一 . 前言
近年來隨著電視播出數字化的不斷發展，存儲設備在各家電視臺播出系統中的應用越來越廣泛；同時，一方面為了滿足自己日益增長的節目量的需求，另一方面為了保障電視節目安全播出，各家電視臺對存儲設備的要求也不斷提高，主要體現在讀寫帶寬、容量擴展、數據安全幾個方面。這同時也是其他存儲用戶對存儲設備的要求。正是在這種需求環境下，各個存儲體廠商相繼開發了多種新型的存儲設備，以滿足客戶的需求，MediaGrid也就應運而生。MediaGrid是一種新型的網格存儲系統，我臺電視播控中心在2010年新系統改造項目中選用了一套MediaGrid作為播出二級存儲，主要是考慮到了以下三點：①與我們視頻服務器MediaDeck的耦合性，兩者都屬同一生產廠家，設備之間的交互性可能會更好一點。②我們現有的機柜空間不大，而MediaGrid存儲系統十分小巧；③作為網格存儲在理論上所具有的性能優勢。
二. MediaGrid系統工作原理介紹
MediaGrid是一種新型的網格存儲系統，主要由ContentDirector、ContentServer、ContentManager、網絡交換機四部分組成。其中ContentDirector類似于傳統存儲設備的控制器，是整個系統的調度中心，通過其運行的一些服務程序來控制、管理ContentServer上所有文件的讀寫操作。在進行寫入數據時，客戶端首先向ContentDirector發出寫入請求，ContentDirector會根據各個ContentServer的負載和容量情況，為客戶端動態分配目標存儲節點的指針，這將保證系統帶寬和存儲方面的負載均衡。同樣，在讀取操作中，ContentDirector 根據相似的規則，為客戶端提供讀取性能最優的ContentServer地址列表，獲取數據地址后，客戶端直接訪問ContentServer。
ContentServer是系統中的存儲節點，是一個智能的存儲設備。一條完整的素材文件經切片后形成若干素材切片，ContentServer存儲這些素材切片，同時負責監控、管理存儲于其內的素材切片。值得一提的是，存儲節點內保存的所有素材切片的份數是由“復制因子”決定的，復制因子的最小值是2，即存儲系統內每條素材切片至少保存雙份，交叉保存在不同的存儲節點上。用戶可根據需要自己設定復制因子的數目，可以設定一個統一的值，也可根據某個數據文件的重要性來單獨設定。
ContentManager是裝載于系統管理機上的一個簡單易用的窗口程序，用于設定、查看和更改存儲系統中的文件的屬性、目錄、訪問權限和復制因子等。
網絡交換機是整個存儲系統內設備之間以及系統與外部客戶端進行通信的核心機器，為了整個系統的通信安全，系統內部的網絡交換機必須劃分3 個Vlan，一個作系統內部的公網用，負責ContentDirector與ContentServer、以及所有ContentServer之間相互通信。另一個用作系統內部兩臺ContentDirector之間的私網，這是因為兩臺ContentDirector之間是負載均衡及冗余的關系，需要通過單獨的Vlan做交互，決定由誰來做主。這個私網是一個令牌環網，獲得令牌的ContentDirector就負責控制整個存儲系統的工作。還有一個Vlan則接入客戶核心交換機，負責系統與外部客戶端的通信；值得注意的是，為了保證系統與外部客戶端之間的通信正常，這個Vlan必須由交換機萬兆口構成。
三. 貴州廣播電視臺MediaGrid系統的構建
1. 容量需求分析
視頻服務器本身在線存儲的容量有限且不易擴展，為了節目在短期需要重播時，不再浪費人力多次重復上載，我們將節目保存在二級存儲上，這樣對一些需要長期保存的素材、短期需要重播的素材及需要多頻道播出的素材的管理都顯得十分方便。
我臺現有13個電視頻道，新的播出系統負責其中8個頻道的播出。這8個頻道中有6個頻道是全天24小時無縫播出，有2個數字頻道每天的節目量大約都是18個小時，那么新播出系統中每天的節目量大約是180小時。又因為我臺采用的視頻碼率是15Mbps，所以每小時節目量需要的存儲空間大約是：15÷8×3600=6750MB，也就是約7GB，那么每天的節目量所需的存儲空間在1.2TB左右。我們設定的策略是所有素材在二級存儲上保存的時間是15天，那么需要的存儲空間是18TB；另外，又考慮到每個頻道都有一些需要長期保存的節目以及對存儲空間的利用率不可能達到100%這兩個因素，播出二級存儲的有效容量需要在20T以上。
2. MediaGrid系統架構
一套完整的MediaGrid硬件設備包含一臺網絡交換機、兩臺ContentDirector以及若干臺ContentServer；ContentServer的型號及數量可根據各個電視臺自己節目量的多少來確定。考慮到我們的機柜空間不大，但八個頻道播出所需的節目量較大，貴州廣播電視臺這次選用了4臺最新型號的ContentServer-2122，其特點是：機箱僅2U高，有12塊容量為1TB的SATA硬盤；自帶處理器及內存、嵌入式Linux操作系統；內置冗余電源及風扇，支持熱插拔；背板有兩個千兆以太網口，以供其與系統內部各個設備間的通信用。四臺ContentServer的實際容量是48T，但有效容量只有24T，這是因為我們設定的復制因子是2，即每條素材文件的所有素材切片將在存儲系統內以交叉的方式保存雙份。
ContentDirector的型號是1000B、機箱僅1U高，內部有兩塊系統盤，內置Linux操作系統；機箱內置冗余電源及風扇，支持熱插拔；機箱背板有四個千兆以太網口：兩個公網接口、兩個私網接口，其中公網接口負責與系統內部的存儲節點相互通信，私網接口負責系統兩臺ContentDirector之間的內部通信。
為了防止交換機發生災害性故障而導系統內部設備之間以及系統與外部客戶端的通信受阻，我們準備了兩臺配置完全一樣的網絡交換機，其中一臺交換機A根據其Vlan的劃分，對應的端口通過網線與系統內的設備相連：4臺ContentServer的8個千兆網絡端口及2臺ContentDirector的4個公網端口都接入Vlan10；2臺ContentDirector的4個私網端口則接入Vlan4090；而萬兆口組成的Vlan20則接入客戶核心交換機。交換機B則作為一臺冷備機，在A發生災害性故障的時候，可把相應的網線按序接入B，以其替代A的工作，保證系統通信安全。圖1即是貴州廣播電視臺MediaGrid存儲系統架構圖。
圖1 貴州電視臺Media Grid存儲架構圖
3. MediaGrid在貴州廣播電視臺播出系統中的應用
為了適應今后全臺網發展的趨勢，貴州廣播電視臺播控中心在新系統改造項目中，建設了一套全新的、集“編排、制做、存放、播出”于一體的新型播出系統。這種新型的播出系統主要分為總編室子系統、縮編子系統、媒資子系統及播出子系統四個部分。其中播出子系統的主二級存儲就是MediaGrid，其應用結構如圖2所示。
圖2 Media Grid在貴州電視臺播出系統中應用
從圖中可以看出，非編子系統制作的縮編版電視劇由非編在線存儲直接遷移到播出二級存儲MediaGrid，省去了之前節目制作完成后，需要下載再重新上載的工作量，同時，其他所有類型的節目素材則經3臺上載視頻服務器傳入MediaGrid。在有新的素材傳入MediaGrid之后，播出系統根據其素材拷貝策略，將所有素材拷貝到播出備二級存儲做備份，這種雙系統備份的工作方式，杜絕了單臺播出二級存儲發生災害性故障而導致播出安全隱患的情況。另外，為了在不增加視頻服務器的工作壓力的前提下保證節目播出安全，對素材所做自動技審、人工復審及文件審片的工作都是直接訪問MediaGrid存儲區。
四 結束語
目前，市場上主流的存儲設備采用的還是RAID技術，一方面是因為RAID技術經過數十年的發展，應用已經十分廣泛，其穩定性也得到了廣大用戶的認可；另一方面是因為像MediaGrid這樣一種新型的網格存儲的發展還在起步階段，其工作性能及穩定性都還有待于用戶的驗證。目前我臺的MediaGrid存儲系統工作性能表現良好，最高帶寬已超過400MB，持續穩定的運行狀態已超過兩年。B&P