電視臺小型非線編網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存儲方案

• 背景描述

    在電視競爭日趨激烈的今天，如何做出更好看的節(jié)目，保證每期節(jié)目的安全播出成為電視工作者不斷追求的目標(biāo)。非編網(wǎng)作為現(xiàn)代電視制作的一種手段，具有高質(zhì)量、高效率，多版復(fù)制無損失等優(yōu)點(diǎn)。為使欄目組有一個良好的制作平臺，提高節(jié)目制作質(zhì)量，很多欄目組都會在節(jié)目制作中引入非編網(wǎng)絡(luò)，而在非線編網(wǎng)絡(luò)中，如何給系統(tǒng)提供一個大容量、低成本、高速、安全的存儲系統(tǒng)尤為重要。

• 需求分析

    根據(jù)節(jié)目對制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體需求，一般來說大部分非編網(wǎng)絡(luò)都采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即非編網(wǎng)系統(tǒng)由存儲網(wǎng)絡(luò)（FC-SAN）和高速以太網(wǎng)組成雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在Fibre Channel上連入實(shí)時使用低壓縮比(數(shù)據(jù)量很大)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行工作的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)節(jié)目制作數(shù)字化，并實(shí)現(xiàn)在整個節(jié)目制作過程中高質(zhì)量視頻素材的集中存儲和實(shí)時共享。在高速以太網(wǎng)上連入使用高壓縮比（數(shù)據(jù)量很?。┮曨l數(shù)據(jù)進(jìn)行工作的設(shè)備，同時對整個網(wǎng)絡(luò)的文稿系統(tǒng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。詳細(xì)情況見下圖。
    我們假設(shè)小型的非線編網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期有上載工作站（或轉(zhuǎn)錄工作站）、下載工作站、精編工作站5-9臺，MDC服務(wù)器2臺，數(shù)據(jù)服務(wù)器及域服務(wù)器2臺等，欄目組每天播出的節(jié)目時間長為30分鐘，節(jié)目制作周期為10天。系統(tǒng)采用全有卡工作站構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用單一碼率完成節(jié)目的編輯制作，視頻壓縮格式采用MPEG-2 I幀格式，實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)的視音頻編輯。
     將來根據(jù)發(fā)展需要，欄目組的業(yè)務(wù)內(nèi)容將會增加，非編系統(tǒng)的要求會提高，在非編系統(tǒng)擴(kuò)容升級時，存儲系統(tǒng)的擴(kuò)容和升級要簡單、方便；
    從假設(shè)的需求可以得出：如果按10:1的成片比以及10天的制作周期，那么系統(tǒng)需要的存儲空間要求為需要存儲50小時（10×10×0.5）的節(jié)目素材。由此我們可以計(jì)算出系統(tǒng)對于高碼流素材的存儲容量要求為：50×3600×240/8=5400000MB，也就是需要5.4TB的存儲空間?？紤]到非編系統(tǒng)對存儲空間的利用率（不可能將存儲空間使用到100%），并且考慮系統(tǒng)中音頻以及其他資料的存儲，所以設(shè)計(jì)系統(tǒng)的存儲容量為6TB，此容量為實(shí)際可用容量。

• 解決方案

    從系統(tǒng)需求可以看出，由于欄目只有30分鐘的播出，所以整體的存儲空間需求不大，需要上載和下載以及編輯的工作站數(shù)量也不多，全部采取有卡工作站模式，接入FC-SAN網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槿坎扇∮锌üぷ髡灸Ｊ?，所以整個非線編系統(tǒng)只需要采取單一碼流即可，MPEG－2I幀，高清編輯制作碼率為100-240Mb/s，那么上載工作站的碼率為240Mb/s，下載工作站的碼率為480Mb/s（兩層視頻），編輯工作站的碼率為480Mb/s（兩層視頻）根據(jù)以上信息可以計(jì)算出整個非線編系統(tǒng)的帶寬需求：
表1：編輯工作站支持兩層視頻實(shí)時

    從上表可以看出，如果都采取高清標(biāo)準(zhǔn)，而且所有編輯工作站都進(jìn)行四層的實(shí)時視頻編輯，總的帶寬需求為540MB（4320Mb/8），除去20%的富余，存儲設(shè)備的總帶寬只要高于648MB即可。
    如下圖所示，2臺MDC服務(wù)器、7臺有卡工作站全部接入FC-SAN，光纖交換機(jī)為BROCADE 16口4Gb 光纖主機(jī)通道交換機(jī)，磁盤陣列采用AXUS SAS Series，尤其是24盤位獨(dú)立雙控的盤陣，它有4個4Gb光纖主機(jī)接口，總帶寬1600MB，按照目前的需求，只需要使用其中的兩個通道即可，剩余兩個通道待以后擴(kuò)容升級時使用。
 

    它有可以插24塊SAS/SATAII硬盤，因?yàn)檎麄€系統(tǒng)需要較高性能，所以選擇300G SAS硬盤，可以提供7.2T裸容量，如果做兩個Raid Set，設(shè)置2塊熱備盤，按照RAID5級別來估算，整個系統(tǒng)可以提供大約6T可實(shí)際使用的空間。一般每塊SAS硬盤可以提供70-80MB的存儲帶寬，24塊硬盤除去熱備盤和校驗(yàn)損失，20塊盤的總帶寬為1400MB，硬盤通道不會產(chǎn)生速度的瓶頸。
    另外，為保證MDC服務(wù)器Stornext文件系統(tǒng)的安全性，需要專門分出40G的邏輯卷供其使用，因?yàn)镾tornext文件系統(tǒng)特別重要，所以需要采取RAID6格式來保護(hù)數(shù)據(jù)的安全，由于AXUS具備虛擬存儲功能，可以劃分小的，RAID6級別的虛擬卷，而不需要專門拿出4塊硬盤來做一個RAID組，然后把這個組設(shè)置為RAID6級別，從而浪費(fèi)大量的存儲空間。
    經(jīng)過一段時間后，由于電視臺或欄目組的發(fā)展需要，要增加更多的有卡工作站，需要存儲更多的素材，此時可以按照下面的拓?fù)鋱D進(jìn)行升級擴(kuò)容。
 

    1）存儲空間擴(kuò)容
     在AXUS SAS Serise后面添加擴(kuò)展柜，整個存儲系統(tǒng)最大可以提供76.8T的裸容量（按照SAS300G計(jì)算，使用SATA 750G可以提供192T）。我們可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，對于不常用的數(shù)據(jù)單獨(dú)存儲在獨(dú)立的虛擬卷上，這個虛擬卷可以采用大容量低價格的SATA硬盤來存儲。
    2）存儲網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容
    由于業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，需增加有卡工作站和無卡工作站，此時把原來的有卡編輯工作站調(diào)整為精編工作站，其他普通編輯工作站采用無卡工作站模式接入到以太網(wǎng)不直接接入FC-SAN，同時在FC-SAN網(wǎng)絡(luò)中增加一臺視頻服務(wù)器。此時非線編網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采取雙碼流模式，即高清碼率（240Mb/s）和標(biāo)清碼率（50Mb/s）兩種。
    如果采取雙碼流模式，兩層實(shí)時視頻編輯一般多于新聞類或?qū)ｎ}類節(jié)目的制作網(wǎng)，如要進(jìn)行節(jié)目的后期精品制作，節(jié)目的編輯制作經(jīng)常需要進(jìn)行3-4層的實(shí)時視頻編輯，當(dāng)進(jìn)行4層節(jié)目編輯時所需要的帶寬就會大幅度增大。則此時高清制作網(wǎng)絡(luò)帶寬分析如下表：
表2：編輯工作站支持四層視頻實(shí)時

    從上表可以看出，如果都采取高清標(biāo)準(zhǔn)，而且所有編輯工作站都進(jìn)行四層的實(shí)時視頻編輯，總的帶寬需求為925MB（7400Mb/8），除去20%的富余，存儲設(shè)備的總帶寬只要高于1110MB即可。此時只需要把24盤位雙控上的第三個FC通道鏈接到FC交換機(jī)上便可使整個存儲系統(tǒng)提供1200MB的存儲帶寬。如果需要更大的存儲帶寬可以把第四個FC通道也鏈接到FC交換機(jī)，這樣可以提供1600MB存儲帶寬，如果增加的有卡工作站數(shù)量比較多，可以再購買一臺FC交換機(jī)即可。
    3）IP存儲和FC-SAN的融合存儲
    從下圖可以看出，在存儲系統(tǒng)中添加一臺IP存儲的引擎AXUS Storge Server，就可以組建一個FC-SAN和IP-SAN融合性存儲網(wǎng)絡(luò)，通過Storge Server可以把FC-SAN中存儲空間虛擬給無卡工作站、應(yīng)用服務(wù)器使用，實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的本地大容量存儲和安全存儲。這種存儲架構(gòu)即利用了FC-SAN的大容量、安全穩(wěn)定、速度快等優(yōu)點(diǎn)，同時又使用了IP存儲實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)端存儲、主機(jī)端口擴(kuò)容方便等特點(diǎn)。Storge Server最大可提供4個1000Mb存儲帶寬，實(shí)際的并發(fā)速度可以達(dá)到300MB，可以滿足一些對存儲速度要求不是很高的系統(tǒng)使用。

• 方案特點(diǎn)

    1）系統(tǒng)擴(kuò)容升級方便
     從解決方案的擴(kuò)容升級可以看出，系統(tǒng)的擴(kuò)容無論是存儲空間的擴(kuò)容還是帶寬的擴(kuò)容都是在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而且擴(kuò)容的潛力非常大，我們一臺24盤位雙控的設(shè)備可以提供6T的實(shí)際使用空間（300G SAS硬盤），使用擴(kuò)展柜，整套設(shè)備可以提供76.8T或192T的存儲空間。
    另外，考慮到電視臺素材的實(shí)效性，很多素材在1個月后備使用的概率非常低，此時可以把這些資源轉(zhuǎn)移到插有SATA盤的擴(kuò)展柜上，一個插有SATA硬盤的擴(kuò)展柜可以提供18T的存儲空間，容量大，價格也很便宜。關(guān)鍵是這些轉(zhuǎn)移過來的資源和原來相比，還在同一個系統(tǒng)，且實(shí)時在線。打個比方說，在用戶端只是感覺把資源從原來的D盤轉(zhuǎn)移到了E盤而已，使用和管理都在一個系統(tǒng)中，不需要額外的動作。而新上載的資源在近期仍然存在插有SAS硬盤的主柜或擴(kuò)展柜上，這樣可以保證系統(tǒng)的整體性能。
    通過IP-SAN和FC-SAN的融合，使整個系統(tǒng)繼承了兩種SAN系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，擴(kuò)容升級更加方便。
    2）系統(tǒng)的性價比較高
    和傳統(tǒng)的光纖存儲方案相比，本系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性和以前差不多，但是整體的價格卻下降了很多，如果整個存儲系統(tǒng)采用1臺主柜，3個擴(kuò)展柜，其中主柜和1個擴(kuò)展柜使用300G SAS硬盤以保證上傳素材的存儲空間需求和帶寬需求，另外兩個擴(kuò)展柜使用750G SATAII硬盤，提供36T的空間給利用率較低的素材實(shí)現(xiàn)在線存儲。整個系統(tǒng)粗略的估算，成本要比傳統(tǒng)的光纖存儲方案大約便宜30%左右。
    3）管理、使用特別簡單
    AXUS采用嵌入式WEB管理系統(tǒng)，使用起來非常簡單，不需要專業(yè)的存儲工程師來安裝、調(diào)試和維護(hù)，用戶的IT工程師只需要現(xiàn)場或電話支持下5分鐘就會使用我們的設(shè)備，有一定存儲技術(shù)基礎(chǔ)的網(wǎng)管人員只需要看一遍我們的視頻安裝調(diào)試錄像就是自己動手調(diào)試設(shè)備。
    4）智能化程度較高
    AXUS內(nèi)嵌虛擬化的卷管理功能和Roaming功能，有效地節(jié)約存儲空間和進(jìn)一步保護(hù)數(shù)據(jù)的安全
具有Roaming功能
    什么是Roaming功能呢？舉例說有2T的數(shù)據(jù)存在5塊500G作為一組的卷上，如果設(shè)備出現(xiàn)問題時（硬盤及上面的數(shù)據(jù)沒有出現(xiàn)問題），可以把這5塊硬盤拔出來，插入到同一系列的任何一臺設(shè)備上，照樣可以繼續(xù)讀寫這些數(shù)據(jù)。這種功能最大的保護(hù)了用戶的數(shù)據(jù)安全，這種設(shè)備對于那種購買多臺同一品牌的用戶尤為實(shí)用。 #p#page_title#e#
虛擬卷技術(shù)
    虛擬卷技術(shù)原本是使用在高端存儲產(chǎn)品上一種技術(shù)，由于虛擬卷技術(shù)的實(shí)用性、靈活性，更能滿足客戶多種應(yīng)用需求的存儲，越來越多的被一些國際大廠商應(yīng)用于中低端存儲產(chǎn)品上。舉例說客戶有3種以上的不同類型的數(shù)據(jù)，需要不同的安全保護(hù)，而且單位數(shù)據(jù)的大小、傳輸?shù)乃俣纫膊灰粯?，這時普通的磁盤陣列就難以滿足用戶的存儲需求，而有虛擬卷技術(shù)的陣列就可以。