廣電系統(tǒng)視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的分析

孫 萌

(中央電視臺(tái) 技術(shù)制作中心，北京 100859)

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展讓社會(huì)各個(gè)行業(yè)都應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行工作，在電視行業(yè)中也不例外。計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用電視行業(yè)的工作人員的工作進(jìn)行更加高效便捷。電視臺(tái)承擔(dān)著電視節(jié)目的制作和播出，信號(hào)切換頻繁，數(shù)據(jù)的傳輸與存儲(chǔ)量巨大。這樣的情況就使得在電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用十分重要。電視臺(tái)的傳輸與保存的視頻與數(shù)據(jù)量要求電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)要更加高效與快捷，對(duì)于存儲(chǔ)的速度與網(wǎng)絡(luò)的安全性也有著更多的要求。

一、電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)方式分析

(一)在線存儲(chǔ)的存儲(chǔ)方式

存儲(chǔ)的設(shè)備利用硬盤陣列，將壓縮或是不壓縮的音頻、視頻等數(shù)據(jù)文件進(jìn)行存儲(chǔ)，并永久連接于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是在線存儲(chǔ)的存儲(chǔ)方式。在線存儲(chǔ)又可以稱為On-line,人們?cè)谧x取音頻或視頻等數(shù)據(jù)信息時(shí)可以直接對(duì)存儲(chǔ)的設(shè)備進(jìn)行訪問。在線存儲(chǔ)是一種工作級(jí)的存儲(chǔ)方式，它的最大特征就是能夠使得存儲(chǔ)設(shè)備以及所存儲(chǔ)的音頻、視頻等電視臺(tái)視頻相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)刻保持在“在線”狀態(tài)，工作人員可以隨時(shí)對(duì)其中存儲(chǔ)的音頻、視頻等數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和修改，以此來滿足前端應(yīng)用服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)訪問的速度要求。

電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)在線存儲(chǔ)中最主要的存儲(chǔ)方式是磁盤存儲(chǔ)。在線存儲(chǔ)的價(jià)格相對(duì)昂貴，但是存儲(chǔ)的性能最好，是一種電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)的重要存儲(chǔ)方式。除了存儲(chǔ)的性能較好，在線存儲(chǔ)還有著其他的優(yōu)勢(shì):設(shè)備響應(yīng)的速度較快、信息數(shù)據(jù)的讀寫速度較高、音頻視頻等數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇a率較大、數(shù)據(jù)文件的檢索相對(duì)容易等等。目前，電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)的在線存儲(chǔ)主要應(yīng)用的是硬盤列陣的方式，對(duì)音頻和視頻等數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、讀取與修改。

(二)離線存儲(chǔ)的存儲(chǔ)方式

將音頻、視頻等相關(guān)數(shù)據(jù)通過拷貝記錄在光盤、磁帶等等媒介中，并將其放進(jìn)專用的資料庫中進(jìn)行保存，就是離線存儲(chǔ)。離線存儲(chǔ)又可以稱為Off-line,目前主要使用光盤或磁帶存儲(chǔ)的方式。在大多數(shù)情況下，離線存儲(chǔ)主要用于對(duì)在線存儲(chǔ)的音頻、視頻等數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以此防范可能會(huì)發(fā)生的數(shù)據(jù)災(zāi)難，也因此又被稱為備份級(jí)的存儲(chǔ)。

離線存儲(chǔ)的典型產(chǎn)品就是磁帶、光盤(DVDBD)或磁帶庫，其成本相對(duì)較低。在讀寫的過程中，離線存儲(chǔ)介質(zhì)的視頻、音頻僅能夠按照順序進(jìn)行，在讀取視頻、音頻的過程中，首先需要對(duì)帶子進(jìn)行處理，然后對(duì)其進(jìn)行定位，而光盤則可以直接進(jìn)行使用。如果電視臺(tái)的工作人員對(duì)完成數(shù)據(jù)信息讀寫的磁帶、光盤(DVDBD)或磁帶庫進(jìn)行修改時(shí)，那么就需要其中所有的信息全部改寫。針對(duì)這一問題，基本上僅僅將上述設(shè)備、方式作為數(shù)據(jù)恢復(fù)與備份的手段。在實(shí)際的工作中，人們會(huì)盡量降低對(duì)于光盤、磁帶上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的訪問操作。

離線存儲(chǔ)價(jià)格相對(duì)最低，但容量?jī)r(jià)格比最好。除此之外，離線存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)還包括:音頻視頻等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的容量較大、數(shù)據(jù)讀取的速率較快等等。

(三)近線存儲(chǔ)的存儲(chǔ)方式

將在線存儲(chǔ)設(shè)備中保存管理的音頻、視頻等數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字壓縮編碼，將這些壓縮后的數(shù)據(jù)移至磁盤或是光盤中，同時(shí)存進(jìn)相應(yīng)的資料庫中保存，這樣的方式就是近線存儲(chǔ)。近線存儲(chǔ)是一種介于在線存儲(chǔ)和離線存儲(chǔ)之間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)通過在硬盤設(shè)備中進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的檢索，準(zhǔn)確掌握數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在資料庫中的位置。同時(shí)，可以控制機(jī)械手柄將光盤或是磁帶放入驅(qū)動(dòng)器，完成對(duì)數(shù)據(jù)的讀取。

近線存儲(chǔ)又可以稱為Near-line，是隨著存儲(chǔ)環(huán)境的細(xì)化所提出的一種音頻、視頻等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，指的是將那些不常用到，或是數(shù)據(jù)訪問量不大的數(shù)據(jù)存放在性能較低的存儲(chǔ)設(shè)備上。近線存儲(chǔ)對(duì)設(shè)備的要求相對(duì)較高，需要尋址迅速且傳輸率高。傳統(tǒng)定義的近線存儲(chǔ)設(shè)備主要為DVD-RAM光盤塔和光盤庫設(shè)備。而如今，隨著存儲(chǔ)設(shè)備的不斷發(fā)展，根據(jù)人們存儲(chǔ)需求的不同，也會(huì)把低端的磁盤陣列(例如DS4100)或高端的磁帶設(shè)備(例如3592)作為近線存儲(chǔ)應(yīng)用設(shè)備。

二、電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)技術(shù)分析

(一)RAID技術(shù)

RAID技術(shù)由于相對(duì)較快的讀寫速度等優(yōu)勢(shì)，在電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)中被廣泛地應(yīng)用。實(shí)際上，RAID就是通過不同的方式，將多個(gè)獨(dú)立的硬盤進(jìn)行組合的一種技術(shù)方式，并以此形成一個(gè)邏輯硬盤，通過這樣的方式能夠進(jìn)一步優(yōu)化硬盤自身的儲(chǔ)存性能，同時(shí)還能夠?yàn)橛脩籼峁?shù)據(jù)備份的技術(shù)方式。結(jié)合RAID等級(jí)之間存在的差異，可以提供不同的處理速度和安全性。常用的RAID級(jí)別有七種:NRAID，JBOD，RAID0，RAID1，RAID0+1，RAID3，RAID5。在電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)中常用的是RAID5和RAID(0+1)。

RAID技術(shù)的數(shù)據(jù)備份的功能是在電視臺(tái)的視頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)一旦發(fā)生損壞后，可以通過對(duì)備份數(shù)據(jù)的利用，對(duì)損壞的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)于音視頻數(shù)據(jù)的安全性的保障。在RAID技術(shù)的應(yīng)用中，其所構(gòu)成磁盤本質(zhì)即為硬盤，工作人員能夠進(jìn)行分區(qū)操作、格式化操作等。在磁盤列陣的操作中，其與單一的硬盤較為相似，但磁盤列陣在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)的速率更高，并且能夠自主對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行備份。

在使用RAID技術(shù)的過程中，其中雖然包含不同硬盤，但是其通過一個(gè)大型的、獨(dú)立的存儲(chǔ)設(shè)備，都能夠完成存儲(chǔ)視頻、音頻等不同數(shù)據(jù)信息的目的。由此能夠發(fā)現(xiàn)RAID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為:①基于對(duì)磁盤組織的連接，使其成為一個(gè)整體，為相關(guān)人員提供更多的功能服務(wù)；②可以通過不同的技術(shù)方式，將數(shù)據(jù)讀寫入磁盤之中，從而提高磁盤的訪問速度；③RAID技術(shù)具有校驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)功能，能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供容錯(cuò)服務(wù)。

(二)DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是一種直接連接存儲(chǔ)的技術(shù)，通過將外置的存儲(chǔ)設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)主機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)于音視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。目前，常用的DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的連接方式為SCSI連接，但是也有一定的限制，例如，SCSI連接可以連接的服務(wù)器只有兩臺(tái)，且連接的距離不能超過5m等等。

DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)架構(gòu)與PC存儲(chǔ)架構(gòu)一樣，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備是整個(gè)服務(wù)器結(jié)構(gòu)的一部分。基于這樣的特點(diǎn)，在電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)中應(yīng)用DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，能夠使得存儲(chǔ)的中間環(huán)節(jié)有效減少，并由于其對(duì)寬帶的利用率相對(duì)較高，所以音視頻等數(shù)據(jù)的讀寫和修改速度都有所提升。同時(shí)，基于DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的存儲(chǔ)設(shè)備價(jià)格較低，所以在電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)中得以廣泛的應(yīng)用。

但是，DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)也存在一定的不足，比如拓展存儲(chǔ)能力不足、占據(jù)的存儲(chǔ)空間較大等等。這樣的不足可以通過提升DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的性能來實(shí)現(xiàn)，例如，LSI的12Gb/s SAS，能夠?qū)崿F(xiàn)通過DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，為電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)提供有力支持。能夠滿足DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的性能增長(zhǎng)的需求，能夠提供更高的IOPS和更高的吞吐能力，同時(shí)提高了數(shù)據(jù)的寫入性能。

(三)NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)主要是通過對(duì)以太網(wǎng)的建立與應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的，它對(duì)于DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行了全面的改進(jìn)。NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)在實(shí)際的使用中，形成了一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)通信以及數(shù)據(jù)管理功能的存儲(chǔ)設(shè)備。在應(yīng)用中，這一設(shè)備與服務(wù)器相互獨(dú)立，能夠?yàn)殡娨暸_(tái)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)工作，提供全新的連接方式、數(shù)據(jù)服務(wù)器，從而生成一個(gè)具有獨(dú)立特質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。基于這樣的條件，存儲(chǔ)視頻、音頻的工作不再是服務(wù)器的附屬功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了視頻、音頻數(shù)據(jù)共享的目的，對(duì)于推動(dòng)電視臺(tái)的發(fā)展具有重要作用。

目前，NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工作的主要應(yīng)用技術(shù)之一，其優(yōu)勢(shì)有很多，主要包括四條:第一，即插即用。NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用將電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)以獨(dú)立的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)保存于網(wǎng)絡(luò)之，這樣的存儲(chǔ)方式不受到操作系統(tǒng)平臺(tái)的影響，實(shí)現(xiàn)真正的即插即用。第二，存儲(chǔ)部署簡(jiǎn)單。NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)脫離于系統(tǒng)，使用一個(gè)專門用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的簡(jiǎn)化系統(tǒng)。基于NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的系統(tǒng)中內(nèi)置著網(wǎng)絡(luò)連接所需要的相關(guān)協(xié)議，使整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理和設(shè)置相對(duì)簡(jiǎn)單。第三，基于NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的音視頻存儲(chǔ)設(shè)備位置非常靈活，電視臺(tái)的相關(guān)人員可以將其放置在任何需要的位置。第四，基于NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)于數(shù)據(jù)的管理更加便捷，且設(shè)備購置的成本相對(duì)較低。

另外，NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)也有一定的不足，包括音視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)性能不高和可靠程度相對(duì)較低等等。

(四)FC-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

FC-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的一種。SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是一種存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，能夠讓存儲(chǔ)空間得到更加充分的利用。SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是一種將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、連接設(shè)備和接口集成在一個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)。SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)通過提供一個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)任務(wù)的開展。而FC-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)是SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)最早使用的一種，主要采用的是光纖通道技術(shù)。FC-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)最初用于提升硬盤協(xié)議的傳輸寬帶，由于其數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝А⒖煽俊⒖旖荩沟肍C-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

(五)ISCSI-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

ISCSI-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)又可以稱為IP-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，是SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)中的另一種方式。ISCSI-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的使用能夠彌補(bǔ)FC-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的價(jià)格昂貴且管理相對(duì)復(fù)雜的不足，利用了ISCSI指令的發(fā)送和打包，并在接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)還原的方式實(shí)現(xiàn)電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸與保存，具有極強(qiáng)的安全性和可用性。

近些年來，由于技術(shù)的進(jìn)步，ISCSI-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。目前，在技術(shù)實(shí)施方面，ISCSI-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)由于其價(jià)格相對(duì)較低，技術(shù)相對(duì)成熟、普及性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)中被大量的使用。尤其是ISCSI-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)能夠以太網(wǎng)和有效的IP為依據(jù)，徹底解決了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程復(fù)制以及災(zāi)難恢復(fù)的難題，為電視臺(tái)提供了更優(yōu)質(zhì)的視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)。

綜上所述，隨著電視臺(tái)節(jié)目的更加多樣，相應(yīng)的視頻網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)也更加重要。通過使用在線存儲(chǔ)、離線存儲(chǔ)與近線存儲(chǔ)的方式，并使用RAID技術(shù)、DAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、NAS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、FC-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、ISCSI-SAN數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，使電視臺(tái)視頻網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)更加安全、便捷、高效。