孫祥軍

【摘要】存儲系統(tǒng)是電視臺硬盤播出系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)系到整個播出系統(tǒng)安全高效的運行。本文主要從播出系統(tǒng)分層存儲系統(tǒng)的構(gòu)建方式、關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展趨勢等方面介紹NAS存儲在廣電播出系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】NAS分層存儲（HSM）高可用播出系統(tǒng)

一、應(yīng)用NAS技術(shù)構(gòu)建高可用分層廣電播出存儲系統(tǒng)

1、廣電播出系統(tǒng)現(xiàn)狀

伴隨著標(biāo)清向高清的發(fā)展，播出系統(tǒng)的頻道數(shù)量也日益增多，視頻服務(wù)器本地硬盤越來越難以滿足播出系統(tǒng)存儲的需要，并帶來了新的挑戰(zhàn)。

2、當(dāng)前廣電播出系統(tǒng)的問題

在傳統(tǒng)硬盤播出系統(tǒng)中，視頻服務(wù)器直接存儲視頻文件，只有一級存儲，這種架構(gòu)的主要問題有：存儲量低，按照主流的高清素材碼率（50Mb/s）計算，每個視頻服務(wù)器本地需要至少10TB的有效空間。視頻服務(wù)器本地硬盤配置數(shù)量有限，無法適應(yīng)播出系統(tǒng)高清化的大容量存儲需求；共享性差，數(shù)據(jù)調(diào)用不靈活、不同播出服務(wù)器的數(shù)據(jù)共享比較復(fù)雜。如同一個節(jié)目在不同頻道中播出，就需要從一臺視頻服務(wù)器遷移至對應(yīng)頻道的主備視頻服務(wù)器中，會使某臺視頻服務(wù)器成為數(shù)據(jù)熱點，影響播出素材的遷移效率；存儲空間資源浪費。在視頻服務(wù)器之間存在大量的重復(fù)文件，存儲空間資源利用率低；數(shù)據(jù)保護(hù)不完善安全性較低。傳統(tǒng)的硬盤播出系統(tǒng)。數(shù)據(jù)只有一份保存在視頻服務(wù)器本地中，若播出服務(wù)器硬盤故障，數(shù)據(jù)會出現(xiàn)丟失等問題，文件沒有備份，一旦出現(xiàn)問題數(shù)據(jù)的損壞都是不可恢復(fù)的，造成的損失也不可估量。

3、應(yīng)用NAS構(gòu)建高可用分層存儲系統(tǒng)的優(yōu)勢

引入具備高可用、高共享性的網(wǎng)絡(luò)附加存儲（NAS，Network Attache Storage）做為播出系統(tǒng)的二級存儲，與視頻服務(wù)器本地存儲形成分級、分層的存儲體系，播出系統(tǒng)所有頻道的素材在NAS二級存儲中，提前一天將需要播出的素材由二級存儲遷移至視頻服務(wù)器本地，大大節(jié)約了視頻服務(wù)器的本地存儲空間，提高了視頻服務(wù)器的穩(wěn)定性。播出NAS二級存儲具有極高的安全性、穩(wěn)定性和共享性，其文件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)均集成于控制器內(nèi)，實現(xiàn)模塊化、高集成度的一體化存儲，無單點故障，簡單、穩(wěn)定，解決了傳統(tǒng)的硬盤播出系統(tǒng)中遇到的視頻服務(wù)器本地磁盤空間存儲量低、共享性差、存儲資源重復(fù)浪費率高、數(shù)據(jù)保護(hù)不完善等問題。

二、分層存儲系統(tǒng)的構(gòu)建方式

應(yīng)用NAS技術(shù)的二級存儲，提供播出服務(wù)器近線存儲功能、向視頻服務(wù)器傳送媒體素材以及二級存儲媒體素材周期管理功能，與視頻服務(wù)器本地存儲形成二層的存儲架構(gòu)，實現(xiàn)播出素材的數(shù)據(jù)冗余保護(hù)，分級分層管理，提高播出系統(tǒng)的安全性。

NAS二級存儲的高可用性能保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，其實現(xiàn)的一大關(guān)鍵就是冗余策略，下圖是播出兩層存儲架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，主備NAS存儲盤陣可以保證數(shù)據(jù)的有效性，主存儲出現(xiàn)問題時，播出系統(tǒng)也可以隨時從備存儲中讀取數(shù)據(jù)，其高可用性能突破了本地存儲容量的限制，并且能靈活調(diào)度，隨時讀取，確保數(shù)據(jù)安全性，保證了播出系統(tǒng)的業(yè)務(wù)連續(xù)性。

基于以太網(wǎng)絡(luò)的NAS二級存儲推薦使用已經(jīng)發(fā)展成熟萬兆高速以太網(wǎng)，在提升網(wǎng)絡(luò)性能的同時可以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性、多業(yè)務(wù)融合能力與自適應(yīng)能力，具有高度的技術(shù)成熟度，高性能以太網(wǎng)勢必成為今后以太網(wǎng)發(fā)展的主導(dǎo)方向。

1、分層存儲系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流程

播出系統(tǒng)由上載、編單審核、自動技審、視頻服務(wù)器、二級存儲等模塊組成。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流程的核心是二級存儲，所有的數(shù)據(jù)都通過二級存儲共享給其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用，下圖是播出系統(tǒng)內(nèi)部業(yè)務(wù)流程圖：

主要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流程有：

a）上載工作站采集素材，提交素材到NAS二級存儲；b）人工審核工作站對二級存儲中的素材進(jìn)行人工審

c）自動技審工作站對二級存儲中的素材進(jìn)行自動技審；

d）通過FTP方式，將二級存儲中的素材提交至播出主二級存儲；

e）通過FTP方式，將二級存儲中的素材提交至播出備二級存儲；

f）主備二級存儲數(shù)據(jù)同步，保證主備數(shù)據(jù)完全冗余備份。

由上述流程可以看出，視頻服務(wù)器與NAS存儲的分層存儲架構(gòu)為播出系統(tǒng)提供了完整的存儲解決方案，二級存儲做為存儲系統(tǒng)的樞紐，連接了上載工作站與視頻服務(wù)器，保證了素材的播出。與視頻服務(wù)器本地硬盤的封閉性相比，二級存儲的開放性和共享性為數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)提供了接口，如自動技審，可以完成對二級存儲上素材的自動化技術(shù)審查，大大提高了工作效率。

2、分層存儲系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

分層存儲系統(tǒng)適應(yīng)了播出系統(tǒng)IT化的發(fā)展趨勢，NAS存儲在播出系統(tǒng)存儲的主要應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)如下：

隨著播出系統(tǒng)的碼率逐漸增大，隨著標(biāo)清、高清、3D、4K等標(biāo)準(zhǔn)的逐步升級，對存儲系統(tǒng)容量的要求會越來越大，視頻服務(wù)器本地已經(jīng)無法滿足需求。NAS存儲是企業(yè)級存儲架構(gòu)，可以將多套NAS存儲做為集群，形成云存儲平臺，提供幾十PB的海量存儲空間。NAS存儲運行自己的操作系統(tǒng)，不要求特定的客戶端支持，即可供Windows、UNIX、Linux、Mac等操作系統(tǒng)的訪問，實現(xiàn)各操作平臺間的無縫數(shù)據(jù)共享。NAS存儲基于以太網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡單，便于維護(hù)管理。NAS存儲做為數(shù)據(jù)核心存儲，可以同時向多臺視頻服務(wù)器進(jìn)行素材的同步遷移，不限制視頻服務(wù)器平臺，具有良好的系統(tǒng)兼容性，大大提高了播出系統(tǒng)的素材傳輸效率。優(yōu)化存儲空間，減少重復(fù)數(shù)據(jù)。播出素材管理系統(tǒng)將所有的素材均配置唯一的文件標(biāo)識，通過統(tǒng)一的播出NAS二級存儲，可以有效的管理本頻道內(nèi)及不同頻道間的重播節(jié)目素材，同樣的素材只保留一份，不會浪費二級存儲的空間，提高了存儲空間使用率。多重保護(hù)機制，保證數(shù)據(jù)的安全。NAS存儲所有關(guān)鍵部件均冗余，通過RAID、熱備盤（Hotspare）技術(shù)進(jìn)行物理層面的數(shù)據(jù)保護(hù)，通過快照技術(shù)進(jìn)行邏輯層面的數(shù)據(jù)備份保護(hù)，可以避免因硬盤損壞、人為誤刪除等造成的數(shù)據(jù)丟失。

定制數(shù)據(jù)調(diào)度策略數(shù)據(jù)調(diào)度策略目的在于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)存儲數(shù)據(jù)訪問，做到對存儲的分級使用調(diào)度。數(shù)據(jù)調(diào)度策略實現(xiàn)方法有：（1）根據(jù)不同頻道的重要程度進(jìn)行調(diào)度策略的配置，頻道遷移有先后順序；（2）根據(jù)播出節(jié)目單時間先后，對播出素材進(jìn)行遷移。（3）緊急節(jié)目從上載直接遷移到視頻服務(wù)器，待播出后業(yè)務(wù)不繁忙時，再從視頻服務(wù)器遷回二級存儲。

不同優(yōu)先級的頻道可以構(gòu)架在帶寬差異的存儲上，如高清頻道建設(shè)在高性能SAS盤上，標(biāo)清建設(shè)在相對性能較低的SATA盤，已保證高清素材的傳輸效率等，做到資源設(shè)備的合理利用，充分的實現(xiàn)存儲的分級使用。

三、應(yīng)用NAS技術(shù)的高可用分層廣電播出存儲符合當(dāng)前發(fā)展趨勢

現(xiàn)在的數(shù)字電視硬盤自動播出系統(tǒng)以二級存儲為核心，以NAS構(gòu)建的高可用分層廣電播出存儲系統(tǒng)可以滿足廣電的全新硬盤播出需求，目前播出系統(tǒng)以全硬盤播出為主的方式播出，播出系統(tǒng)發(fā)展需要充分考慮安全性、先進(jìn)性、兼容性、可擴(kuò)展性。

（a）安全性是確保設(shè)備的安全穩(wěn)定的前提，一是采用成熟的技術(shù)和高質(zhì)量的設(shè)備；二是對系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備要考慮容錯及備份措施。

（b）先進(jìn)性，系統(tǒng)中的存儲設(shè)備必須具備技術(shù)領(lǐng)先性，采用最新的存儲應(yīng)用技術(shù)。

（c）兼容性，全硬盤播出建設(shè)的核心———二級存儲，兼容目前電視臺所有視頻服務(wù)器主流品牌操作系統(tǒng)，具備良好的數(shù)據(jù)共享性，全硬盤播出上下兼容建設(shè)要求。

（d）擴(kuò)展性，采用模塊化設(shè)計和靈活的系統(tǒng)配置方式，未來幾年電視臺增加頻道無需更換存儲設(shè)備，通過擴(kuò)充硬盤或更換控制器提升性能和容量，做到系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡。

以NAS構(gòu)建的高可用分層廣電播出存儲系統(tǒng)能夠做到在高可靠性、大容量存儲、及高帶寬的要求下，憑借其NAS先進(jìn)的體系架構(gòu)，可以很好地滿足播出系統(tǒng)的上述需求，并且實現(xiàn)系統(tǒng)高可用性。

四、結(jié)束語

從IT行業(yè)的現(xiàn)狀分析，目前已經(jīng)進(jìn)入以存儲為核心的階段，因此存儲系統(tǒng)就顯得尤為重要。無論從數(shù)據(jù)的海量存儲、高性能訪問、高可用性、可管理性，還是從硬件投資保護(hù)和管理維護(hù)成本考慮，NAS存儲很好地解決了這個問題，而且NAS存儲在硬盤播出系統(tǒng)與電視臺內(nèi)部其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通起到了緩沖的作用，減弱了播出視頻服務(wù)器與其他系統(tǒng)的直接聯(lián)系，給硬盤播出系統(tǒng)帶來了更高的安全性、更快的性能和更大的靈活性。