IP-SAN網絡帶寬性能分析

張衛年

（作者單位：揚州廣播電視傳媒集團）

IP-SAN網絡帶寬性能分析

張衛年

（作者單位：揚州廣播電視傳媒集團）

IP-SAN制作網絡具有低成本、易維護、安全性高等特性，但由于是單網結構，管理數據和視音頻數據都在單網架構傳輸，由于電視節目制作的大文件性，要求網絡具有一定的帶寬，這樣才能滿足視頻制作的要求。所以網絡的帶寬性能顯得尤為重要。但是有時遇到建設成的IP-SAN網絡在使用時，非編工作站端出現卡頓現象，不能滿足制作需求。是什么原因導致網絡的帶寬性能下降？而網絡的帶寬瓶頸在哪？本文對這些問題進行探討。

IP-SAN制作；陣列；帶寬性能

在電視非線性制作網絡中，由于電視畫面的數據文件具有大文件的特性，所以在以前的非編網絡中的主要是以光纖網絡來達到大文件的實時傳輸。由于光纖設備價格昂貴，所以逐漸被IP-SAN架構的網絡來代替。由于一開始在使用過程中出現了實測帶寬達不到設計帶寬的問題，為了找到出現問題的環節，現在就揚州電視臺IP-SAN網絡的帶寬性能做具體分析。

1 IP-SAN網絡的帶寬性分析

首先，簡單介紹揚州電視臺制作網絡的物理結構：揚州電視臺3號制作網的網絡系統的結構設計采用流行的IPSAN結構。網絡核心設備由中心在線存儲子系統DMS220A-D；以太網交換機采用兩臺CISCO-3750；服務器部分由4臺DELL-2850構成，其中2臺DELL-2850服務器作為MDC服務器運行SANergy管理軟件，采用MSCS實現MDC服務器高可用、熱備切換；2臺DELL-2850服務器 作為數據庫服務器采用Legato AAM解決方案實現雙機容錯和服務器集群。數據庫軟件采用SQL2000。有卡工作站采用大洋自產的紅橋II代卡。

在正常情況下，根據DMS220A-D的性能，系統的設計帶寬應該為170 Mbit/s（具體帶寬占用情況為：13臺有卡站，有卡采集一般采用dv25格式，一軌視頻就是25 Mbps(25 Mbit/s)，一般編輯軌道以4軌道來算，實時視頻占用帶寬為：25÷8×4×13=162.5 M bit/s,還有音頻、10臺無卡占、3臺配音以及控制命令消耗等，共計約170 Mbit/s）以內，但在實際使用時，通過多臺工作站同時讀寫，發現該系統的帶寬僅為100 Mbit/s左右時，圖象已經出現停頓等現象，不能滿足設計需求。

2 整個網絡的帶寬瓶頸

IP SAN即通過IP 網絡，將SCSI 區塊數據轉換成網絡封包的一種傳輸標準，它通過IP 網絡來傳輸數據，但在數據存取方式上，則采用與FC-SAN 相同的Block Protocol 協議。使用的軟件是ISCSI Initiato。通過分析，ISCSI Initiator軟件的額外開銷很少，所以數據傳輸轉換的軟件不是系統帶寬的瓶頸。

每個工作站的都是千兆以太網接口，我們在實際應用中一般不會超過5層，每層是25 Mbps的流量（實際測試時一般不超過3層，每層是50 Mbit/s的流量），可以計算出工作站的讀寫最大帶寬為50÷8×3=18.75 Mbit/s，遠遠小于工作站網卡帶寬1 000 Mbit/s÷8×0.6=75 Mbit/ s,其中的0.6為網卡實際使用時效率的因子。可以看出工作站網卡不是帶寬瓶頸。

視音頻數據在得到工作站的調用請求或寫入請求時，還必須通過物理通道——交換機，現在網絡是采用2臺CISCO3750G-48TS作為以太網的核心交換層。交換機之間采用堆疊技術相連，背板的交換率達到32 Gbps，包交換率為35.7 Mpps，也就是285.6 Mbit/s（1pps=64bitps）。可以認為交換機不是系統帶寬的頻頸。

那么系統帶寬的瓶頸究竟在哪兒呢？最有可能是ISCSI協議和在線存儲子系統DMS220A-D。我們知道，IP-SAN的核心技術是ISCSI協議，該協議在內部結構上比較簡單，該協議只需要將傳輸的網絡數據包中的TCP/IP與SCSI命令分離或合并，效率很高，應該不會成為瓶頸。最終我的目標盯上了在線存儲子系統DMS220A-D，由于該存儲子系統是大洋Super Micro控制器用SCISI線和SATA硬盤連接，不是以前在FC-SAN中常用的控制器用銅芯線和SCISI硬盤連接，SATA硬盤和SCISI硬盤在性能上還是有差距的，SATA規范將硬盤的外部傳輸速率理論值提高到了150 MB/s，SCSI目前最高的水平是320 MB/s，可以認為是硬盤的速度和raid的配置不當是導致網絡系統帶寬性能的下降的主要原因。

通過摸索，我們最終把DMS 220A-D陣列有兩個盤陣分別做了以下的RAID方式為；在第一個盤陣的設置中，選擇第一塊和第二塊磁盤做了一個RAID1作為一個LUN，用作MDC的心跳盤，第3～14塊共12塊磁盤，做了RAID5，作為一個大的RAID5組，在其中劃分了兩個大小相等的分區，分別作為了第二和第三個LUN，第15塊作為第四個LUN，剩下的第十六塊盤，作為全局的熱備盤。在第二個盤陣的設置中，我們選擇第一塊至第14塊共14塊盤做了RAID5，在此RAID組中劃分了兩個大小相等的兩個分區，作為第一和第二個LUN。第15塊單盤作為第二個盤陣的第三個LUN，剩下的第十六塊，作為全局的熱備盤。經過這樣的設置后，DMS 220A-D陣列的性能達到設計的系統帶寬170 Mbit/s。

3 結論

IP-SAN是由多個部分組成，協作完成提供系統帶寬，分析系統帶寬瓶頸，有助于理解整制作網絡的各部分的性能參數；通過上面的分析發現：由于IPSAN設計的優越性，網絡由于單塊硬盤的讀寫能力是一定的，通過合理配置磁盤raid，可以發揮多塊硬盤的并發能力，克服短板，滿足視頻制作的需求。