小型電視臺存儲技術(shù)應(yīng)用探討

桑曉霞，周 侃，楊 鋒

射陽廣播電視臺，江蘇鹽城 224300

小型電視臺存儲技術(shù)應(yīng)用探討

桑曉霞，周 侃，楊 鋒

射陽廣播電視臺，江蘇鹽城 224300

本文討論了SAN技術(shù)在縣級臺的應(yīng)用，對SAN的硬件和軟件、管理軟件以及協(xié)議標準作了詳細的介紹，與其它存儲技術(shù)做了簡單的比較，對廣播電視行業(yè)幾種常見的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進行了分析，對SAN的數(shù)據(jù)容災(zāi)備份和災(zāi)難恢復(fù)進行了探討，并就SAN技術(shù)在縣級臺的應(yīng)用做了一個基于媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)的SAN搭建方案。具體分析了搭建SAN所用到的各種設(shè)備和技術(shù)，包括SAN的硬件設(shè)備、使用的協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、編碼格式、管理軟件、備份方式、備份恢復(fù)方案等。

SAN；存儲技術(shù)；小型電視臺；網(wǎng)絡(luò)；媒資管理系統(tǒng)

0 引言

隨著廣播電視數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的高速發(fā)展，視音頻節(jié)目數(shù)量的日益增長，搶救基于磁帶存儲的老節(jié)目素材以及考慮現(xiàn)有節(jié)目素材的存儲都迫在眉睫。在這種情況下，節(jié)目資源的即時存儲、快速調(diào)用、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)安全都愈發(fā)變得十分重要。解決這個問題的方法就是采用SAN。而SAN則是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)中廣泛應(yīng)用的主流技術(shù)。在電視臺，隨著各個部門的聯(lián)系越來越緊密，視音頻節(jié)目數(shù)量越來越多，數(shù)字化進程的日益加快，節(jié)目資源的即時存儲、快速調(diào)用、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)安全都愈發(fā)變得十分重要。通過SAN把各個部門聯(lián)系起來，不光節(jié)省了時間和金錢，而且解決了上述的問題。由此可見，研究SAN存儲技術(shù)對加快電視臺數(shù)字化進程以及電視臺的戰(zhàn)略性發(fā)展都有著不可估量的作用。

1 存儲技術(shù)

1.1 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

按照存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會(SNIA)的定義：SAN(Storage Area Network，——存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò))是一種利用Fibre Channel等協(xié)議連接起來的，可以在服務(wù)器與存儲系統(tǒng)之間直接傳送數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。

SAN是一種存儲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，它采用獨特的連接技術(shù)(如FC光纖通道)構(gòu)建與原有的LAN不同的專用于存儲的網(wǎng)絡(luò)，存儲設(shè)備和服務(wù)器之間通過串行SCSI協(xié)議采用Block1/0的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。SAN是基于專用的光纖通道構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸方式是數(shù)據(jù)塊傳輸。

SAN的主要思路是將LAN上的存儲轉(zhuǎn)換到主要由存儲設(shè)備組成的SAN上，使得數(shù)據(jù)的訪問、備份和恢復(fù)不影響LAN的性能，在有大量數(shù)據(jù)訪問時，不會大幅度降低網(wǎng)絡(luò)性能。基于SAN的存儲模式既實現(xiàn)了集中式的數(shù)據(jù)存儲和管理，又解決了數(shù)據(jù)流量的瓶頸，同時又具有較強的靈活性、可擴展性和連接能力等特點。

1.2 SAN的硬件

1.2.1 存儲設(shè)備

1）廉價磁盤冗余陣列RAID，包括磁盤陣列、光盤庫、磁帶庫等大容量存儲設(shè)備。常用的RAID（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）是一種大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)存儲方法，用在日益增長的圖像系統(tǒng)、多媒體開發(fā)系統(tǒng)和因特網(wǎng)上的各種服務(wù)器中。

組成磁盤陣列的不同方式成為RAID級。RAID技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展，現(xiàn)在已擁有了從 RAID 0 到 53等10個RAID 級別，分別為RAID 0、RAID1，RAID2，RAID3，RAID4，RAID5，RAID6，RAID7，RAID10，RAID53。

2）磁帶庫是一種機柜式的，將多臺磁帶機整合到一個封閉的系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，是離線備份存儲系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一。

1.2.2 SAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

SAN網(wǎng)絡(luò)中主要包括如下的設(shè)備：

1）主機和主機適配器（FC-HBA）：連接SAN存儲設(shè)備的主機必須有和SAN存儲設(shè)備連接的主機適配卡（Host Buss Adapter, HBA）。HBA是一個I/O設(shè)備，類似于SCSI卡和網(wǎng)卡；

2）FC-AL集線器： FC-AL集線器又稱為光纖環(huán)路仲裁環(huán)集線器，F(xiàn)C-AL集線器的設(shè)備連接方式類似于一般的集線器，設(shè)備連接呈現(xiàn)星形而邏輯結(jié)構(gòu)為仲裁環(huán)；

3）FC交換機：類似于FC-AL集線器，F(xiàn)C交換機也是SAN存儲結(jié)構(gòu)的組網(wǎng)設(shè)備，負責(zé)主機與存儲設(shè)備的連接；

4）橋接設(shè)備：橋接設(shè)備起到將以前的并行的SCSI存儲設(shè)備連接到SAN網(wǎng)絡(luò)中的作用；

5）連接纜線：用于連接SAN的設(shè)備。

1.3 SAN軟件

SAN的應(yīng)用和管理軟件包括：備份軟件、存儲資源管理軟件、網(wǎng)絡(luò)共享管理操作系統(tǒng)軟件。

1.3.1 資源管理軟件 SANegry

SANergy使用戶能夠通過實施存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）透明地共享公用存儲器、卷和文件的存取；可以使UNIX、Windows和Apple Macintosh系統(tǒng)在卷、文件和字節(jié)級上跨平臺共享存儲資源，從而比基于服務(wù)器共享的方式大大增加吞吐量，降低管理費。通過合并存儲空間和消除多主機環(huán)境中常見的復(fù)制數(shù)據(jù)而獲得的高性能共享式存儲環(huán)境，能顯著降低成本。

1.3.2 網(wǎng)絡(luò)共享管理操作系統(tǒng)軟件

常見的網(wǎng)絡(luò)共享管理操作系統(tǒng)軟件有NetWare、UNIX、Linux和 Windows Server 2003等，一般選擇Windows Server 2003作為共享管理的操作系統(tǒng)軟件和服務(wù)器操作系統(tǒng)軟件。Windows Server 2003提供許多全新的SAN友好特性，允許操作系統(tǒng)更輕松地處理SAN上的數(shù)據(jù)與設(shè)備。

1.4 SAN協(xié)議和標準

1.4.1 SAN協(xié)議

1）FCIP是在TCP/IP上用管道技術(shù)來實現(xiàn)SAN的互聯(lián)的協(xié)議。它采用封裝技術(shù)將FC協(xié)議封裝在IP包中，以使它能夠通過IP網(wǎng)。已經(jīng)擁有SAN網(wǎng)的用戶可以通過FCIP調(diào)整已經(jīng)存在的SAN存儲網(wǎng)絡(luò)，以使它們能夠擴展到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。FCIP是一種將多個孤立的SAN存儲網(wǎng)絡(luò)連接起來的手段；

2）iFCP協(xié)議稱為互聯(lián)網(wǎng)光纖通道協(xié)議，是利用TCP/IP協(xié)議傳送光纖通道數(shù)據(jù)的協(xié)議。IFCP作為網(wǎng)關(guān)將不同SAN網(wǎng)絡(luò)中的存儲設(shè)備連接起來，形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)；

3）iSCSI協(xié)議的實質(zhì)是實現(xiàn)了基于TCP／IP網(wǎng)絡(luò)傳輸SCSI指令，也就是說SCSI over IP，從本質(zhì)上說它與FC協(xié)議之間的區(qū)別僅在于傳輸層的協(xié)議不同，而對于應(yīng)用層來說是完全透明的，通過iSCSI協(xié)議可以實現(xiàn)對存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)塊級別的共享訪問。

1.4.2 SAN標準

在存儲領(lǐng)域，現(xiàn)在主要有兩種主要的標準：FC-SW2光纖通道標準和MIB標準。光纖通道標準用于保證光纖通道交換機之間的兼容性。這是“開放交換機光纖網(wǎng)提案組（OSFI）”的專門性委員會制定的FC-SW2標準。

2 縣級臺的SAN應(yīng)用方案

2.1 電視臺建造SAN的必要性和可行性

隨著電視節(jié)目音像資料的數(shù)字化存儲的實現(xiàn)，將涉及到壓縮、存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、管理等信息處理技術(shù)，而不是簡單的存儲方式和存儲介質(zhì)的改變，它是電視臺實現(xiàn)節(jié)目生產(chǎn)數(shù)字化的一個重要組成部分。由于電視臺的節(jié)目素材具有數(shù)據(jù)量大、帶寬要求高、數(shù)據(jù)安全敏感等特征，建造SAN已是大勢所趨。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計原則

1）開放性：設(shè)計的系統(tǒng)是開放式的；

2）先進性：采用的技術(shù)是先進的、符合發(fā)展方向的，同時是成熟的、穩(wěn)定的。系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備的選型及工程的施工，符合我國廣播電視規(guī)范。符合國際廣播電視發(fā)展潮流；

3）可擴充性：系統(tǒng)具備較強的升級擴容能力、當(dāng)存儲、編目、檢索工作量擴大到至當(dāng)前系統(tǒng)無法承擔(dān)時，系統(tǒng)可以通過特定的設(shè)備（數(shù)據(jù)流磁帶庫、磁盤陣列、工作站點等），能在不影響和中斷當(dāng)前制作系統(tǒng)運行下，進行系統(tǒng)的平滑升級；

4）安全性：系統(tǒng)的安全性設(shè)計是整個系統(tǒng)的設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用可靠的技術(shù)手段，在媒體資料存儲安全、數(shù)據(jù)傳輸安全、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全保護、軟件容錯及質(zhì)量控制等各方面確保整個系統(tǒng)的安全性；

5）可維護性：系統(tǒng)具備完善的管理性能，設(shè)備簡單、直觀、維護管理方便。在系統(tǒng)設(shè)計中提供有效的系統(tǒng)監(jiān)控手段和軟硬件工具，以便監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、計算機主機和存儲系統(tǒng)的運行狀態(tài)，保證系統(tǒng)正常運行。

2.3 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

在此方案里，采用以SAN來搭建一個媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)，從性價比考慮，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用目前應(yīng)用廣泛的以太網(wǎng)和FC光纖網(wǎng)相結(jié)合的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。所有工作站點可以通過iSCSI控制器訪問中心FC存儲上的高碼率素材，局部采用FC SAN點對點與磁帶庫系統(tǒng)連接，系統(tǒng)內(nèi)部建造全SAN高速網(wǎng)絡(luò)。

2.4 編碼格式選擇

采用MPEG 2編碼格式用于節(jié)目制作和播出，選用H.264或者MPEG4編碼用于低碼率編目和檢索。文件交換格式采用MXF。

2.5 SAN軟件的選擇

選擇常見的Windows Server 2003 作為網(wǎng)絡(luò)管理操作系統(tǒng)和服務(wù)器操作系統(tǒng)，SQL server 2000 作為數(shù)據(jù)庫軟件。

一、嚴格執(zhí)行最低建設(shè)要求。列入政府補助范圍的農(nóng)村危房改造(含新疆農(nóng)村安居工程)要在設(shè)計、施工、驗收等環(huán)節(jié)嚴格執(zhí)行最低建設(shè)要求，確保農(nóng)村危房改造后每戶住房均不低于最低建設(shè)要求。

選用SANergy作為資源管理軟件，iSCSI磁盤陣列用于低碼率素材存儲，光纖磁盤陣列和磁帶庫可用于高碼率磁帶存儲。

2.6 SAN采用的硬件

2.6.1 各個媒資工作站配置

管理工作站4臺4臺8臺4臺2臺2臺2臺4臺上下載工作站音視頻轉(zhuǎn)碼工作站編目工作站非編工作站節(jié)目收錄工作站審片工作站檢索工作站

2.6.2 服務(wù)器配置

MDC服務(wù)器：MDC（Metadata Controller）是指元數(shù)據(jù)控制器，它是SAN網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備訪問磁盤陣列文件的最為重要的核心服務(wù)器，如果發(fā)生故障會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的各功能工作站無法訪問盤陣內(nèi)的共享資源。

2.6.3 交換機配置

以太網(wǎng)交換機：選用了2臺具有48端口的千兆以太網(wǎng)交換機，每個交換機在滿足需求的同時預(yù)留了8個端口，具有一定的擴展性。兩臺交換機連接方式是級聯(lián)。

另外還有其他一些設(shè)備：包括路由器，轉(zhuǎn)換器等。

2.7 SAN使用的協(xié)議

采用SCSI協(xié)議、FC光纖通道協(xié)議，TCP/IP協(xié)議。

2.8 SAN通信的方式

SAN文件是以數(shù)據(jù)塊的形式傳輸?shù)模皇菙?shù)據(jù)流。與設(shè)備通信的過程是：計算機的應(yīng)用程序通過運行在服務(wù)器本機上的文件系統(tǒng)與磁盤陣列對話。應(yīng)用程序請求本機文件系統(tǒng)把某一個目錄下的文件傳到應(yīng)用程序的緩沖區(qū)，這是文件系統(tǒng)開始計算該文件占用的磁盤扇區(qū)的LBA地址，計算好后文件系統(tǒng)向SAN請求把LBA的某個扇區(qū)里的內(nèi)容傳給文件系統(tǒng)。SAN磁盤陣列接收到這個請求之后，便從它自身的眾多磁盤中提取數(shù)據(jù)，通過FC網(wǎng)絡(luò)傳送給運行著文件系統(tǒng)程序的節(jié)點（服務(wù)器主機）。文件系統(tǒng)接收到扇區(qū)內(nèi)容之后，根據(jù)文件系統(tǒng)記錄截掉扇區(qū)多余的部分，將整理后的數(shù)據(jù)放入請求這個數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。

2.9 備份恢復(fù)方案

2.9.1 備份軟件的選擇

在這里，考慮到各種復(fù)雜情況，建議采用專業(yè)的備份恢復(fù)軟件：惠普公司的HP OpenView軟件進行備份恢復(fù)。

2.9.2 備份系統(tǒng)架構(gòu)和備份類型的選擇

根據(jù)本系統(tǒng)FC+以太網(wǎng)的特點和所具備的條件，從節(jié)約成本和性能優(yōu)劣考慮，同時使用LAN備份、手工備份、SAN備份3種備份方式。

2.9.3 備份數(shù)據(jù)的保存方式

根據(jù)本此方案實際需求，考慮到具備磁盤存儲和磁帶庫的條件下，為了達到最好的服務(wù)質(zhì)量、更快速的服務(wù)響應(yīng)以及既定的備份策略，所以采用D2D2T方式。

2.9.4 容災(zāi)備份架構(gòu)

該架構(gòu)的特點：

1）采用了高效的LAN備份、手工備份、SAN備份3種備份方式，占用盡量少的網(wǎng)絡(luò)帶寬。第一次完全備份，以后只要做增量備份就可以了；

2）能夠?qū)Σ僮飨到y(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫等進行備份；

3）快速的恢復(fù)，能夠快速的恢復(fù)文件系統(tǒng)上的單個或者多個文件；

4）方便維護管理，可以支持遠程的維護和管理；

5）支持斷點續(xù)傳；

6）采用LAN備份、手工備份、SAN備份3種備份方式對數(shù)據(jù)進行備份恢復(fù)。

3 結(jié)論

隨著全國各地電視臺的數(shù)字化改造不斷深入，以往的基于磁帶存儲的素材都急需數(shù)字化。在媒體資產(chǎn)的概念提出的情況下，節(jié)目素材也成為一種經(jīng)濟收入來源，很多磁帶的壽命已經(jīng)到期，如果不加以搶救，以前的各種素材就會丟失。這對任何一家電視臺來說都是一筆不小的損失。再者，記者剛剛拍回來的素材以及各種節(jié)目也需要及時的存儲、編輯和管理。這時將SAN技術(shù)應(yīng)用到電視臺中就成為解決問題的好辦法。

TN94

A

1674-6708（2010）32-0234-02