二級存儲在電視播出中的應(yīng)用

文丨林 征

二級存儲在電視播出中的應(yīng)用

文丨林 征

隨著電視臺播出的頻道逐漸地增加，電視播出的節(jié)目規(guī)模也在增大。在多個頻道播出的節(jié)目占用服務(wù)器的大量的存儲空間，為解決存儲空間的擴(kuò)充也不容易的弱點(diǎn)，提出二級存儲的概念，對其特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、作用和優(yōu)勢進(jìn)行概述，并結(jié)合福建電視臺播出中心，闡述二級存儲在電視播出中的作用。

服務(wù)器； 存儲空間； 二級存儲

1 二級存儲簡介

硬盤播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)在強(qiáng)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)分散的同時(shí)，開始利用二級存儲將上載和播出服務(wù)器進(jìn)一步分離，把素材的編輯、修改以及審看工作從播出服務(wù)器中分離出來，避免誤操作及其他情況對播出造成影響[1]。

1.1 硬盤系統(tǒng)架構(gòu)

硬盤系統(tǒng)架構(gòu)主要是指服務(wù)器上載與播出的結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1所示架構(gòu)下，素材的上載和播出由主備視頻服務(wù)器在服務(wù)器本地完成，主服務(wù)器上載的素材需要通過FC拷貝的方式遷移到備服務(wù)器完成素材共享。顯而易見，播出服務(wù)器要承擔(dān)上載、播出、素材遷移等多個任務(wù)。

圖1 本地上載播出模式

圖2所示架構(gòu)下，配置獨(dú)立的視頻服務(wù)器專門完成節(jié)目的上載工作，節(jié)目由上載服務(wù)器遷移至主備播出視頻服務(wù)器完成素材的存儲共享。主備播出視頻服務(wù)器的工作任務(wù)已變得相對單一，主要負(fù)責(zé)節(jié)目的多頻道播出，同時(shí)兼作節(jié)目應(yīng)急上載。

圖2 上載，播出分離方式

在圖3 所示這種架構(gòu)下，引入二級存儲的概念，在前兩種架構(gòu)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)有新的特點(diǎn)。上載服務(wù)器或上載工作站先將播出的節(jié)目素材上載至二級存儲緩存，根據(jù)播出的需要制定合理的節(jié)目遷移策略，自動遷移至主備播出視頻服務(wù)器[2]。

圖3 二級存儲播出方式

1.2 二級存儲的作用及其優(yōu)勢

(1) 為其他業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)開通一個文件化傳輸?shù)钠脚_，實(shí)現(xiàn)素材的交換和共享；同時(shí)也將播出服務(wù)器和其他網(wǎng)絡(luò)分離開來，不會對硬盤播出有任何威脅。(2)制定遷移策略，使素材的遷移過程在系統(tǒng)空閑時(shí)執(zhí)行，不會占用播出系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源，保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定安全。(3)作為大容量的磁盤陣列，二級存儲可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)，存儲時(shí)間長達(dá)幾個月，滿足大容量素材的存儲、再利用，省掉相同素材重播時(shí)反復(fù)上載的工作量。(4)網(wǎng)絡(luò)連接對設(shè)備的物理位置沒有要求，可以在任何地方進(jìn)行素材的上載傳輸。相對服務(wù)器的本地存儲有較低的成本。(5)素材在二級存儲和播出服務(wù)器之間的遷移速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1∶1的上載速度，滿足應(yīng)急播出和臨時(shí)更換節(jié)目的需要。(6)真正做到素材向主備播出服務(wù)器的同時(shí)傳輸，摒棄服務(wù)器上載時(shí)由主到備的拷貝過程[3]。

1.3 二級存儲帶來的風(fēng)險(xiǎn)

盡管二級存儲的優(yōu)勢十分明顯，但是也會由此帶來一些問題：引進(jìn)新的設(shè)備是不是會增加系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，素材的存儲是否安全，素材在各個存儲設(shè)備中的遷移是否無損以及存儲容量的擴(kuò)展等等。為解決以上問題，二級存儲從陣列本身到系統(tǒng)的架構(gòu)都在選用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方式。

1.3.1 存儲陣列本身

二級存儲陣列本身可以采用RAID+HotSpere 冗余技術(shù)，保證在一塊磁盤出現(xiàn)問題時(shí)能夠自動恢復(fù)避免素材丟失。同時(shí)采用雙RAID 控制器，解決單潰點(diǎn)危險(xiǎn)[4]。

1.3.2 二級存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

二級存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也在隨著技術(shù)的發(fā)展不斷變化，大致可以分為以下幾類。

（1）存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）結(jié)構(gòu)，SAN結(jié)構(gòu)提出共享存儲的概念，是一種專用網(wǎng)絡(luò)。作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器群的后端，可采用光纖通道（FC）或互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口（iSCSI）等存儲專用協(xié)議連接成高速專用網(wǎng)絡(luò)，使多個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與多種存儲設(shè)備直接連接，對于存儲容量要求高的網(wǎng)絡(luò)非常適合。目前，F(xiàn)C和iSCSI是應(yīng)用于存儲區(qū)域網(wǎng)吉比特速率的兩種主要技術(shù)。（2）網(wǎng)絡(luò)附加存儲（NAS）結(jié)構(gòu)，由遷移服務(wù)器和存儲陣列構(gòu)成，是一種比較簡單的解決方式。但是一旦遷移服務(wù)器出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致素材無法遷移。其優(yōu)點(diǎn)是成本較低，對于中小電視臺是一種比較理想的解決方案。當(dāng)然，這種NAS結(jié)構(gòu)也可以做成備份的形式，保證同時(shí)向主備二級存儲中遷移素材。即便是這種備份的形式，成本也不是很高[5]。

2 二級存儲系統(tǒng)的應(yīng)用分析

建立電視播出的二級存儲系統(tǒng),是為了緩解媒資播出庫存儲的壓力, 提高播出系統(tǒng)的安全性, 避免制作、媒資生產(chǎn)系統(tǒng)直接與播出核心服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行直接操作, 作為節(jié)目制作與節(jié)目播出業(yè)務(wù)之間的緩沖帶[6]。

2.1 播出文件分級存儲與傳輸流程

2.2 二級存儲系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

播出二級存儲結(jié)構(gòu)采用主備設(shè)計(jì),確保播出二級存儲無單一崩潰點(diǎn), 系統(tǒng)配備集群文件管理手段。二級存儲系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)共享存儲管理軟件,包括多節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡、節(jié)點(diǎn)熱切換和系統(tǒng)監(jiān)控等功能。該軟件支持大于16TB的卷管理,文件系統(tǒng)管理服務(wù)器可以滿足各種查詢、修改與遷移等服務(wù)的高效運(yùn)行。所有光纖接人的服務(wù)器必須提供存儲管理軟件的授權(quán)許可。二級存儲區(qū)設(shè)備采用開放的、通用的存儲體結(jié)構(gòu),支持標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng),便于實(shí)現(xiàn)與媒資網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接。系統(tǒng)對外傳輸采用數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)方式(NAS頭),網(wǎng)絡(luò)端口具有良好的開放性與規(guī)范性。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)與存儲盤陣采用標(biāo)準(zhǔn)FC方式(不少于4GB),對外采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的千兆以太網(wǎng)接口(電口),支持FTP傳輸。數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)有四臺,每臺提供不少于4口千兆以太網(wǎng)接口。系統(tǒng)保證與全臺制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)核心交換平臺及媒資系統(tǒng)的互聯(lián)互通方案實(shí)施中無償提供相關(guān)支持服務(wù)。

2.2.1 二級存儲系統(tǒng)的可靠性技術(shù)特點(diǎn)

（l)播出二級存儲設(shè)計(jì)要求充分考慮軟硬件的安全性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的安全性及服務(wù)的安全性。同時(shí),系統(tǒng)必須采用開放、成熟的存儲技術(shù),安全可靠的管理方式,以確保數(shù)據(jù)存儲的冗余和安全。（2)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備采用冗余設(shè)計(jì),確保系統(tǒng)無單一崩潰點(diǎn),如:服務(wù)器(存儲管理、遷移)交機(jī)、連接控制單元(存儲控制器)、1/0板卡、電源、風(fēng)扇等。（3)系統(tǒng)設(shè)備便于技術(shù)維護(hù),關(guān)鍵部件如存儲硬盤、風(fēng)扇、電源等支持熱插拔。當(dāng)遇到系統(tǒng)檢修或關(guān)斷電源后,重啟時(shí),系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)具有較快的重建恢復(fù)時(shí)間。

2.2.2 二級存儲系統(tǒng)的可擴(kuò)展性技術(shù)特點(diǎn)

（1）播出二級存儲作為節(jié)目交換中心,隨時(shí)可以從媒資播出資料庫中接收待播節(jié)目, 并將待播節(jié)目向播出服務(wù)器傳輸。（2）播出二級存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)便于擴(kuò)展,可以通過擴(kuò)展盤塔和增加網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器 增加傳輸帶寬。可單獨(dú)擴(kuò)充存儲容量,不影響安全播出,為今后系統(tǒng)擴(kuò)容提供可能。（3）播出二級存儲磁盤陣列支持不同容量磁盤的混插,并可有效使用所有磁盤存儲容量。

2.3 播出中心二級存儲系統(tǒng)

福建電視臺包括東南衛(wèi)視、綜合頻道、海峽頻道(北美和省內(nèi))、少兒頻道、公共頻道、新聞頻道、都市時(shí)尚頻道、電視劇頻道、經(jīng)濟(jì)生活頻道、體育頻道等多個頻道部門。

福建電視臺播出中心采用的是HP StorageWorks EVA8400虛擬陣列。HP storageWorks EVA8400企業(yè)級虛擬磁盤陣列存儲系統(tǒng)是對于采用虛擬化IT存儲環(huán)境的理想之選，允許您動態(tài)添加虛擬服務(wù)器和企業(yè)虛擬陣列，進(jìn)而無縫配置存儲容量，支持應(yīng)用程序的不斷增加。EVA8400虛擬化擁有出色的靈活性，讓您可以根據(jù)不斷變化的業(yè)務(wù)需求，動態(tài)擴(kuò)展或縮小您的存儲容量，可通過大量驅(qū)動器，充分發(fā)揮磁盤的使用性能。在系統(tǒng)中它提供了31TB的容量。

實(shí)際上只有特定類型的素材(如電視劇、廣告等)才會根據(jù)內(nèi)容管理系統(tǒng)的要求自動遷移到二級存儲系統(tǒng)，對于10個電視頻道，那31TB的容量可以存儲大約1-2個月的特定播出素材。

這樣很大程度地減少重復(fù)上載，提高了播出內(nèi)容利用率，發(fā)揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)勢，降低操作人員工作壓力，減少錄像機(jī)磨損以及提高播出系統(tǒng)工作效率。

2.4 播出二級緩存的總體技術(shù)要求

播出二級緩存的設(shè)備要求采用開放的、通用的存儲體系結(jié)構(gòu)，支持標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)，便于實(shí)現(xiàn)與播出內(nèi)容管理系統(tǒng)的連接。播出緩存系統(tǒng)提供商必須保證與播出內(nèi)容管理系統(tǒng)和硬盤播出服務(wù)器系統(tǒng)在互聯(lián)互通方案實(shí)施中無償提供相關(guān)支持服務(wù)，以確保實(shí)現(xiàn)該功能；存儲系統(tǒng)支持CIFS、NFS等文件訪問協(xié)議，并配置相應(yīng)軟件；提供圖形化配置管理工具，便于管理；磁盤陣列控制器、電源、硬盤、風(fēng)扇等所有關(guān)鍵組件為冗余設(shè)計(jì)并可熱插拔更換；磁盤陣列系統(tǒng)具有高可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)無單點(diǎn)故障，包括系統(tǒng)對外和內(nèi)部的鏈路連接無單點(diǎn)故障。

總之，二級緩存技術(shù)的引入在硬盤播出系統(tǒng)及其它聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中起到了緩沖作用。這帶來的好處是：硬盤播出系統(tǒng)與外界其它系統(tǒng)之間的文件交換都經(jīng)過近線存儲系統(tǒng)，減弱了播出服務(wù)器與其它系統(tǒng)的直接聯(lián)系。采用二級緩存技術(shù)，為一個節(jié)目的播出帶來了更高的安全性及更大靈活性。

[1]沈明根,鄒偉健. 二級存儲在吳江電視臺硬盤播出中的應(yīng)用. 廣播電視技術(shù)，2005.

[2]王寧. 硬盤播控系統(tǒng)與二級存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì). 廣播與電視技術(shù)，2007.

[3]盧英鎖. 新電視中心播出網(wǎng)絡(luò)二級存儲系統(tǒng). 中國傳媒科技，2007.

[4]張政. 透過播出二級存儲看存儲技術(shù). 電視字幕(特技與動畫)，2008.

[5]王松林. 硬盤播出系統(tǒng)二級存儲的升級. 現(xiàn)代電視技術(shù)，2011.

[6]北大方正電視播控技術(shù)講座.2008.

（福建省廣播影視集團(tuán)，福建福州350001）