高清非编网络系统论文

1多通道NAS集群技术的实践与应用

1．1概述文成台改建的高清非编网络采用多通道NAS集群技术的集中存储网络解决方案，采用“万兆主干+千兆桌面”的网络架构，并结合“缓存技术”实现高清素材高效率编辑。系统分为4个子网，通过独立的通道与中心存储体实现网络化的共享编辑。多通道NAS网络是对非编网络的存储和传输采用优化策略和均衡调度，提高网络带宽的利用率和增强素材存储阵列的吞吐率，这样既大大提高了现有的网络带宽又解决了素材的备份问题。多通道NAS集群很好地解决了10GbNAS网络带宽的瓶颈问题，这种架构方式越来越多地运用到中小型高清非编网络中。

1．2网络带宽计算NAS的瓶颈目前主要在外部以太口，所以在系统架构时就要充分考虑系统网络的带宽问题。设计存储系统时首先要做的就是计算整个网络所需要的总带宽，总带宽是存储设备选型的重要参考因素。这次改建我们共架设14台非编工作站和2台配音工作站(都按非编工作站计算)，按照全网非编工作站都采用100Mb的高清码流进行3层网络实时视频编辑，则每台编辑工作站占用300Mb/s带宽。整个系统所需要的总带宽为:16×300=4800Mb/s，4800/8=600Mb/s，考虑到网络系统要有80%的带宽冗余，那么存储系统应该至少能够提供750Mb/s的带宽。因此我们选择万兆存储中心(单台存储体的实测带宽能达到600Mb/s以上)，为满足750Mb/s的带宽需求，特配置两台DS－S01T024万兆存储中心互为主备，系统总带宽将达到1200Mb/s，不但能支撑目前的编辑需求，而且还能满足未来的扩容需求。

1．3系统构架原理为了提高高清非编网络的实时编辑性能，防止网络堵塞，我们特采用“万兆主干+千兆桌面”的网络架构，中心交换机配置4个万兆以太网端口，分别接入2台中心存储的万兆网口，其他客户端站点通过千兆网口与中心交换机的千兆以太网口相连。文成台高清非编网络主要由以下设备组成:11台高清有卡工作站、3台无卡工作站、2台配音工作站、2台中心存储、2台数据库服务器、1台Web服务器、1台后台合成服务器。下面结合图1，简述文成台高清非编网NAS集群的工作原理。我们采用多网卡结构，主备阵列各插4块网卡，多IP地址组成多通道NAS/NAS集群，将数据分流。也就是把系统分为4个子网，通过独立的通道与中心存储体实现网络化的共享编辑。我们将每4台非编的IP地址设成1个网段，共4个IP段(即新闻制作组为A网段、专题制作组为B和C网段、广告/配音制作组为D网段)，磁盘阵列的4个网卡分别对应非编工作站的这4个IP网段。根据参数的配置，“新闻制作组”和“专题制作组1”分别通过主存储阵列的A、B段网卡读取/写入;“专题制作组2”和“广告/配音制作组”分别通过备存储阵列的C、D段网卡读取/写入。主存储阵列出现故障时，“新闻制作组”和“专题制作组1”自动选择路径，从备存储阵列的A、B段网卡读取/写入。同理，当备存储阵列出现故障时，“专题制作组2”和“广告/配音制作组”自动选择路径，从主存储阵列的C、D段网卡读取/写入。由于主备存储阵列多网段分流，正常工作时，系统的总带宽拓展了1倍，通过后台数据库比对，实现主备数据完全镜像。

1．4“缓存映像”技术所谓“缓存映像”技术就是将中心存储阵列的存储结构实时映射到网络的每台非编上。系统素材采用分布式采集上载方式，编辑工作站实现素材的采集上载，素材上载到中心存储阵列的同时在工作站本地“缓存映像”文件夹中产生相同的镜像数据。据系统预设的优先路径策略，编辑工作站进行素材编辑时，先采用本地存储中的素材进行编辑，本地若无此素材，再根据策略选择网络存储中的素材实现网络编辑，本地编辑在编辑过程中不占用网络带宽，这样既可以减轻网络带宽的压力也能做到数据冗余。我们在日常编辑中，素材在工作站上载完成后随即进行粗编，此时系统直接读取本地素材进行实时编辑，这样大大提高了现有的网络带宽的利用率，在系统所有工作站繁忙的时段这个效果是显而易见的。

210GbNAS构架方式的优势

我们选用10GbNAS技术组建高清非编网，是结合实际经过对上述几种构架方式分析比对后确定的方案，我们发现10Gb以太网架构在中小网络建设中有诸多优势，主要表现在以下几个方面。

2．1成本低，网速快FC－SAN的建造成本最高，FC－SAN不仅需要价格高昂的光纤存储和光纤连接设备，还需要以太设备来做源数据交换，为了实现数据共享还需要另外购买价格不菲的SAN管理软件。IP－SAN比FC－SAN的硬件成本低了不少，不需要光纤连接设备，但它有SAN的特性，也需要另外购买价格不菲的SAN管理软件来实现数据的共享访问管理。以太网的结构最简单，只有NAS存储和以太交换机组成。随着10Gb以太网络的不断普及，10Gb的存储和连接设备的成本大大降低。10Gb以太网架构早已在大型的数据中心和高性能计算领域运用，打破了长期被4GbFC和8GbFC独占的局面。

2．2故障环节少从网络架构可以看出SAN实现数据的读写共享访问需要3个环节，终端发起读/写请求到SAN共享管理软件进行源数据交换，得到源数据信息后再对存储进行读/写访问，这种情况不管是共享管理软件出问题，还是存储出问题都会影响数据安全，另外FC－SAN双网还要多一个环节，以太网出问题也要影响数据安全。NAS只有两个环节，不需要中间环节，直接对存储进行读/写操作，它不会因为第三方的问题而造成数据的损失。显而易见环节越多出问题的几率就会越高，采用简单的万兆以太网结构的非编制作网，是减少故障的基础。

2．3管理和维护简单网络建成后，方便的管理和简单的维护才能使网络的正常运行得到保障。SAN网络的架构复杂，环节多的特点就决定了它的管理和维护比较复杂，技术维护人员不仅要懂以太网和光纤网络的维护，还要会SAN共享软件的维护。SAN网络的启动关闭需遵守严格的顺序，给一些应急处理带来了操作复杂和等待时间过长的安全隐患。以太网络是大家熟悉的一种网络架构，NAS各个服务的启动不需要既定的顺序，如果服务器重新启动，只要网络正常连通就可以开始工作，在应急操作中不容易出错，这给网络整体维护带来方便。

2．4兼容能力强，平滑过渡目前各电视台的以太网路设备以千兆居多，因此在新建网络的时候必须考虑新老网络的兼容性，以保证新的网络和原有的网络的平滑过渡。10Gb以太网络可以和各个阶段的以太网络互联而且不需要额外增加设备，也可以根据资金情况灵活搭配组合，可以先主干建成10Gb的以太网架构，分支用1000Mb以太网络架构，然后分支根据业务需求逐步过渡到10Gb。

2．5互联互通方便，数据交互电视台内部各个业务板块间资源共享，板块间节目交换需要互联互通。以太网只要网络连接上就可以进行连通，这使电视台在构架整体网络时变得比较简单。相比之下，光纤网就显得比较复杂，因为这是个专用的网络，所采用的网络协议和设备都是专有的，不能和通用的设备互联，必须经过转换，这就大大增加了互联的难度和成本，数据交换效率也大幅度降低。采用10Gb以太网络架构的高清制作网，为电视台各业务板块的互联互通带来了便利，降低了难度，节约了成本，它的优势是显而易见的。

3结束语

随着10Gb以太网的普及和多通道NAS集群技术的发展，“万兆主干+千兆桌面”的网络架构方式逐步被运用在一些中小型电视台的高清非编网中。10GbNAS支持Web的客户端管理，不仅部署简单、维护方便，还能提供高速稳定的访问带宽，毫无疑问是资金和技术实力有限的中小型电视台高清非编存储网络的最佳解决方案。

作者：夏克双单位：文成县广播电视台