造成資源的浪費(fèi)，增加經(jīng)濟(jì)開支。所以在設(shè)計(jì)在線存儲時(shí)，存儲容量也是必須要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的。 存儲容量有總?cè)萘亢陀行?/p>

12、容量的概念?？?cè)萘烤褪侵杆杏脖P的容量之和，而有效容量是在總?cè)萘康幕A(chǔ)上減去做冗余技術(shù)的空間和磁盤分區(qū)占用的空間。當(dāng)然，用戶最關(guān)心的是有效容量。同時(shí)，在電視臺應(yīng)用中，還存在“片比”和“節(jié)目保留時(shí)間”的概念：原始素材的大小是成片的幾倍；新聞?lì)惞?jié)目保留時(shí)間是一周左右，而制作類節(jié)目會(huì)更長，這就對存儲系統(tǒng)的初始容量、后期容量擴(kuò)充能力提出了很高的要求。 優(yōu)化在線存儲的存儲容量設(shè)計(jì)時(shí)，要從以下幾個(gè)方面考慮： （1）首先要確定素材的碼率，然后根據(jù)碼率計(jì)算出一小時(shí)的素材占用的存儲空間。比如素材上載時(shí)的碼率是30Mbps，則一個(gè)小時(shí)的素材占用的存儲空間就是： 30Mb/s3600s/8/1000=1

13、3.5GB （2）根據(jù)電視臺現(xiàn)有的節(jié)目及節(jié)目時(shí)長、播出頻率、片比、節(jié)目保留時(shí)間確定總體存儲容量。如表二，是河南電視臺都市頻道在建立非線性節(jié)目制作網(wǎng)時(shí)，根據(jù)本頻道的節(jié)目情況，確定的總體容量需求表（碼率為50Mbps，1小時(shí)的素材量為24GB）。欄目 名稱 成品帶 （分） 素材帶（分） 說明 最大上載 時(shí)長（分/小時(shí)）最大存 儲量（GB）導(dǎo)視 2040 一天8檔，時(shí)間總長是20分鐘，最多一次作4天的節(jié)目40/0.717都市有約 2060 一星期一期節(jié)目，每期節(jié)目包括專題、新片介紹、下周影視介紹及主持人 60/124情景劇場 4560 星期一到五，每天一期，最多一次作4期節(jié)目240/

14、 496經(jīng)典回放 90110 每天兩集，兩盤帶的時(shí)長加上最多10分鐘的廣告，最多一次作4集節(jié)目220/3.789都市劇場 104130 每天兩集，兩盤帶的時(shí)長加上最多15分鐘的廣告，最多一次作4集節(jié)目260/4.3103子夜劇場 100120 每天兩集，最多一次作4集節(jié)目240/496往事 3645 每星期除星期二以外每天一期，最多一次作4期節(jié)目180/372周末劇場 90120 數(shù)字視頻在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 : 　 每星期六一期 120/248楊瀾訪談 2540 每星期天一期 40/0.717樂海沖浪 2060

15、每天一期，包括MTV、主持人、新聞、廣告，最多一次作3期節(jié)目180/372音樂早餐 5060 每天一期 60/124體育界 3035 每天一期，廣告1分鐘35/0.614都市逍遙 10/1660 星期一到五每天一期10分鐘，星期六、星期天每天一期16分鐘，最多一次作3期節(jié)目60/124星登陸 30120 每星期一期 120/248智多星 3050 每星期三期，每次錄6期，150/2.560大舞臺 4060 每星期一期 60/124總體需要有效容量 828 從表中，可以清楚的看出建立的網(wǎng)絡(luò)需要多大的存儲空間，考慮到今后節(jié)目有可能增加及一些專題片的需要，最后確定在828GB的設(shè)計(jì)容

16、量基礎(chǔ)上再增加一倍的存儲容量，即大約為1.7TB的有效設(shè)計(jì)容量。 （三）在線存儲讀寫帶寬的優(yōu)化設(shè)計(jì) 在線存儲的容量滿足后，就要考慮存儲的讀寫速度是否滿足所有工作站同時(shí)訪問數(shù)據(jù)的需求。如果設(shè)計(jì)的存儲讀寫帶寬無法滿足整個(gè)網(wǎng)絡(luò)滿負(fù)荷的工作需要，就有可能出現(xiàn)讀寫數(shù)據(jù)不流暢，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，服務(wù)器無法在正常時(shí)間內(nèi)響應(yīng)。所以在優(yōu)化設(shè)計(jì)在線存儲讀寫帶寬時(shí)要充分結(jié)合實(shí)際需要來確定在線存儲的讀寫帶寬。主要從一下幾個(gè)方面考慮。 （1）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中工作站的數(shù)量，來確定共享硬盤陣列讀取壓力和寫入壓力。比如一個(gè)非線性編輯網(wǎng)絡(luò)中有m臺工作站，其中有n臺上下載工作站，素材碼率是50Mbps并且工作站采用

17、的是雙通道工作方式。則可以計(jì)算出： 共享硬盤陣列的讀取壓力： 即m臺有卡工作站同時(shí)訪問帶寬的極限要求為50m2/8 MBps； 共享硬盤陣列的寫入壓力： 即n臺上載工作站同時(shí)上載素材的最大寫帶寬壓力為：50n/8 MBps。 （2）根據(jù)讀取壓力和寫入壓力來設(shè)計(jì)在線存儲的讀寫帶寬。 （四）在線存儲高可用性的優(yōu)化設(shè)計(jì) 我們在優(yōu)化設(shè)計(jì)在線存儲時(shí)，還必須考慮到媒體數(shù)據(jù)的安全問題，也就是高可用性。為了達(dá)到在線存儲的高可用性的要求，就需要在各個(gè)環(huán)節(jié)上考慮到冗余技術(shù)。冗余就是重復(fù)配置系統(tǒng)的一些部件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，冗余配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作，由此減少系統(tǒng)的故障時(shí)間。冗余系統(tǒng)配件

18、主要有：磁盤、I/O卡、電源、風(fēng)扇等。 1、磁盤冗余 磁盤是非線性編輯網(wǎng)絡(luò)中在線存儲最關(guān)鍵的部分，因?yàn)橐坏┐疟P出現(xiàn)問題，就會(huì)造成素材丟失，影響到工作。所以，為磁盤配置合適的冗余尤為重要。 目前，各家電視臺基本上都搭建了非線性編輯網(wǎng)絡(luò)，大部分網(wǎng)絡(luò)的硬盤陣列都是做了帶區(qū)集。帶區(qū)集就是我們通常說的RAID 0技術(shù)，它是由多個(gè)硬盤并發(fā)協(xié)同工作完成數(shù)據(jù)的讀寫，數(shù)據(jù)被均勻分布在各個(gè)硬盤上，一般情況下，使用的硬盤越多，讀寫速度越快。 RAID 0的特點(diǎn)是（1）讀寫速度快，這個(gè)特點(diǎn)能更好滿足非線性編輯網(wǎng)絡(luò)對速度的要求；（2）價(jià)格便宜，因?yàn)閹^(qū)集是通過操作系統(tǒng)自帶的軟件功能實(shí)現(xiàn)的，所以不需要

19、再購買額外的其它設(shè)備，這也是帶區(qū)集被廣泛采用的一個(gè)原因。但是帶區(qū)集給硬盤帶來的不安全因素也是致命的，因?yàn)镽AID 0中的一個(gè)硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)陣列的數(shù)據(jù)將會(huì)丟失，雖說帶區(qū)集信息可以保存在軟盤上，可以隨時(shí)恢復(fù)帶區(qū)集信息，但是在保存帶區(qū)集信息那一時(shí)刻以后的數(shù)據(jù)就無法恢復(fù)了。同時(shí)，RAID 0對硬盤陣列中的硬盤數(shù)量也是有限制的，一般最多不超過32個(gè)硬盤。 為了改善RAID 0的缺點(diǎn)，有人提出用RAID 0+1。RAID 0+1是RAID 0和RAID 1的組合，即由兩個(gè)完全相同配置的RAID 0形成鏡像關(guān)系，這樣，即提高了陣列的讀寫速度，又能保障陣列數(shù)據(jù)的安全，但是，RAID 0+1方式的有

20、效容量只有所有硬盤物理容量一半。而且，在技術(shù)人員的實(shí)際測試中發(fā)現(xiàn)它的速度和穩(wěn)定性都不太理想。 實(shí)踐證明，RAID 3是硬盤陣列安全策略中最合適的一種。RAID 3是把數(shù)據(jù)分成多個(gè)“塊”，按照一定的容錯(cuò)算法，存放到N+1個(gè)硬盤上，實(shí)際數(shù)據(jù)站用的有效空間為N個(gè)硬盤的空間總和，而第N+1個(gè)硬盤上存儲數(shù)據(jù)的校驗(yàn)容錯(cuò)信息，當(dāng)這N+1個(gè)硬盤中的其中一個(gè)硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，從其它N個(gè)硬盤中的數(shù)據(jù)也可以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，這樣，僅使用這N個(gè)硬盤也可以帶“傷”繼續(xù)工作。當(dāng)更換一個(gè)硬盤后，系統(tǒng)可以重新恢復(fù)完整的校驗(yàn)容錯(cuò)信息。由于在一個(gè)硬盤陣列中，多于一個(gè)硬盤同時(shí)出現(xiàn)故障的概率很小，所以一般情況下，使用RAID 3的安

21、全性是可以得到保障的。由于RAID 3在向陣列中寫數(shù)據(jù)時(shí)需要使用校驗(yàn)容錯(cuò)算法，并把數(shù)據(jù)分成“塊”，再寫到物理硬盤中，增加了軟硬件的開銷，所以和RAID 0相比，RAID 3的速度相對較慢，但比RAID 0+1的速度要快。 數(shù)字視頻在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 : 　 下面我們選用8塊36G的硬盤，選用SANerge作為測試工具，分別對其做帶區(qū)集、RAID 0+1和RAID 3的測試結(jié)果如表三所示： 從測試結(jié)果我們可以看出，RAID3雖然讀寫速度都不如硬盤帶區(qū)集，但其有良好的容錯(cuò)和穩(wěn)定性，當(dāng)然在價(jià)格上肯定要比帶區(qū)集昂貴。

22、2、I/O卡冗余 對服務(wù)器來說，I/O卡冗余主要指網(wǎng)卡和硬盤控制卡的冗余。網(wǎng)卡冗余是在服務(wù)器中插上雙網(wǎng)卡。冗余網(wǎng)卡技術(shù)原為大型機(jī)及中型機(jī)上的技術(shù)，現(xiàn)在也逐漸被PC服務(wù)器所擁有。PC服務(wù)器如Micron公司的NetFRAME9200最多實(shí)現(xiàn)4個(gè)網(wǎng)卡的冗余，這4個(gè)網(wǎng)卡各承擔(dān)25％的網(wǎng)絡(luò)流量。康柏公司的所有ProSignia/Proliant服務(wù)器都具有容錯(cuò)冗余雙網(wǎng)卡。 3、電源和風(fēng)扇的冗余 高端服務(wù)器產(chǎn)品中普遍采用雙電源系統(tǒng),這兩個(gè)電源是負(fù)載均衡的,即在系統(tǒng)工作時(shí)它們都為系統(tǒng)提供電力,當(dāng)一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí),另一個(gè)電源就承擔(dān)所有的負(fù)載。風(fēng)扇的冗余也是很有必要的。 （五）在線存儲磁盤分

23、區(qū)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 系統(tǒng)全部搭建結(jié)束后，就要對硬盤空間進(jìn)行分區(qū)管理。不要以為硬盤空間分區(qū)是一件無所謂的事情。因?yàn)楦鶕?jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，合理的分區(qū)可以對數(shù)據(jù)訪問帶寬、數(shù)據(jù)安全等方面都有很多幫助，同時(shí)還能使系統(tǒng)的管理清晰，功能明確。所以對在線存儲磁盤分區(qū)也要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 在線存儲按照功能劃分卷的一個(gè)最大好處是有利于數(shù)據(jù)的安全性。我們知道，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的用戶端對硬盤系統(tǒng)的訪問是通過媒體數(shù)據(jù)控制服務(wù)器或文件服務(wù)器上的邏輯卷進(jìn)行映射獲得。如果沒有合理的分卷，則所有用戶都可以訪問到所有的在線數(shù)據(jù)資源。這對數(shù)據(jù)安全是極其不利的。例如，我們?yōu)榈痛a率素材單獨(dú)劃分一個(gè)卷，所有桌面終端僅能通過低碼率服務(wù)器訪問到

24、該卷的低碼率素材，而存放在其他卷上的高碼率素材則不能被桌面終端訪問到，如果低碼率和高碼率素材在同一個(gè)卷上，則任何桌面終端可以訪問甚至刪除準(zhǔn)備播出下載的高碼率素材。 另外，合理地分卷管理可以把某個(gè)卷通過存儲系統(tǒng)的配置軟件讓管理員賦予某些用戶終端一定的訪問權(quán)限，而屏蔽其他用戶終端的訪問權(quán)。這種存儲端的分配方式并非用戶終端的應(yīng)用軟件或操作系統(tǒng)所能修改的。因此，即使所謂的“電腦高手”也不能破壞和修改不屬于他訪問范圍的數(shù)據(jù)，從更高的層次保護(hù)數(shù)據(jù)安全。 三、河南電視臺都市頻道節(jié)目制作網(wǎng)在線存儲設(shè)計(jì)分析 河南電視臺都市頻道節(jié)目制作網(wǎng)是由成都索貝數(shù)碼科技股份有限公司研發(fā)、集成的。于2003年11

25、月正式投入使用。該制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)具有信號收錄、演播室上載、節(jié)目資料共享、視音頻制作的全數(shù)字環(huán)境的智能化、自動(dòng)化的數(shù)據(jù)化制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能支持河南電視臺都市頻道節(jié)目制作業(yè)務(wù)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并承擔(dān)大部分節(jié)目生產(chǎn)任務(wù)。系統(tǒng)的成功建設(shè)實(shí)現(xiàn)了節(jié)目素材（包括收錄、自采）的共享，充分利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全面提高了頻道的制作水平和效率。 在系統(tǒng)實(shí)施之前，就在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，我們提出了自己的一些看法，并同公司的技術(shù)人員進(jìn)行了多次的技術(shù)論證，后來決定采用非常適合視頻共享訪問的美國Data Direct公司的S2A3000存儲系統(tǒng)。 經(jīng)過近兩年的使用，感覺當(dāng)初對在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)對我們整個(gè)系統(tǒng)的

26、正常運(yùn)轉(zhuǎn)起到關(guān)鍵的作用。 （一）在線存儲的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 河南電視臺都市頻道節(jié)目制作網(wǎng)在線存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖三所示： S2A控制器面板接口如圖四所示： （二）在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 1、S2A 3000產(chǎn)品特點(diǎn) S2A3000是Data Direct公司的產(chǎn)品。S2A無論從其針對視頻的帶寬要求還是安全特性方面，都非常適合于目前都市頻道節(jié)目制作系統(tǒng)的集中在線存儲。S2A是Data Direct公司提出的SAN Appliance(存域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)概念的產(chǎn)品，把交換設(shè)備、RAID設(shè)備、連接設(shè)備以及管理設(shè)備整合為一個(gè)統(tǒng)一的整體，為用戶端提供一個(gè)完全透明的、高性能的、高安全性的以及可管理性

27、的存儲設(shè)備，S2A 3000具有如下一些主要技術(shù)特點(diǎn): （1）高訪問帶寬：S2A 3000在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中采用了12個(gè)內(nèi)部磁盤通道和8個(gè)外部主機(jī)通道，其中內(nèi)部的12個(gè)磁盤通道并發(fā)工作，為外部數(shù)據(jù)訪問提供極高的訪問帶寬，外部主機(jī)端口用于連接主機(jī)或FC交換機(jī)，可以使總的外端訪問帶寬最高可以達(dá)到800MB/s。 （2）設(shè)計(jì)獨(dú)特的DirectRAID技術(shù)：S2A中采用了Data Direct公司設(shè)計(jì)的具有很高性能和安全性的DirectRAID技術(shù)，DirectRAID采用了真正字節(jié)條帶化RAID數(shù)據(jù)保護(hù)，另外所有可用硬盤同時(shí)進(jìn)行讀寫，保證了即使在單個(gè)硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，性能不會(huì)下降。 數(shù)字視頻

28、在線存儲的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 : 　 DirectRAID的真正字節(jié)條帶化RAID方式，無論針對視頻流式傳輸應(yīng)用還是數(shù)據(jù)庫大I/O應(yīng)用都可以獲得很好的性能。 （3）系統(tǒng)的高可用性： 系統(tǒng)提供了完全冗余高速傳輸控制器（HSTD）：雙控制器形成冗余的HSTD對，保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性和高可用性，HSTD支持熱插拔； 冗余的風(fēng)扇和電源：S2A擁有4個(gè)相互冗余的電源和2個(gè)相互冗余的冷卻風(fēng)扇。另外每個(gè)硬盤塔中同樣具有2個(gè)相互冗余的風(fēng)扇。 鏈路冗余：在S2A中，所有的鏈路都是對稱冗余的，每個(gè)硬盤通道通過兩個(gè)磁盤通道同時(shí)和兩個(gè)HSTD進(jìn)行連接

29、，避免了鏈路故障造成的數(shù)據(jù)訪問中斷。 磁盤冗余：系統(tǒng)中提供了4+1+1的RAID技術(shù)，即每個(gè)RAID組中有4個(gè)數(shù)據(jù)盤、1個(gè)校驗(yàn)盤、和一個(gè)Spare盤，即使單個(gè)硬盤出現(xiàn)故障，系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)熱修復(fù)。另外，Spare盤可以動(dòng)態(tài)地為所有RAID組提供Spare服務(wù)，事實(shí)上可以減少Spare盤的數(shù)量，從而提高整個(gè)硬盤系統(tǒng)的硬盤使用效率。 系統(tǒng)采用高密度模塊化電纜連接采用高密度電纜，減少了連線數(shù)量，從而減少了連線的故障概率。 （4）可管理性：S2A系統(tǒng)提供了一整套系統(tǒng)管理軟件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中安全的管理方式，這些管理軟件包括：Vlun Manger（虛擬邏輯單元管理器），Configura

30、tion Manager（配置管理器），F(xiàn)irmware Update Manager（Firmware升級管理器），Security Manager（安全管理器），Performance Manager（性能管理器）。 （5）可擴(kuò)展性：單臺S2A 3000中可以安裝多達(dá)96塊146GB的硬盤，有效容量可以達(dá)到9.3TB，可以滿足絕大多數(shù)應(yīng)用的存儲容量要求。（6）良好的性能價(jià)格比：S2A除了在性能方面具有一定的優(yōu)勢，其價(jià)格相對其他諸如EMC、IBM和HDS的產(chǎn)品也具有非常大的競爭力。2、在線存儲系統(tǒng)的存儲容量 根據(jù)要求，系統(tǒng)需要2.3TB的存儲容量，按照S2A的配置方法，在S2A存儲系統(tǒng)中配

31、置了16塊146G的硬盤，其中12塊為數(shù)據(jù)盤，3塊校驗(yàn)盤，1塊為備份盤，則有效容量為12146GB=1.752TB，總?cè)萘繛?6146GB=2.336TB。3、在線存儲系統(tǒng)的讀寫帶寬 根據(jù)要求，本系統(tǒng)對共享硬盤陣列系統(tǒng)進(jìn)行訪問的設(shè)備有9臺有卡工作站和臺轉(zhuǎn)碼服務(wù)器； 共享硬盤陣列讀取壓力：即使以最高50Mbps的碼率，而且采用雙通道工作方式，則9臺有卡工作站同時(shí)訪問帶寬的的極限要求為5092/8=112.5MBps； 共享硬盤陣列的寫入壓力：2臺轉(zhuǎn)碼工作站均只會(huì)有寫硬盤的操作，目前的轉(zhuǎn)碼效率大約為1：1，則同時(shí)轉(zhuǎn)碼4路信號的最大寫帶寬壓力為504/8=25MBps；在本系統(tǒng)的S2A的設(shè)計(jì)中，提供

32、2個(gè)激活的端口，這樣，總的帶寬達(dá)到200MBps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過系統(tǒng)目前規(guī)模的帶寬要求。４、在線存儲系統(tǒng)的連接 在系統(tǒng)連接方面，系統(tǒng)配置了1臺16口的ＦＣ交換機(jī)，和S2A的控制器進(jìn)行雙路鏈路連接，這樣，即使和S2A連接的一個(gè)鏈路出現(xiàn)故障，所有工作站和服務(wù)器可以通過交換機(jī)和另外一個(gè)鏈路訪問到所有的數(shù)據(jù)。5、在線存儲系統(tǒng)的分區(qū)管理以下是我們根據(jù)安全性和功能性對系統(tǒng)在線存儲劃分的卷：（1）高碼率素材專用卷：專門存儲收錄和上載的高碼率素材。（2）低碼率素材專用卷：專門用于存儲MPEG4低碼率素材的卷。同時(shí)，根據(jù)節(jié)目的需要又把高碼率素材專用卷劃分為X盤、Y盤和Z盤。四、結(jié)論 隨著技術(shù)不斷的發(fā)展，多種存儲技術(shù)在相互競爭、相互促進(jìn)和共融，適者生存。沒有絕對的先進(jìn)領(lǐng)先，只有相對的領(lǐng)先。特別是設(shè)計(jì)數(shù)字媒體應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)對象、投資、技術(shù)要求來確定選用的存儲技術(shù)和結(jié)構(gòu)類型，對存儲進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得事半功倍的效果。