虛擬存儲技術在數字視頻網絡中的應用

摘 要：文章簡要講述了虛擬存儲技術的的定義、發展和其在數字視頻中的應用。

關鍵詞：虛擬存儲技術 容量 存儲網絡 數字視頻網絡

隨著圍繞數字化、網絡化開展的各種多媒體處理業務的不斷增加，存儲系統網絡平臺已經成為一個核心平臺，同時各種應用對平臺的要求也越來越高，不光是在存儲容量上，還包括數據訪問性能、數據傳輸性能、數據管理能力、存儲擴展能力等等多個方面。可以說，存儲網絡平臺的綜合性能的優劣，將直接影響到整個系統的正常運行。為達到這些要求，一種新興的技術正越來越受到大家的關注，即虛擬存儲技術。

虛擬化技術是隨著計算機技術的發展而發展起來的，最早是始于上世紀70年代。由于當時的存儲容量，特別是內存容量成本非常高、容量也很小，對于大型應用程序或多程序應用就受到了很大的限制。為了克服這樣的限制，人們就采用了虛擬存儲的技術，最典型的應用就是虛擬內存技術。隨著計算機技術以及相關信息處理技術的不斷發展，人們對存儲的需求越來越大。這樣的需求刺激了各種新技術的出現，比如磁盤性能越來越好、容量越來越大。但是在大量的大中型信息處理系統中，單個磁盤不能滿足需要，這樣的情況下存儲虛擬化技術就發展起來了。在這個發展過程中也由幾個階段和幾種應用。首先是磁盤條帶集（RAID，可帶容錯）技術，將多個物理磁盤通過一定的邏輯關系集合起來，成為一個大容量的虛擬磁盤。而隨著數據量不斷增加和對數據可用性要求的不斷提高，又一種新的存儲技術應運而生，那就是存儲區域網絡（SAN）技術。SAN的廣域化則旨在將存儲設備實現成為一種公用設施，任何人員、任何主機都可以隨時隨地獲取各自想要的數據。目前討論比較多的包括iSCSI、FC Over IP等技術，由于一些相關的標準還沒有最終確定，但是存儲設備公用化、存儲網絡廣域化是一個不可逆轉的潮流。

一、虛擬存儲的概念

所謂虛擬存儲，就是把多個存儲介質模塊（如硬盤、RAID）通過一定的手段集中管理起來，所有的存儲模塊在一個存儲池（Storage Pool）中得到統一管理，從主機和工作站的角度，看到就不是多個硬盤，而是一個分區或者卷，就好像是一個超大容量（如1T以上）的硬盤。這種可以將多種、多個存儲設備統一管理起來，為使用者提供大容量、高數據傳輸性能的存儲系統，就稱之為虛擬存儲。

二、虛擬存儲在數字視頻網絡中的應用

數字視頻網絡對廣播電視行業來說已經不是一個陌生的概念了，由于它在廣播電視技術數字化進程中起到了重要的作用，國內各級電視臺對其給予極大的關注，并且開始構造和應用這類系統，在數字視頻網的概念中完全打破了以往一臺錄象機、一個編輯系統、一套播出系統的傳統結構，而代之以上載工作站、編輯制作工作站、播出工作站及節目存儲工作站的流程，便于操作和管理。節目上載、節目編輯、節目播出在不同功能的工作站上完成，可成倍提高工作效率。同時，由于采用非線性編輯系統，除了采集時的壓縮損失外，信號在制作、播出過程中不再有任何損失，節目的技術質量將大大提高。

在現有的視頻網絡系統中，雖然電腦的主頻、網絡的傳輸速率以及交換設備的性能已經可以滿足絕大多數應用的要求，但其中存儲設備的訪問帶寬問題成為了系統的一個主要性能瓶頸。視頻編輯、制作具有數據量存儲大、碼流高、實時性強、安全性重要等特點。這就要求應用于視頻領域的存儲技術和產品必須具有足夠的帶寬并且穩定性要好。

在單機應用時，為了保證一臺編輯站點有足夠的數據帶寬，SCSI技術、本地獨立磁盤冗余陣例RAID（Redundant Array of Independent Disks）技術（包括軟件和硬件）被廣泛應用，它通過把若干個SCSI硬盤加上控制器組成一個大容量、快速響應、高可靠性的存儲子系統，從用戶看可作為一個邏輯盤或者虛擬盤，從而大大提高了數據傳輸率和存儲容量，同時利用糾錯技術提高了存儲的可靠性，并可滿足帶寬要求。

隨著節目制作需求的發展，要求2—3臺站點共享編輯數據。這時可利用SCSI網絡技術實現這一要求。幾臺編輯站點均配置高性能的SCSI適配器，連接至共享的SCSI磁盤陣列，既可以實現幾個站點共享數據，又可以保證每一臺單機的工作帶寬。

光纖通道技術的成熟應用對視頻網絡的發展具有里程碑的意義，從此主機與共享存儲設備之間的連接距離限制從幾米、十幾米，擴展到幾百米、幾千米，再配合光纖通道交換設備，網絡規模得到幾倍、十幾倍的擴充。這時候的FC（Fibre Channel光纖通道）磁盤陣列——RAID容錯技術，相對SCSI的高帶寬、大容量，成為視頻網絡中的核心存儲設備。

隨著電視臺規模的發展，全臺級大規模視頻網絡的應用被提出。在這種需求下，就必須將更先進的存儲技術與產品引入視頻領域。存儲區域網（SAN）的發展目前正處于全速上升期，各種概念層出不窮，其中具有劃時代意義的是虛擬存儲概念的提出。相對于傳統的交換機加RAID陣列，主機通過硬件層直接訪問陣列中的硬盤的SAN結構，虛擬存儲的定位是將數據存儲功能從實際的、物理的數據存取過程中抽象出來，使普通用戶在訪問數據時不必關心具體的存儲設備的配置參數、物理位置及容量，從而簡化用戶和系統管理人員的工作難度。