浅析电视台制播网络系统中的网络储存体系结构

浅析电视台制播网络系统中的网络储存体系结构

赵金文

赵金文（大连市金州区广播电视台，大连116100）

摘要：硬盘制播网络系统在近几年快速发展，并且随着各种新媒体业务呈多元化发展，网络规模越来越大，结构也越来越复杂。作为关键技术的网络储存体系在发挥其资源共享、分工合作起到重要作用，理解并探索这些储存体系有着重要意义。

关键词：电视台制播网络系统；网络储存体系结构；硬盘制播网络系统

中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）09-0184-01

网络和储存作为制播系统各个设备连接的核心，很多公司研发了各种网络储存体系结构，DAS（DirectAttachedStorage）、NAS（NetworkAttachedStorage）和SAN（StorageAreaNetwork）是主要的几种。

1988年，美国加州大学伯克利分校的DavidPatterson等三个研究者最早提出了RAID的概念。

这一概念历史性的改变了磁盘存储在主机系统中的使用模式，使应用系统对存储空间容量和性能的要求第一次脱离了实际物理磁盘的限制，而将RAID和网络技术结合更加快了网络存储在各个领域的应用。

DAS就是存储介质通过SCSI、IDE等接口直接连接在服务器等设备上，由服务器直接共享给网络上的用户。读取服务器上的数据时，发送指令给存储设备，存储设备根据指令完成读写等相应的操作。这种模式下，客户机如果想访问相应的数据，必须通过服务器等设备，服务器在这里起到数据中转处理的作用。因为控制存储的服务器往往还需要处理其他工作任务，CPU、内存、I/O等就会被占用，这时候数据传输的速度就会因为服务器的响应速度慢而降低。可见，DAS作为简单的文件和数据服务因为它在价格上的优势还可以，对于访问数据量非常大的非线性网络编辑和网络播出等需要高读写性能应用显然不适合。

随着存储器对高带宽的需求，FC（FibreChannel）光纤通道技术慢慢移植到现在的存储系统上来了，它提升了存储设备通道性能的同时，也使存储系统连接方式更为丰富，光纤通道技术催生了SAN的概念，即所谓存储域网[1]。

比较典型的SAN系统提供了整体的基于数字化文件的功能，使得制作流程和管理都得到了有效提高。制播网络系统中的节目制作系统主体采用了FC和以太网双网结构。FC实际是一种网络传输层的协议，它的特点是物理层质量可靠使用光纤或铜缆，减少复杂的冗余校验运算，网络的速度高而且稳定。建立FC网络的同时，还需要建立以太网用于传递控制信息，由基于FC协议的光纤通道网和基于TCP/IP协议的以太网组成，其中以太网主要传输控制信息和数据库信息，FC的SAN存储区域网主要传输和提供高码率的视音频素材数据[2]。

FC+以太网的双网结构的优势在于性能，可以同时读取和写入数据并确保可以有一个稳定的带宽。FC最大的不足是这种结构价格昂贵，同样端口的FC交换机和FCHBA卡比以太网交换机、网卡要贵上数倍甚至数十倍。FC需要技术人员具备更多的专业知识和专业设备，维修和调试都更为复杂。

与SAN概念一起大行其道的还有NAS，即所谓网络附属存储。简单的说NAS存储就是基于专用硬件设备上的、安装特殊操作系统、具有用户访问权限管理功能、数据安全保护和恢复功能的文件服务器。1999年至2000年间，在NetApp、Auspex等公司的推动下，NAS的受认可程度达到了顶峰。一般在制作区采用千兆以太网+网络附加存储（NAS）的结构，在播出区采用以太网+光纤通道（FC）的双网结构，系统中采用的NAS的存储管理方案，采用NFS和CIFS网络协议。随着千兆以太网的成熟，芯片处理能力的提升和TOE（TcpOffloadEngine）网卡的出现，可以满足小规模制作系统的业务需要。

基于纯以太网的网络储存结构解决方案有IPSAN，iSCSI（IPSCSI）标准由IBM、Cisco、NetApp等公司共同研究开发，经过三年20个版本的不断完善，终于得到了IETF的认可。基于iSCSI的存储系统只需要不多的投资便可实现SAN存储功能，这种方案的特点是所有客户端工作站和服务器通过千兆以太网（大部分使用双绞线）访问共享的存储池。

微软公司发布iSCSI驱动程序包，该协议实现了基于TCP/IP的网络传输SCSI指令，给网络储存带来了一种低价位高性能的解决方案，基于iSCSI协议使用普通千兆网卡，可以达到120MB/s的实测带宽，如此高的传输速度配上基于CPU+GPU+I/O的非线性编辑制作工作站，可以实现低成本、高可用性和高安全性，并且安装和维护都很方便。

采用iSCSI技术组成的IPSAN可以提供和传统FCSAN相媲美的存储解决方案，构建ISCSI存储网络的普通服务器或PC机只需要具备价格相对来说比较低廉的交换机、线缆、接口卡都是标准的以太网配件，可共享和使用大容量的存储空间。

与传统的分散式直连存储方式不同，它采用集中的存储方式，极大地提高了存储空间的利用率，方便了用户的维护管理。IPSAN使用标准的TCP/IP协议，由于IP网络技术十分成熟，因此相应地减少了存储在配置、操作、维护和管理等方面的复杂度，在服务器和存储设备的空间布局上的限制就会很少，还可以根据以后的发展需求进行扩充。

综上可见，电视制播系统存在数据传输速度快、数据量大等特点，DAS模式将不可行，其它存储模式（即NAS、FCSAN、IPSAN）的选择则应根据具体的站点数、同时工作需要的瞬间数据量的大小以及所需存储容量的大小、用户资金、可靠性要求等进行选择。

参考文献：

[1]赵涛.SAN存储资源管理系统的研究备份恢复模块的设计与实现[D].西安：西北工业大学，2005.

[2]张琦，林正豹，杨盈昀.数字电视制播技术[M].北京：中国广播电视出版社，2003.