淺談存儲播出系統(tǒng)

趙 杰

（太原有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司，山西 太原 030024）

隨著信息時代的到來，計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)滲透到社會的各個角落，信息技術(shù)浪潮風(fēng)起云涌。面對與日俱增的各種信息，不僅要處理，更重要的是如何保存信息，為日常的工作和生活服務(wù)。信息存儲、傳輸和處理將是提高社會整體發(fā)展水平最重要的保障條件之一。

目前，數(shù)字電視與傳統(tǒng)模擬電視相比，其主要優(yōu)勢就是能在同樣的頻寬內(nèi)提供更多的內(nèi)容，同時節(jié)目畫面更清晰。由于每天都有大量節(jié)目要播出，意味著每天都有大量節(jié)目和數(shù)據(jù)信息需要處理，因此，安全的存儲、存取的容錯性、存儲容量平滑升級、節(jié)目文件的播出監(jiān)控等問題，對于整個系統(tǒng)都是至關(guān)重要的。存儲播出系統(tǒng)有以下4個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

1 節(jié)目的上載與收錄

面對海量的節(jié)目和數(shù)據(jù)信息，完善的上載和收錄功能是非常必要的。上載是指對多種格式節(jié)目按規(guī)定格式進(jìn)行上傳，實(shí)時轉(zhuǎn)換成文件，并保證廣播級信號的質(zhì)量。收錄是指對節(jié)目進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、素材制作、文件存儲的整個過程。在整個數(shù)字信號收錄、存儲的過程中，應(yīng)確保數(shù)字信號質(zhì)量不劣化。

將各種清晰的信源轉(zhuǎn)換成DVB系統(tǒng)所能利用的MPEG-2 Transport Stream格式，是保證數(shù)字電視優(yōu)勢的首要指標(biāo)。目前，能達(dá)到符合數(shù)字電視要求的信源格式主要有正版DVD、Betacam、DVCPRO、Digital-S、衛(wèi)星節(jié)目等格式信源。這些信源與DVB標(biāo)準(zhǔn)兼容的MPEG-2 Transport Stream格式需要進(jìn)行中間處理轉(zhuǎn)換，如采用轉(zhuǎn)碼、編碼、復(fù)用等手段，把各種節(jié)目信源轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-2 TS流。

圖1 節(jié)目收錄系統(tǒng)

2 節(jié)目存儲與節(jié)目庫管理

節(jié)目存儲和節(jié)目管理系統(tǒng)在物理上分為3個存儲系統(tǒng)：在線一級SAN存儲系統(tǒng)、近線二級NAS存儲系統(tǒng)和離線三級經(jīng)濟(jì)存儲系統(tǒng)。在邏輯上，節(jié)目存儲和管理系統(tǒng)由一個節(jié)目管理數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)的應(yīng)用客戶端產(chǎn)生。

在線一級SAN存儲系統(tǒng)主要用于存儲近一周內(nèi)要播出的節(jié)目，節(jié)目的安全容錯等級是1，所以采用RAID-X技術(shù)（RAID-x磁盤陣列，磁盤陣列的主流容量為720 GB一個陣列），節(jié)目的存儲狀態(tài)是，二級存儲導(dǎo)入節(jié)目存儲到一級存儲系統(tǒng)，服務(wù)器從一級存儲中24 h持續(xù)、高速、穩(wěn)定地讀取節(jié)目播出。節(jié)目播出后，根據(jù)要求定期地將節(jié)目從視頻服務(wù)器中刪除。系統(tǒng)采用SAN結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)容量平滑升級和高速穩(wěn)定傳輸。其中，采用的RAID-x技術(shù)可以在1個存儲系統(tǒng)中對不同的節(jié)目采用不同的RAID級別，也可以跨越多個磁盤陣列進(jìn)行RAID存儲，即使損壞1組乃至多組，磁盤陣列都可以確保節(jié)目不會停播。事實(shí)上已經(jīng)在存儲環(huán)節(jié)保證了播出系統(tǒng)的不間斷播出。同時，RAID-x技術(shù)可以保證同一個節(jié)目均勻分布在多個磁盤乃至多組磁盤陣列上，實(shí)現(xiàn)一個節(jié)目的讀寫由多個磁盤并行完成，滿足實(shí)時性的要求，當(dāng)開展VOD等業(yè)務(wù)對同一節(jié)目輸出有極高的并發(fā)流量要求時，RAID-x的優(yōu)勢更加明顯。

近線二級NAS存儲系統(tǒng)主要用于存儲1周內(nèi)要播出節(jié)目的備份，1周后要播出節(jié)目的制作的臨時、歸檔節(jié)目等。節(jié)目的安全容錯等級為2，建議采用RAID-5節(jié)目存儲的狀態(tài)，如節(jié)目采集系統(tǒng)把外來信源存儲到NAS系統(tǒng)中。編輯系統(tǒng)把節(jié)目從NAS中讀取出來編輯，再重新存儲到NAS系統(tǒng)中。審查系統(tǒng)從NAS中讀取節(jié)目進(jìn)行審查。審查完畢后，等待EPG編輯系統(tǒng)提供信息要求調(diào)度，然后從NAS中讀取節(jié)目上傳到一級系統(tǒng)。1周后再根據(jù)要求刪除或把節(jié)目轉(zhuǎn)移到三級系統(tǒng)中。采用NAS結(jié)構(gòu)，NAS存儲系統(tǒng)的主流容量為720 GB，1個1000BASE-T和1個100BASE-T外部接口，可根據(jù)用戶對自己存儲空間的需求平滑升級。

離線三級經(jīng)濟(jì)存儲系統(tǒng)主要用于備份二級存儲系統(tǒng)中的節(jié)目，保存這些節(jié)目主要用于二次播出或節(jié)目交換。建議采用DVD光盤的刻錄方式經(jīng)濟(jì)保存。確保系統(tǒng)及時地從二級存儲系統(tǒng)中備份節(jié)目。

節(jié)目級管理數(shù)據(jù)庫服務(wù)系統(tǒng)主要用于管理從各個客戶端采集的節(jié)目信息和節(jié)目狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，以及作為各種數(shù)據(jù)信息服務(wù)的接口，如 EPG、CAS、SMS、播控等。

應(yīng)用客戶端主要用于采集節(jié)目制作過程當(dāng)中的所有信息。如節(jié)目錄入信息、節(jié)目屬性、狀態(tài)及編碼信息錄入、編輯信息錄入、審查信息錄入、上傳信息錄入、刪除信息錄入等。

3 播出監(jiān)控管理

圖2 三級存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

自動播出系統(tǒng)需保證24 h不間斷播出，具備緊急處理功能。在不能及時排除故障時，系統(tǒng)將自動實(shí)現(xiàn)墊播。單機(jī)視頻服務(wù)器系統(tǒng)要求對各種復(fù)雜的TS流具有強(qiáng)大的處理功能，保證對各種TS流有強(qiáng)大的兼容性。同時，系統(tǒng)要求有播出監(jiān)控和雙機(jī)熱備份切換機(jī)制。雙機(jī)熱備份系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)是：時鐘同步、狀態(tài)監(jiān)視預(yù)警、熱切換技術(shù)、系統(tǒng)恢復(fù)等技術(shù)。系統(tǒng)簡述如下：

3.1 系統(tǒng)組成

由兩臺DVB視頻服務(wù)器,兩臺播控服務(wù)器，1套播出監(jiān)視系統(tǒng)，1套時鐘同步系統(tǒng)，在線一級磁盤陣列，1臺TS SWITCH，1臺 FIBER HUB，1 臺 Ethernet Switch，以太網(wǎng)線，F(xiàn)ibre Cable，ASI線組成。

3.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

四級切換系統(tǒng)：服務(wù)器級、板卡級、端口級、PROGRAM級。

服務(wù)器級：服務(wù)器整機(jī)系統(tǒng)異常崩潰，服務(wù)器程序崩潰等級別切換，以及相應(yīng)的快速恢復(fù)技術(shù)。

板卡級：播出卡由于異常原因?qū)е庐惓５募墑e切換，以及相應(yīng)的快速恢復(fù)技術(shù)。

端口級：某個端口由于異常原因的級別切換，以及相應(yīng)的快速恢復(fù)技術(shù)。

PROGRAM級：某個端口中的某個數(shù)字通道的PROGRAM出現(xiàn)異常的級別切換，以及相應(yīng)的快速恢復(fù)技術(shù)，NTP網(wǎng)絡(luò)時鐘同步協(xié)議。

4 高速存儲網(wǎng)絡(luò)共享

完成自動播出服務(wù)器群、上載/收錄工作站、預(yù)編/審核工作站及其他工作站對節(jié)目庫資源的充分共享和高速訪問，并提供網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的擴(kuò)充性。

整個系統(tǒng)分為3個存儲資源結(jié)構(gòu)：一級存儲系統(tǒng)、二級存儲系統(tǒng)、三級存儲系統(tǒng)。一級存儲采用Fiber實(shí)現(xiàn)資源共享訪問。二級采用100 M以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)資源共享訪問。一級和二級之間通過1 000 M以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)資源共享。三級存儲系統(tǒng)之間是獨(dú)立的：三級和二級之間通過100 M以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)資源共享訪問；三級和一級之間可以通過DVD光驅(qū)間接訪問。

由于需求的不斷提升，高性能的存儲系統(tǒng)尤其是海量存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能設(shè)計研究越來越重要。海量存儲系統(tǒng)因其高集合帶寬、可靠性高、可互操作性高等特點(diǎn)，將成為未來存儲系統(tǒng)的主流技術(shù)。