【摘 要】在電視非編網(wǎng)領(lǐng)域，F(xiàn)C+LAN雙網(wǎng)構(gòu)架的FC-SAN廣泛應(yīng)用。雖然FC-SAN價(jià)格有一定的下調(diào)，但FC-SAN網(wǎng)絡(luò)總體成本依然很高。基于iSCSI技術(shù)的IP-SAN電視非編網(wǎng)可以提供約1040Mb（130MB）I/O能力，接近單控制器的FC硬盤陣列，但I(xiàn)P-SAN價(jià)格低廉。IP-SAN在非編網(wǎng)中、低端應(yīng)用領(lǐng)域已替代了FC-SAN。
PAL制的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮后的碼率通常在25〜50Mb/s。在視音頻編輯制作中，通常有多個(gè)視頻疊加，編輯工作站的總帶寬為多個(gè)原始素材碼率的疊加，碼率達(dá)到100Mb/s以上。尤其視音頻素材高碼率造成對(duì)存儲(chǔ)空間的大量占用，如時(shí)長(zhǎng)為1h的MPEG-2 I幀、碼率為25Mb/s的視頻素材，約需占用12GB的存儲(chǔ)空間。
大容量的視頻數(shù)據(jù)在非編網(wǎng)中通常采用SAN（Storage Area Network存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）的集中存儲(chǔ)，以提高存儲(chǔ)空間的利用率，方便用戶間的素材共享。視音頻的處理對(duì)中心數(shù)據(jù)交換平臺(tái)提出了很高的要求。視音頻的采集、編輯、回放等均要求非編網(wǎng)絡(luò)提供高速的網(wǎng)絡(luò)帶寬，保證實(shí)時(shí)性，否則視頻圖像可能會(huì)出現(xiàn)丟幀、抖動(dòng)、畫面停頓。傳統(tǒng)的FC-SAN性能優(yōu)越，但總體成本過高，不適合構(gòu)建中小規(guī)模的非編系統(tǒng)。近年來，隨著廣電技術(shù)的發(fā)展，基于iSCSI的IP-SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在非編網(wǎng)中、低端應(yīng)用領(lǐng)域中已然取代FC-SAN，成為業(yè)內(nèi)主流。
一. 基于iSCSI的IP-SAN非編網(wǎng)技術(shù)介紹
千兆/萬兆以太網(wǎng)技術(shù)的成熟、計(jì)算機(jī)CPU芯片處理能力的提升、顯卡的Express總線技術(shù)和3D加速運(yùn)算性能的突飛猛進(jìn)，iSCSI標(biāo)準(zhǔn)的制定，為基于iSCSI技術(shù)的IP-SAN千兆以太網(wǎng)單網(wǎng)架構(gòu)解決方案奠定了基礎(chǔ)。
iSCSI即internet SCSI或者SCSI over IP，將SCSI（Small Computer System Interface小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）命令打包在IP數(shù)據(jù)包中傳輸，連接到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)直接尋址的存儲(chǔ)庫，通過I/O SCSI指令訪問。iSCSI是開放的標(biāo)準(zhǔn)，它可以用TCP/IP對(duì)SCSI指令進(jìn)行封裝，使SCSI指令通過IP(千兆以太網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)傳輸。
iSCSI網(wǎng)絡(luò)有iSCSI Initiator和iSCSI Target兩個(gè)重要組成部分，客戶端安裝iSCSI Initiator，客戶端發(fā)出SCSI指令，加載到TCP/IP包，向iSCSI Target所在的IP地址端口發(fā)起連接，存儲(chǔ)設(shè)備iSCSI Target監(jiān)聽到連接后進(jìn)行握手判斷，分離出SCSI指令，創(chuàng)建在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸SCSI指令的隧道。
利用iSCSI技術(shù)，可以方便的搭建基于IP-SAN（IP Storage Area Network以太網(wǎng)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)）架構(gòu)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。相對(duì)FC-SAN（Fibre Channel Storage Area Network光纖通道存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)），iSCSI技術(shù)構(gòu)建的IP-SAN造價(jià)低廉、標(biāo)準(zhǔn)開放、兼容好、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。IP-SAN為視頻非線性編輯網(wǎng)的存儲(chǔ)整合、資源統(tǒng)一管理、視音頻數(shù)據(jù)共享提供了一個(gè)平臺(tái)。
二. IP-SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)分析
眾所周知，目前國(guó)內(nèi)各級(jí)非編系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要分為三類，F(xiàn)C-SAN、NAS和IP-SAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。FC-SAN可提供很高的穩(wěn)定讀寫帶寬，可支持幾十個(gè)甚至上百個(gè)編輯站點(diǎn)，但其成本較高，上規(guī)模的光纖存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通常要幾百上千萬，這種投資規(guī)模對(duì)于中小規(guī)模用戶來說是很難承受的。因此，地市級(jí)、區(qū)縣電視臺(tái)在非編網(wǎng)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行技術(shù)方面通常不會(huì)考慮FC-SAN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。而IP-SAN與NAS都是相當(dāng)成熟的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，硬件成本基本相當(dāng)，但對(duì)于電視臺(tái)業(yè)務(wù)的應(yīng)用來說，各自有何優(yōu)缺點(diǎn)？如何根據(jù)電視臺(tái)自身的非編網(wǎng)需求來確定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行構(gòu)架和中心存儲(chǔ)的選型呢？我們對(duì)NAS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和iSCSI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比，如表。
從表中我們可以看出，NAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和基于iSCSI技術(shù)的IP-SAN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的構(gòu)建成本基本相似。而在性能方面，IP-SAN明顯優(yōu)于NAS，接近于FC網(wǎng)絡(luò)的性能。
IP-SAN融合了SAN和NAS的優(yōu)勢(shì)，在這兩者之間架設(shè)了一道橋梁。它基于IP協(xié)議，卻擁有SAN大容量集中開放式存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，iSCSI網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)能夠達(dá)到300Mb/s甚至更高的讀寫帶寬，足以保證構(gòu)建中等規(guī)模的制作網(wǎng)絡(luò)；如果采用多臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器構(gòu)成的iSCSI分布式存儲(chǔ)集群方式可以支持50〜60臺(tái)站點(diǎn)甚至更大規(guī)模的新聞制作系統(tǒng)。因此，iSCSI結(jié)構(gòu)能夠很好的支持流程化的一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在新聞制作網(wǎng)核心存儲(chǔ)、硬盤播出二級(jí)備播系統(tǒng)、媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)中均能獲得良好的應(yīng)用。在實(shí)際調(diào)研過程中，我們發(fā)現(xiàn)中小規(guī)模電視臺(tái)中的新聞和制作系統(tǒng)大多選擇了IP-SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
NAS是一個(gè)應(yīng)用多年的成熟技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，是三種常見架構(gòu)中成本最低的，但是其性能的優(yōu)劣會(huì)受到站點(diǎn)規(guī)模的限制和網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響。所以，NAS存儲(chǔ)一般作為小規(guī)模系統(tǒng)存儲(chǔ)或中心存儲(chǔ)的備份存儲(chǔ)使用。因此，高性價(jià)比的IP-SAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是構(gòu)建中小規(guī)模非編網(wǎng)的最佳選擇。
三. 基于iSCSI技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)產(chǎn)品
目前市場(chǎng)上，有眾多基于iSCSI技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)產(chǎn)品，其中最典型的是由北京中科大洋科技發(fā)展股份有限公司自主研發(fā)的DMS系列存儲(chǔ)產(chǎn)品。
DMS存儲(chǔ)產(chǎn)品按照容量分為DMS100、DMS200和DMS300三個(gè)系列產(chǎn)品，分別定位在大、中、小三種規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。其中，系統(tǒng)磁盤、數(shù)據(jù)硬盤、風(fēng)扇、電源、網(wǎng)絡(luò)均采用冗余方式設(shè)計(jì)，從而避免了單點(diǎn)故障所產(chǎn)生的隱患，具有較高的安全系數(shù)。
DMS最為突出的特點(diǎn)是其使用了一種叫做網(wǎng)格存儲(chǔ)的技術(shù)。網(wǎng)格存儲(chǔ)是使用若干相互連結(jié)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方法的統(tǒng)稱，使用這類方法就可以在不使數(shù)據(jù)通過一個(gè)中央交換節(jié)點(diǎn)的情況下就能夠?qū)崿F(xiàn)任意節(jié)點(diǎn)之間的通信。每個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)都包含自己的存儲(chǔ)媒介、微處理器、索引容量以及管理層。網(wǎng)格存儲(chǔ)比其他存儲(chǔ)方式優(yōu)越至少有兩個(gè)原因：第一，每對(duì)結(jié)點(diǎn)之間多條路徑的存在確保了存儲(chǔ)網(wǎng)格可以在變動(dòng)載荷的情況下保持最佳性能；第二，網(wǎng)格存儲(chǔ)是可升級(jí)的。如果添加了新的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其他的網(wǎng)格可以自動(dòng)識(shí)別出這個(gè)新添加的節(jié)點(diǎn)。這就減少了昂貴的硬件升級(jí)的需要，同時(shí)縮減了停工期。
總之，DMS結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝和維護(hù)，是一款非常適合中小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)產(chǎn)品，DMS在國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中已有眾多的成功應(yīng)用。
四. 總結(jié)
合理規(guī)劃非編網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、合理選型核心設(shè)備，有利于提高非編網(wǎng)的安全性、提高使用便利性、均衡網(wǎng)絡(luò)帶寬和方便維護(hù)維修。 [Page]
參考文獻(xiàn)：
1.數(shù)字視頻制作網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)中的技術(shù)問題探討《電視字幕、特技與動(dòng)畫》2002，8 徐明
2.初探非線性編輯系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)《湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào)》第26卷第11期2005年11月 蔣志輝 楊琴