【技术文章】
| 利用SAN创建先进混合服务器 | |
| T·柔斯 | |
| 本文作者T. Roth，Leitch视频服务器部技术副总裁 | |
| 一 共享存储的优势 采用共享存储的广播服务器允许多个用户同时访问一个存储系统内的内容。建立这样的多通道同时访问同一媒体的环境，也就达到了对服务器进行高效方便管理的要求，随之也省去了对同一媒体进行多次拷贝传输和存储的麻烦。 从概念上讲，共享存储的服务器都配置了一组分立的硬盘驱动器；当在其中存取数据时，从逻辑上可把这些分立的单元看成一个整体，其容量和带宽等于各分立单元之和。这样形成的“总”带宽将根据固定数量的“专用”服务器通道进行分配，而为每部分保留的带宽取决于媒体的码率。这样建立的服务器环境可为每个“用户”的广播通道保证所需带宽和确定的时延。 例如：用10个容量为100GB、带宽为10Mb/s的硬盘驱动器，构建一个大的逻辑硬盘驱动器，容量将达到1000GB，带宽达到100Mb/s。如果所需媒体数据传输速率为20Mb/s，则这个硬盘可建立一个40通道(800Mb/s/20Mb/s)和111h存储容量的服务器。 实际上，RAID自身的开销使上述数字大打折扣，使得存储部分的总带宽受限于存储通道的数据传输能力。 尽管理论上很简单，共享式存储系统还是要精心设计并要集成很多技术，才能适合广播视频系统功能的要求。 磁盘驱动技术：用于保障系统具有最佳的存储容量和磁盘转速，以适应视频性能的要求； 网络技术(光纤通道和以太网)：用于使视频性能所需的驱动器达到最优化的效果； 数据库技术：用于在多用户、多服务器的情况下对节目内容进行管理； 视频/音频文件结构技术：用于保证所存储的内容适合视频应用； 控制技术：使内容能为第三方所开发的视频应用和行业标准架构所用； 数据保护与RAID技术：用于保护数据免受驱动器故障或数据误差之害。 Leitch公司在上世纪90年代初开发了VR30产品(当时叫ASC视频公司)，并在1994年形成了产品系列。当时所用的存储服务器都是基于SCSI接口的，最大可扩展到5路广播级视频(25Mb/s的M-JPEG)；而今使用光纤通道(FC)的存储方式可提供2～44个通道。根据FC技术发展预测，传输能增加一倍、即2Gb/s的光纤技术已可以实用化。Leitch的共享存储服务器技术于2000年获得专利，并在翌年荣膺艾美奖。 如前所述，Leitch的产品可以小到只有2个光纤通道，并易于扩展。这是因为其产品结构都是模块化的，存储部分与服务器分开设置，便于以增加硬盘的方式提高存储能力；同时也可增加服务器，以增多光纤通道的数量。 不管是什么样的系统，与使用共享存储的好处共生的，是各种局限性、折衷要求和实际的约束。这些方面的问题大多数是因为从服务器到存储单元之间数据通道的共享所造成。所有通过共享数据通道传输的媒体，其对带宽的限制都会对服务器通道的数量和实时处理能力造成约束。实际上的限制还表现在驱动器的大小方面，包括有多少物理空间和读写访问空间。驱动器的数量多，就需要将有限的缓冲空间再分割成小的单元；如果这些单元太小，该系统的效率就会降低，应得的效益也会减小。 广播技术的发展也会带来一些新的限制。随着服务器的成熟，媒体在非广播领域的应用也在不断扩大。这些非广播应用的带宽(既不需要保持连续不断的带宽，也不需要设置固定的接入时延)将变得成本很高，无法承受。 总体上说，在设计共享存储服务器时要借助一些已知并已经限定范围的操作条件。如果要做到既满足数据网络级的环境和应用，又不会对播出运作造成影响，这无疑是个挑战。 二 新一代服务器的设计：目标与要求 新一代服务器的设计，要做到既突破以往的一些限制，又保留共享存储服务器已有的优势。具体目标有：(1)建立更大、更多、更经济的系统；(2)允许服务器在多项小型或远程客户应用的条件下以规定的方式访问存储单元；(3)使文件的传送、转换及调适更加高效，同时不会给广播服务器的性能带来不利影响；(4)提高集成度，改进性能，扩大代理媒体的效能。 这些目标是为配合系统的一些要求： (1)混合共享存储/网格连接数据性能模式 在保留广播级共享存储的性能(确定的时延和保证的带宽)基础上，增强高可用性的网络级性能(受管理的接入和动态保留带宽)。 (2)全球性资产管理 系统应能完成服务器之间的媒体调适和代理媒体的相关性操作，并对超额使用的媒体尽可能提供自动、透明的操作。 (3)网络管理 对媒体请求的优先性和动态的带宽分配进行管理所采用的方法和机制。 三 混合概念与设计所带来的挑战 要实现这个目标，就要围绕对共享存储簇间采用网格连接的概念，并配备与外部通信所需的数据网关。这种技术可满足前述所有目标，并允许新的和现有的共享存储服务器进一步扩展。具体做法是： (1)将多个现有的VR系统与一个基于FC的网络连接； (2)通过一组数据网关(或防火墙)将这个FC网络连接于一个吉比特双以太网； (3)增加一个完整的媒体、代理和元数据数据库； (4)增加文件系统的摘要，并根据软件对数据网关服务器的功能实现MXF/AAF文件转换和媒体转码； (5)集成代理媒体效能； (6)增加一个网络管理层。 四 系统的主要部分 1. 标准SS服务器系统 现有的共享存储服务器被用作新一代产品的“核心”功能模块。广播方面的采集、实时编辑和播出等操作在共享存储核心中都设定为常规运作。系统的一部分带宽将专用于服务器之间的媒体转移及其他时间性苛刻的操作，而余下的系统带宽可供网关服务器有限的QoS级的应用。 2. FC网格 FC网格用于连接多个SS“核心”和网关服务器。设置该网格的目的，是在所有的SS服务器核心之间建立一个高速、高效的通道。该网格运行的本质是不仅在各SS服务器之间、而且要在网关服务器桥路之间建立通道。 3. 网关服务器和外部网络 这些网关服务器可在内部以太网、FC干线、外部局域网和广域网之间提供连接和防火墙。而这些网关也可针对各种网络模式的连接，如吉比特以太网或ATM而配置。 这些网关可通过软件的转码、MXF和AAF数据包装及其它形式的媒体转换操作，实现文件的交换。这种方式在系统内为NFS提供了各种媒体的摘要(包括代理机和元数据)。其导入、导出、转换和转码操作都是自动进行的，并通过NFS自动提出媒体请求。当要求媒体以不同于原格式或摘要的形式存在时，“包装”、转码或文件转换都是即时进行的，而且媒体都是通过在线转换以选定的格式提供。 最后，网关的管理和仲裁的“连接”将要求客户配合标准的QoS机制。 4. 冗余“全球”数据库和新一代代理子系统 全球数据库可为网关提供媒体的位置信息，还可以存储和配合元数据，并为外部资产管理系统提供UMID(Unique Media IDentifier)定位信息。新一代代理系统可接入全球数据库，提供媒体管理和代理操作。 5. 远程和第三方客户的应用 这些非广播应用已开始通过广播设施显示出逐渐增多的趋势，而这些应用并不要求SS核心有确定的性能指标。另外还出现了与其它厂商的设备、服务器和存档系统的文件交换应用方式。 五 结语 新一代混合服务器的概念和设计可以满足开放式和可扩展的设计目标。NAS的灵活性和可伸缩性可以获得保证，从而也为SS设计思路提供了内在的效率和易于管理的特性。我们可以从单个共享存储服务器开始。如果需要将容量扩大超过SS核心，就可以在连接方面加上光纤通道；如果要求处理媒体，就要增强网关服务器的能力。根本上，该系统可以进行两方面的独立扩展：广播通道的容量和基本的媒体来源。总之，这种设计使得广播系统的服务器在灵活性、可伸缩性和效率方面都有提高。 |
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| 来源：《世界广播电视》 | |