高清新聞制播網絡存儲架構設計思路與實現方案

姜德濤

（遼寧省大連市莊河廣播電視臺播出部，遼寧 莊河 116400）

隨著網絡的快速增長，電子商務盛行、交易資料爆增、新應用軟件及多媒體檔案快速增加，企業對于資料存儲的量與質的需求也快速增加。同時，在新聞制播中，高清的圖像畫面，要求了一種新的高清新聞制播網絡存儲架構，這樣才能滿足新聞電視制播中越來越高的要求。

1 高清新聞制播網絡存儲架構技術發展現狀

高清新聞制播服務器從最初的應用到電視臺的廣告播出，到現在經歷三個發展階段第一階段以數字硬盤錄像機為主要應用的播出應用，主要是完成廣告自動化播出，典型的產品有GVG的profile LEITCH的VR系列服務器，例如，北京電視臺廣告播出系統采用GVG的服務器，基本采用播出服務器加錄像機混合播出方式；第二階段以品尼高MSS系列服務器和GVG的profile系列服務器為主，實現了全硬盤播出，主要特點是，單機播出通道數多，存儲容量較大，可以滿足多頻道的播出.主要以單機主備播出為主，素材的傳輸采用以太網傳輸。基本上全國大部分省市級電視臺都采用這類服務器第三階段以LEITCH Nexio系列服務器、湯姆遜K2和OMNEON服務器.都采用網絡化存儲架構，更加靈活安全，具有更好的擴展性。目前已有多個電視臺采用。

2 高清新聞制播網絡存儲架構與傳統存儲的比較

在DAS中，應用與存儲是一體的，通過系統總線可以訪問存儲設備而網絡存儲的基本思想是把主機和存儲系統分開，使存儲系統作為一個較為獨立的模塊運行，通過網絡同主機交換數據以提供服務，來降低系統總成本并提高系統可用性。這種概念DAS架構下，應用系統的存儲器系統的升級和擴展不會影響到應用服務器，同樣應用服務器系統的升級也不會影響到存儲器系統，整個體系更易于擴展同時多個應用服務器使用物理上同一個存儲資源，使得昂貴的存儲硬件投資被更有效地利用。另外，這種概念DAS架構也提高了數據的可用性和完整性，集中化和專業化了存儲系統的管理。

高清新聞制播網絡存儲架構與傳統存儲相比，主要有以下一些優點網絡存儲DAS架構的存儲系統是完全獨立的，而傳統DAS架構中，存儲系統與服務器緊密連接。網絡存儲DAS架構可以很容易地實現數據共享，而傳統DAS架構中只能間接地通過服務器提供數據共享服務，無法實現更廣泛的、直接的共享連接。網絡存儲DAS架構可以實現高速的數據傳輸，而傳統DAS架構中所有的訪問都要通過服務器，所以很容易形成瓶頸。網絡存儲DAS架構可以擁有更多的存儲容量，可增加存儲設備而實現系統擴充，在傳統架構中由于地址數量的限制，使單個主機的存儲容量受限，只能通過增加服務器和磁盤存儲量來擴展容量。網絡存儲DAS架構采用中心化數據管理，便于控制網絡上的每一個存儲點，傳統DAS架構中需要大量的服務器和存儲系統，其異構型和分布性使管理工作難度很大。網絡存儲DAS架構方便實現數據統一管理、存儲介質可多種多樣，而傳統架構數據分散，且不便管理，存儲介質由于與服務器之間緊密的物理連接使其應用受到較多限制。

3 高清新聞制播網絡存儲架構設計思路和實現方案

高清新聞制播網絡存儲架構對象存儲文件系統就是由客戶端 (client)、存儲服務器(OST，Object StorageTarget)和元數據服務器(MDS)三個主要部分組成。網絡架構的客戶端運行網絡架構文件系統，它由OST進行文件數據I/O的交互，和MDS進行命名空間操作的交互。為了提高網絡架構文件系統的性能，通常Client、OST和MDS是分離，當然這些子系統也可以運行在同一個系統中。

客戶端可以透明地訪問集群文件系統中的數據，而無需知道這些數據的實際存儲位置。客戶端通過網絡讀取服務器上的數據，存儲服務器負責實際文件系統的讀寫操作以及存儲設備的連接，元數據服務器負責文件系統目錄結構、文件權限和文件的擴展屬性以及維護整個文件系統的數據一致性和響應客戶端的請求。網絡架構把文件當作由元數據服務器定位的對象，元數據服務器指導實際的文件I/O請求到存儲服務器，存儲服務器管理在基于對象的磁盤組上的物理存儲。由于采用元數據和存儲數據相分離的技術，可以充分分離計算和存儲資源，使得客戶端計算機可以專注于用戶和應用程序的請求；存儲服務器和元數據服務器專注于讀、傳輸和寫數據。存儲服務器端的數據備份和存儲配置以及存儲服務器擴充等操作不會影響到客戶端，存儲服務器和元數據服務器均不會成為性能瓶頸。網絡架構的全局命名空間為文件系統的所有客戶端提供了一個有效的全局唯一的目錄樹，并將數據條塊化，再把數據分配到各個存儲服務器上，提供了比傳統SAN的“塊共享”更為靈活的共享訪問方式。全局目錄樹消除了在客戶端的配置信息，并且在配置信息更新時仍然保持有效。

對象存儲文件系統的核心是將數據通路(數據讀或寫)和控制通路(元數據)分離，并且基于對象存儲設備(Object-based StorageDevice，OSD)構建存儲系統，每個對象存儲設備具有一定的智能，能夠自動管理其上的數據分布，對象存儲文件系統通常有以下幾部分組成:對象是系統中數據存儲的基本單位，一個對象實際上就是文件的數據和一組屬性的組合，這些屬性可以定義基于文件的RAID參數、數據分布和服務質量等，而傳統的存儲系統中用文件或塊作為基本的存儲單位，在塊存儲系統中還需要始終追蹤系統中每個塊的屬性，對象通過與存儲系統通信維護自己的屬性。

在實際方案實現中，根據業務需求和前述原則總共配置了7組服務器完成所有類型跨系統遷移／轉碼任務。下面以新聞遷移／轉碼服務器組為例說明服務配置情況，該服務器組負責新聞在線存儲、媒資新聞在線存儲、媒資歷史資料庫、總編室節目備播庫、非新聞媒資在線存儲、媒資體育在線存儲之間的數據遷移，滿足新聞業務與其它應用系統之間主要的跨系統媒體數據遷移／轉碼需求，高清圖像制播要求。

4 結束語

隨著高清直播網絡存儲架構技術的逐步提高，服務器的單機技術已經非常成熟，而采用什么樣的網絡管理架構和網絡存儲技術將直接影響到播出的安全。視頻服務器網絡應用逐漸擴大，系統規模也越來越復雜。不管是SAN存儲管理，還是數據通訊和傳輸.都需要安全穩定的系統來控制，而視頻服務器網絡的復雜性必然帶來系統管理負荷的增加。如何降低系統故障風險成為系統設計的重要安全性考慮，系統管理的分散設計成為降低系統負荷.提高安全性的必然選擇，而現有的計算機技術已經完全可以滿足這樣的需求，實現大系統分散管理的模式。

[1]周北確，葉青.存儲區域網概念與應用[M].北京:人民郵電出版社，2002，6.

[2]郭玉東，尹青.基于對象的網絡存儲Ⅱ棚[M].北京:電子工業出版社，2007，10.

[3]姜康寧，時成閣.網絡存儲導論[M].北京:清華大學出版社，2007，7.