二級存儲在電視播出中的應用

文丨林 征

二級存儲在電視播出中的應用

文丨林 征

隨著電視臺播出的頻道逐漸地增加，電視播出的節目規模也在增大。在多個頻道播出的節目占用服務器的大量的存儲空間，為解決存儲空間的擴充也不容易的弱點，提出二級存儲的概念，對其特點、結構、作用和優勢進行概述，并結合福建電視臺播出中心，闡述二級存儲在電視播出中的作用。

服務器； 存儲空間； 二級存儲

1 二級存儲簡介

硬盤播出系統設計在強調風險分散的同時，開始利用二級存儲將上載和播出服務器進一步分離，把素材的編輯、修改以及審看工作從播出服務器中分離出來，避免誤操作及其他情況對播出造成影響[1]。

1.1 硬盤系統架構

硬盤系統架構主要是指服務器上載與播出的結構如圖1所示。圖1所示架構下，素材的上載和播出由主備視頻服務器在服務器本地完成，主服務器上載的素材需要通過FC拷貝的方式遷移到備服務器完成素材共享。顯而易見，播出服務器要承擔上載、播出、素材遷移等多個任務。

圖1 本地上載播出模式

圖2所示架構下，配置獨立的視頻服務器專門完成節目的上載工作，節目由上載服務器遷移至主備播出視頻服務器完成素材的存儲共享。主備播出視頻服務器的工作任務已變得相對單一，主要負責節目的多頻道播出，同時兼作節目應急上載。

圖2 上載，播出分離方式

在圖3 所示這種架構下，引入二級存儲的概念，在前兩種架構的基礎上，系統有新的特點。上載服務器或上載工作站先將播出的節目素材上載至二級存儲緩存，根據播出的需要制定合理的節目遷移策略，自動遷移至主備播出視頻服務器[2]。

圖3 二級存儲播出方式

1.2 二級存儲的作用及其優勢

(1) 為其他業務網絡開通一個文件化傳輸的平臺，實現素材的交換和共享；同時也將播出服務器和其他網絡分離開來，不會對硬盤播出有任何威脅。(2)制定遷移策略，使素材的遷移過程在系統空閑時執行，不會占用播出系統的網絡資源，保證網絡的穩定安全。(3)作為大容量的磁盤陣列，二級存儲可以根據需要設計，存儲時間長達幾個月，滿足大容量素材的存儲、再利用，省掉相同素材重播時反復上載的工作量。(4)網絡連接對設備的物理位置沒有要求，可以在任何地方進行素材的上載傳輸。相對服務器的本地存儲有較低的成本。(5)素材在二級存儲和播出服務器之間的遷移速度要遠遠大于1∶1的上載速度，滿足應急播出和臨時更換節目的需要。(6)真正做到素材向主備播出服務器的同時傳輸，摒棄服務器上載時由主到備的拷貝過程[3]。

1.3 二級存儲帶來的風險

盡管二級存儲的優勢十分明顯，但是也會由此帶來一些問題：引進新的設備是不是會增加系統的風險，素材的存儲是否安全，素材在各個存儲設備中的遷移是否無損以及存儲容量的擴展等等。為解決以上問題，二級存儲從陣列本身到系統的架構都在選用先進的設計方式。

1.3.1 存儲陣列本身

二級存儲陣列本身可以采用RAID+HotSpere 冗余技術，保證在一塊磁盤出現問題時能夠自動恢復避免素材丟失。同時采用雙RAID 控制器，解決單潰點危險[4]。

1.3.2 二級存儲結構設計

二級存儲系統的結構設計也在隨著技術的發展不斷變化，大致可以分為以下幾類。

（1）存儲區域網絡（SAN）結構，SAN結構提出共享存儲的概念，是一種專用網絡。作為網絡服務器群的后端，可采用光纖通道（FC）或互聯網小型計算機系統接口（iSCSI）等存儲專用協議連接成高速專用網絡，使多個網絡服務器與多種存儲設備直接連接，對于存儲容量要求高的網絡非常適合。目前，FC和iSCSI是應用于存儲區域網吉比特速率的兩種主要技術。（2）網絡附加存儲（NAS）結構，由遷移服務器和存儲陣列構成，是一種比較簡單的解決方式。但是一旦遷移服務器出現問題，將導致素材無法遷移。其優點是成本較低，對于中小電視臺是一種比較理想的解決方案。當然，這種NAS結構也可以做成備份的形式，保證同時向主備二級存儲中遷移素材。即便是這種備份的形式，成本也不是很高[5]。

2 二級存儲系統的應用分析

建立電視播出的二級存儲系統,是為了緩解媒資播出庫存儲的壓力, 提高播出系統的安全性, 避免制作、媒資生產系統直接與播出核心服務器系統進行直接操作, 作為節目制作與節目播出業務之間的緩沖帶[6]。

2.1 播出文件分級存儲與傳輸流程

2.2 二級存儲系統技術特點

播出二級存儲結構采用主備設計,確保播出二級存儲無單一崩潰點, 系統配備集群文件管理手段。二級存儲系統提供網絡共享存儲管理軟件,包括多節點負載均衡、節點熱切換和系統監控等功能。該軟件支持大于16TB的卷管理,文件系統管理服務器可以滿足各種查詢、修改與遷移等服務的高效運行。所有光纖接人的服務器必須提供存儲管理軟件的授權許可。二級存儲區設備采用開放的、通用的存儲體結構,支持標準的文件系統,便于實現與媒資網絡系統的連接。系統對外傳輸采用數據網關方式(NAS頭),網絡端口具有良好的開放性與規范性。數據網關與存儲盤陣采用標準FC方式(不少于4GB),對外采用工業標準的千兆以太網接口(電口),支持FTP傳輸。數據網關有四臺,每臺提供不少于4口千兆以太網接口。系統保證與全臺制播網絡系統核心交換平臺及媒資系統的互聯互通方案實施中無償提供相關支持服務。

2.2.1 二級存儲系統的可靠性技術特點

（l)播出二級存儲設計要求充分考慮軟硬件的安全性、系統結構的安全性及服務的安全性。同時,系統必須采用開放、成熟的存儲技術,安全可靠的管理方式,以確保數據存儲的冗余和安全。（2)系統關鍵設備采用冗余設計,確保系統無單一崩潰點,如:服務器(存儲管理、遷移)交機、連接控制單元(存儲控制器)、1/0板卡、電源、風扇等。（3)系統設備便于技術維護,關鍵部件如存儲硬盤、風扇、電源等支持熱插拔。當遇到系統檢修或關斷電源后,重啟時,系統數據應具有較快的重建恢復時間。

2.2.2 二級存儲系統的可擴展性技術特點

（1）播出二級存儲作為節目交換中心,隨時可以從媒資播出資料庫中接收待播節目, 并將待播節目向播出服務器傳輸。（2）播出二級存儲系統結構便于擴展,可以通過擴展盤塔和增加網絡上的數據網關服務器 增加傳輸帶寬?？蓡为殧U充存儲容量,不影響安全播出,為今后系統擴容提供可能。（3）播出二級存儲磁盤陣列支持不同容量磁盤的混插,并可有效使用所有磁盤存儲容量。

2.3 播出中心二級存儲系統

福建電視臺包括東南衛視、綜合頻道、海峽頻道(北美和省內)、少兒頻道、公共頻道、新聞頻道、都市時尚頻道、電視劇頻道、經濟生活頻道、體育頻道等多個頻道部門。

福建電視臺播出中心采用的是HP StorageWorks EVA8400虛擬陣列。HP storageWorks EVA8400企業級虛擬磁盤陣列存儲系統是對于采用虛擬化IT存儲環境的理想之選，允許您動態添加虛擬服務器和企業虛擬陣列，進而無縫配置存儲容量，支持應用程序的不斷增加。EVA8400虛擬化擁有出色的靈活性，讓您可以根據不斷變化的業務需求，動態擴展或縮小您的存儲容量，可通過大量驅動器，充分發揮磁盤的使用性能。在系統中它提供了31TB的容量。

實際上只有特定類型的素材(如電視劇、廣告等)才會根據內容管理系統的要求自動遷移到二級存儲系統，對于10個電視頻道，那31TB的容量可以存儲大約1-2個月的特定播出素材。

這樣很大程度地減少重復上載，提高了播出內容利用率，發揮系統網絡化的優勢，降低操作人員工作壓力，減少錄像機磨損以及提高播出系統工作效率。

2.4 播出二級緩存的總體技術要求

播出二級緩存的設備要求采用開放的、通用的存儲體系結構，支持標準的文件系統，便于實現與播出內容管理系統的連接。播出緩存系統提供商必須保證與播出內容管理系統和硬盤播出服務器系統在互聯互通方案實施中無償提供相關支持服務，以確保實現該功能；存儲系統支持CIFS、NFS等文件訪問協議，并配置相應軟件；提供圖形化配置管理工具，便于管理；磁盤陣列控制器、電源、硬盤、風扇等所有關鍵組件為冗余設計并可熱插拔更換；磁盤陣列系統具有高可靠性，能夠實現系統無單點故障，包括系統對外和內部的鏈路連接無單點故障。

總之，二級緩存技術的引入在硬盤播出系統及其它聯網系統中起到了緩沖作用。這帶來的好處是：硬盤播出系統與外界其它系統之間的文件交換都經過近線存儲系統，減弱了播出服務器與其它系統的直接聯系。采用二級緩存技術，為一個節目的播出帶來了更高的安全性及更大靈活性。

[1]沈明根,鄒偉健. 二級存儲在吳江電視臺硬盤播出中的應用. 廣播電視技術，2005.

[2]王寧. 硬盤播控系統與二級存儲系統設計. 廣播與電視技術，2007.

[3]盧英鎖. 新電視中心播出網絡二級存儲系統. 中國傳媒科技，2007.

[4]張政. 透過播出二級存儲看存儲技術. 電視字幕(特技與動畫)，2008.

[5]王松林. 硬盤播出系統二級存儲的升級. 現代電視技術，2011.

[6]北大方正電視播控技術講座.2008.

（福建省廣播影視集團，福建福州350001）