淺析存儲系統在電視播出系統中的應用

陳海霞

（撫順廣播電視臺，遼寧 撫順 113000）

日新月異的計算機科學技術越來越多地被應用于各行各業，并且起到了舉足輕重的作用。如今全國各地各級別的電視臺也不同程度地將計算機技術應用到了大量的信息采集、編輯、存儲、調用的工作中。所以，大型信息系統的存儲網絡設計就要有一定的要求和作用。本文通過存儲系統的發展歷程及網絡結構的不同作用，結合本臺實際應用及其在播出系統的重要作用，闡述了本人對存儲系統的初淺認識。

1 存儲系統的發展歷程

自1978 年，分級存儲管理首先應用于IBM 的大型機系統，將離線存儲與在線存儲融合在一起，實現了最初級的磁盤常用數據在分級存儲系統中的自動遷移與調用技術。1987年，Nearline 系統機械化磁帶庫的推出，光纖通道（FC）技術的發展，奠定了存儲領域的網絡化基礎。1994 年，第一個光纖通道存儲局域網開始應用，解決了服務器內部與磁盤陣列的整合問題，并將IT 架構的核心從服務器轉變到了存儲上。隨著存儲設備在各個領域的應用需求和發展趨勢，現今的存儲方式有4 種類型：（1）磁盤陣列；（2）網絡附加存儲；（3）內置硬盤；（4）對象存儲。按照行業需求的不同，各種類型的運用也就不同。對電視臺播出系統的技術要求來說，網絡附加存儲更適合于此行業的應用。

電視播出系統有節目遷移系統、播出控制系統、視頻服務器系統、播出上載系統、文件檢測系統、二級存儲系統、網絡字幕系統等多個功能模塊構成。其中二級存儲系統是屬于級別較高的重要系統，它完成了生產存儲板塊到播出控制系統的互聯和待播內容的整理備份，是播出系統與制作網的連接和數據共享的一個通道，實現了系統的開放和大部分節目的文件化、數據化傳輸。所以，存儲系統就要具有大容量、高混合讀寫帶寬、完備的冗余技術、多協議支持和高等級數據保護等要求。

2 存儲系統的網絡結構設計差異

從總體上看，大型信息系統可以根據服務器與存儲系統的連接方式分為主機/服務器中心模式和存儲中心模式。

（1）主機/服務器中心模式是一種傳統的系統模式，就是建立一個以主機/服務器為中心的存儲系統，所有的擴展動作都是在這個主機/服務器上接入的。我臺在2005 年對機房進行了首次升級改造，存儲系統采用的就是這種存儲模式。在單位資金短缺、節目種類不夠豐富的情況下，播出系統的技術要求還不能達到先進的標準。我臺當時實現了盤帶混播半自動播出方式，承載著3 個標清頻道的播出。在主備服務器的基礎上，連接了3 臺播出服務器互為備份。由于電視劇和自制節目還是采用帶播方式，新聞類節目采取上載方式每日更新替換，所以服務器只存儲一些小文件素材。這種服務器采用的DAS 直連方式，存儲容量達到了10T 的標準，完全可以應對三個頻道的播出任務。達到了存儲空間的擴展和高性能傳輸的要求。但是，在這種模式中，存儲系統是服務器的一部分，服務器不僅承擔著工作站的應用程序服務，還要承擔文件服務。執行用戶的應用程序和共享數據的管理、接收和發送均有同一服務器進行處理。這種方式的數據備份基本占用主機服務器的20%～30%。當用戶數量增加或服務器正在服務時，其響應將變慢，即使網絡帶寬足夠的時候，服務器的狀態也將是一種瓶頸狀態。存儲器和服務器的功能應用都將受到限制，一旦服務器出現故障，整個系統將處于癱瘓狀態，不能繼續各項播出任務，對播出系統的安全性和擴展性沒有更好的技術支持。

（2）存儲中心模式則是以存儲設備為系統的中心，通過增加服務器的方式增加系統的處理能力，可以比較靈活地根據需要進行擴充。存儲中心模式有SAN 和NAS 兩種結構。結合我臺實際，這里要闡述的是NAS 結構。NAS（Network Attached storage），即附屬于網絡的存儲結構。專用的存儲器只負責存儲的管理，簡化了服務器的操作系統、網絡協議、文件系統等設計，去除了其中的冗余成分，實現了將文件服務器與應用服務器分開操作。將存儲設備與服務器連接在局域網上，使用TCP/IP 等網絡協議，通過網絡實現數據的交換與管理。這樣，應用服務器將不用再進行管理文件的操作，當存儲設備更新或出現故障時，網絡服務器仍然可以繼續工作，提高了整個系統的穩定性和可靠性。

3 存儲系統在我臺播出系統的實際應用

隨著人們精神文明建設的提高，電視節目內容日漸豐富的趨勢，2013 年，我臺進行了二次播出系統升級改造。根據我臺現有經濟狀況及技術發展水平，對播出平臺的建設規劃，嚴格按照安全穩定性原則、先進性原則和實用性原則進行設計，需要提供一款高性能、高容量、高可靠的存儲解決方案，以滿足電視臺對高帶寬I/O 的特殊應用要求，并可實現容量擴展和簡化的存儲管理。做到支持播出節目的調度和遷移策略，以節目單為核心進行節目調度，可以自動或手動生成遷移任務，由遷移執行模塊完成遷移。內容管理接口服務，提供節目入庫功能，能接收外部系統遷移的素材，同時也支持將素材遷移到外部系統。對遷移狀態能實時有效地進行管理。提供審看以及播出素材的遷移和刪除工作，同時提供對素材的上載、播出、遷移等相關信息的統計功能。

所以，采用高安全穩定性的存儲設備是播出系統建設成功后長期穩定運行的關鍵。電視臺的非編制作網、媒資網、廣告包裝網的備播成片素材文件都是通過全臺網主干平臺的安全通道先遷移到播出系統的存儲系統，然后再遷移到高標清主、備、第三備視頻服務器中待播。

我臺這次升級改造采用的是大洋公司的DMS 105 G3 存儲體，是基于NAS 架構下的網絡存儲系統，配置由Windows 2003+SQL 2005+16 塊存儲盤構成的一體的可靠大容量網絡存儲系統。DMS 存儲體劃分為兩個存儲區域：接口緩存區和備播緩存區。

接口緩存區是外部系統節目文件傳輸至播出系統的過渡區域，所有進入播出系統的節目文件在接口緩存區域等待進行符合性和質量性審核，不符合規格的文件直接刪除。

備播緩存區是只有符合遷移策略且通過MDS 校驗、技審及人工復審的節目文件，才能夠進入備播緩存區，因此備播緩存區定位為合格的待播節目存儲區。

存儲系統采用16 塊2TB SATA 硬盤，物理容量32T，經過RAID5 操作后，實用容量24T、可存儲高標清素材時長約為6900 小時，足以保證本臺四個頻道高性能的存儲要求。前15 日起至開播前2 小時，播出系統按照播出節目單從媒資系統進行節目備播，該階段實現節目文件從媒資系統備播庫，遷移到播出二級存儲系統的流程。存儲業務量計算：素材碼率8Mbps，采用NAS 架構存儲體。涉及共用存儲體（備播緩存+接口緩存）的遷移業務包含下面幾種：技審讀共用存儲體；人工復審讀共用存儲體；視頻服務器讀共用存儲體；上載服務器寫共用存儲體。存儲體配置帶寬為300MB/S。

這樣的存儲體結構既是開放、通用、支持標準的文件系統，又具備了可用性高且安全、易管理并兼容性高、高性能、可擴展的要求。

4 存儲系統的重要性

在電視臺硬盤播出系統中，存儲技術至關重要，是電視臺硬盤播出系統中的關鍵環節，關系到整個系統的性能以及系統安全高效的運行。存儲系統是播出系統與臺內各子網互聯的關鍵設備，不僅是播出系統視頻服務器在線存儲的近線擴展，而且是播出系統與相關業務系統互聯的備播緩沖存儲體，擔負著播控系統中大容量視音頻素材的存儲以及其他存儲系統—媒資系統、非編存儲系統、廣告包裝網的備播成片素材文件交換的任務，以及備播與播出業務流程中節目素材文件存儲，整備遷移、自動技審、重播歸檔的核心設備。因視頻服務器的存儲空間有限，而大量的高碼率視頻數據的存儲和處理都需要存儲系統來承載，因此，必須采用高速大容量硬盤，同時采取RAID 技術保證安全，對這些數據進行控制管理，增強了數據的可用性和系統的安全性。二級存儲系統擴大了服務器的外部存儲，不占用服務器系統資源和帶寬，是正常播出流程中節目素材文件中轉、存儲、分發的重要環節。一個完善成熟的存儲系統，是安全高效播出的基本保障。只有最大程度地保證系統的安全設計、安全訪問及安全調用，才能從根本上解決播出系統面臨的安全性問題，從而保障播出系統安全、可靠的運行。所以，存儲系統的建立既降低了硬盤費用成本，又解決了多頻道資源共享問題，提高了播出系統的整體安全性和靈活性，對播出系統的安全性起到了決定性作用。