2005－2006年媒體資產管理系統應用項目調研

2007-01-23 本刊編輯部依馬獅網

——兼談硬盤接口技術的發展

【編者按】本刊去年曾對電視臺媒資項目進行過第一次調研，并在第10期刊登了有關調研的內容。為了保證調研數據的延續性，以便及時跟蹤媒資新技術和應用情況，今年本刊第二次對媒體資產管理系統應用項目進行調研，并就媒資系統的關鍵設備硬盤存儲技術發展做了詳細介紹。

從2005年下半年至今，與媒資相關的較大規模項目有：2005年8月，中央電視臺蘋果高標清制作媒資一體網；2005年9月，中央電視臺全臺節目緩存交換系統；2005年10月，十運會IBC賽事資料共享系統；2005年10月，重慶廣電集團媒資管理系統；2005年11月，上海文廣集團新聞共享平臺；2005年12月，桂林電視臺媒資系統。2006年1月，成都電視臺全臺媒體信息系統；2006年1月，湖北電視臺制作媒資網；2006年3月，中國農業電影電視中心媒體資產管理項目；2006年4月，中國教育電視臺媒資系統項目；2006年4月，TVB娛樂新聞頻道制播網；2006年6月，云南電視臺全臺網；2006年6月，上海文廣集團中心媒資系統；2006年7月，廣西電視臺新聞網絡媒資系統；2006年8月，天津電視臺媒體資產管理系統；2006年8月，北京電視臺新電視中心制播網絡主干業務系統；2006年8月，濟南廣電局新大樓全臺視音頻網；2006年10月，西寧電視臺全臺網；2006年10月，北京電視臺磁帶庫管理系統；2006年11月，貴州電視臺媒體資產管理系統等。隨著全臺網應用的迅速普及，媒資系統已經成為全臺網的一個重要組成部分；一些新聞網和制作網也將媒資系統納入其中。

    作為媒資系統中的關鍵存儲設備——硬盤，是無可爭議的存儲之王。從第一塊硬盤的誕生到現在，硬盤技術已走過50個春秋。不僅容量越來越大，體積還越來越小，記錄方式從水平記錄發展到垂直記錄，最高硬盤磁記錄密度達到每平方英寸400GB，3.5英寸的企業級硬盤容量最大接近2.5TB。
    目前的硬盤接口技術有IDE、SCSI、FC、SATA、SAS等幾種，用于視頻行業媒資系統的硬盤接口技術主要是FC，FC (Fibre Channel)接口硬盤一出生就是專門針對高可靠、高性能的企業存儲應用的，不但接口速度快，而且支持雙端口訪問，又經過嚴格的生產工藝控制，可靠性很好。iSCSI（internet Small Computer System Interface，互聯網小型計算機系統接口）技術是由Cisco、IBM、NetApp共同發起，該技術是將存儲行業廣泛應用的SCSI接口技術與IP網絡技術結合，使得我們可以在IP網絡上構建SAN存儲區域網,即IP-SAN。SATA的全稱是Serial Advanced Technology Attachment，是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規范，SATA采用串行連接方式，這樣能減少接口的針腳數目，使連接電纜變少，從而降低成本。串行總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，能對傳輸指令（不僅僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。
    在IT行業呼聲很高的SCSI和SATA兩大類型硬盤技術，也開始逐漸被視頻行業認可，并有一些成功案例。
    中央電視臺節目緩存交換系統主要作用有兩個，一是實現節目備播，二是重大活動節目素材暫存。存儲方案使用SATA硬盤，由一個SATA“池”與各中心制作“島”連接。CCTV每天各欄目的節目制作完后，通過轉碼壓縮成25M碼流，作為待播節目放入SATA池中，播出部門根據總編室的節目串聯單調出當天節目進行播出。該系統也被稱為“SATA系統”，存儲設備是2臺IBM DS4800，存儲容量有80TB，除去校驗和備份盤的容量，也超過70TB。
    上海文廣SMG新聞共享平臺中央存儲采用了Avid Unity ISIS，整合了具有領先理念的Gorilla媒資管理系統。ISIS Engine引擎包含16個存儲刀片和2個以太網交換刀片，一個ISIS存儲刀片由一對SATA硬盤及CPU構成，共500GB，一個ISIS機箱的總容量為8TB。每個存儲刀片的讀寫帶寬為15MB/s，總帶寬為240MB/s。ISIS存儲刀片都有2個獨立的內部以太網接口，分別與兩個內置集成的以太網交換刀片相連，這種雙交換模塊的冗余為網絡安全提供了保障。

    在大洋剛剛中標的西寧電視臺“全程文件化”方案中，融合了D3-MAM媒資存儲系統，并采用了湯姆遜最新的K2視頻服務器；K2的存儲架構是典型的iSCSI-SAN結構，每臺K2媒體服務器有兩個iSCSI的千兆網絡口，可以根據不同的規模組成不同的網絡架構。可管理的硬盤數量高達120塊，以單個硬盤容量為300GB，最大可支持存儲容量27TB，總帶寬約為300MB/s。
    遼寧電視臺新媒體多業務內容平臺在國內首次運用iSCSI技術，它不是取代FC-SAN，而是以另一種互聯IP主機的靈活傳輸方式，達到訪問基于FCP的目標，對已建網絡實現更加合理的靈活利用。以千兆以太網交換機（Cisco 2950）提供1/2Gbps的iSCSIx120端口，實際運行98個FC+iSCSI的高速服務端口。
    十運會IBC賽事資料共享系統在線存儲40TB，約70臺HP ProLiant DL380 G4服務器作為整個系統的應用服務器和MDC服務器，G4使用最先進的Intel Xeon處理器，帶有2M的高速緩存，除可以支持6塊熱插拔SCSI硬盤外，還可以支持8塊SATA硬盤。
    不僅僅是媒資存儲系統，在制作和播出存儲系統中，SCSI和SATA硬盤技術也被廣泛應用。IP-SAN已成為電視臺繼FC-SAN后的又一個主流網絡架構，被成功地應用在新聞、制作，以及全臺網中。許多城市電視臺的硬盤播出系統沒有采用專用的視頻服務器，而是選用了價格相對低廉的IDE和SATA硬盤系統。一些電視臺的非編系統（PC或蘋果）也是選用SATA硬盤作為共享存儲或單機存儲系統，北京盈信視訊和極光視訊兩家公司都有相應的解決方案滿足HD和SD節目制作的需求。
    那么，SCSI與SATA，究竟各有哪些千秋？讓我們先來回顧一下幾個相關技術的發展過程。
    首先是并行SCSI的發展過程：

其次是串行技術的發展過程：

事實上，SCSI-3指令自誕生之日就被一批新技術相中，此后出現的光纖通道技術、SSA技術、IEEE1394火線技術等，均受益于這一進步。
再來看看ATA的發展過程：

了解以上三個方面的歷史，有助于更方便的理解SCSI和SATA技術的特點。
在這些方面很多人一直有個誤區，即SCSI=高可靠性；ATA=低可靠性。其實，硬盤的可靠性是與接口無關的。接口在硬盤上就是一塊PCB電路板，而決定產品可靠性更多的是硬盤的其他可更換的組件、如磁頭、馬達、軸承、伺服系統、磁頭臂以及磁盤。
SCSI硬盤目前的最高轉速可達15000rpm，SATA硬盤則是10000rpm，更高的轉速可以獲得更高的尋址速度；目前SCSI接口速度最高的水平是320MB/s，SATA是150MB/s，但SCSI總線是共享的，SATA則是點對點的，這就意味著當SCSI通道內的硬盤實際帶寬總和超過320MB/s時，SCSI總線反而將成為瓶頸，SATA則沒有這個問題。舉個例子來說，5塊SCSI硬盤系統的數據傳輸率仍然是有限的320MB/s　然而5塊SATA的系統則能夠達到750MB/s；SATA硬盤容量已經達到400GB，SCSI硬盤只達到300GB的水平；在雙機熱備應用中，SCSI系統的共享連接可以為硬盤提供兩個路徑，而現在的SATA則不行。在傳輸方面，如果對性能要求高，那就選擇SCSI，但SCSI也受到傳輸距離的限制；如果對傳輸速度要求不高，那選擇SATA還可以幫您省下一筆。