数字电视播出系统中的近线存储

【摘要】本文主要介绍了近线存储在广电行业的应用，通过近线存储模式，有效解决了广播电视的视音频素材不能长期保存、资源共享、快速查找及节目资料再利用率低等问题。对广电行业具有借鉴意义。

【关键词】近线存储在线存储离线存储

广播电视行业经过多年的发展积累了大量珍贵的电视节目资料，对各地电视台来说，如何保存、管理和利用这些以图像、视频等形式储存的资料，对其开展多种业务和寻求新的效益增长点具有重要作用。

长期以来，各地电视台对电视节目资料的保存多使用传统的保存方式，即将存有电视节目内容的录像带贴上标签后存放在储存室中。由于保存技术和管理等方面的局限，不但资料的再利用率低，且长时间放置，一些资料还会发生信号质量下降甚至信息消失等问题。若电视台能建立一套科学有效的数据存储管理系统，则可有效保存和管理这些节目资料，且能避免上述问题的发生。

目前，许多电视台都进行了播出系统的数字化改造，在数字化播出系统中，视频服务器具有关键的作用。但由于广播级的视频服务器及所配备硬盘的价格较为昂贵，成本会很高，为此，电视台一般均选择按照每个频道2～3天的存储容量来配置视频服务器。此外，目前很多视频服务器的存储空间仍然偏小，为了解决这个问题，操作人员只能将一些需要重播但又不能快速重播的节目，通过播放后先进行删除释放空间，重播时再重新上载的方式操作，大大增加了操作人员的工作量。

要解决容量不足的问题，有3种解决方案：

通过大型的存储系统(如数据流磁带库、光盘塔等)将所有的磁带内容灌入存储系统，以实现全台影像资料的共享。但采用这种方案会涉及许多部门，且工作模式也要进行改进，耗费较高。因此，笔者认为，对于刚进行了硬盘播出改造的电视台来说，目前不适合再进行存储系统改造。

直接增加视频服务器本身的容量。要实现视频服务器的容量扩展，必须采购新设备，由于存储设备的价格十分昂贵，因此对于很多电视台来说，直接进行视频服务器自身容量扩容的方式并不现实。

通过采用硬盘阵列的方式，实现近线存储。采用近线存储的办法，不但技术上容易实现，且资金需求少，是一个现实可行的解决方案。

近线存储的概念

在线存储是指将数据存放在磁盘系统上，存储设备和所存储的数据时刻保持“在线”状态，可供用户随意读取，以满足计算平台对数据访问速度要求的一种存储方式。为此，在线存储一般采用高速磁盘阵列等存储设备，存取速度快，但价格昂贵。

离线存储是对在线存储数据的备份，用来防范可能发生的数据灾难，由于离线存储的数据不常被调用，因此离线存储通常采用磁带作为存储介质，访问速度低，但能实现海量存储，且价格低廉。

随着数据量的不断增加，对于各地电视台来说，仅采用在线和离线两种存储方式已不能满足电视台的存储需求，所以产生了近线存储方式。近线存储是伴随用户存储环境变化而产生的一种全新存储模式，其是介于用户在线存储和离线存储之间的一种应用，主要功能为将不经常使用的或访问量小的数据存放在性能较低的存储设备上，这些存储设备具有寻址迅速和传输率高的特点。因此，近线存储对存储介质的性能要求低，但对存储介质的访问性能要求较高。若不常用的数据较多，就要求近线存储设备具备大容量。因此，近线存储设备多采用自动化的数据流磁带或光盘塔，既有大存储容量又能获得快速存取速度。在电视台的数据存储中，近线存储设备主要用来存储和在线设备发生频繁读写交换的数据，如近期采集的音频、视频素材等。

1.近线存储的系统结构

近线存储的数据流向示意图如图1所示。

2.近线存储系统的工作原理

近线存储系统一般采用硬盘、磁带或光盘作为存储介质，并使用相应的近线存储管理软件对存储文件进行管理。其中，硬盘用来存放数据检索系统，硬盘阵列则用来存放大量的数据信息。当素材使用频率很低时，存储管理软件根据编写的迁移策略，把素材从硬盘中迁移到磁带库或光盘库中，但这段素材的索引被保存在硬盘上。

当用户访问近线存储的磁带库或光盘库时，首先通过存储管理软件，确定磁盘或磁带的存放位置，然后将需要访问的数据迁移到视频服务器中，来完成数据访问。全过程由计算机管理系统自动完成，不需要人工干预，管理员只需制订相关规则即可。

3.近线存储的介质

近线存储系统一般采用硬盘、磁带或光盘作为存储介质，但由于在电视台的播出系统中素材所需存储空间较大，单硬盘不能满足应用的需求，因此，多使用磁盘阵列作为近线存储介质。

磁盘阵列也叫RAID，是指将多个磁盘或者硬盘连成1个阵列，其能以快速、准确和安全的方式读写磁盘数据，从而提高了数据读取速度和安全性。磁盘阵列的基本思想是将多个容量小、廉价的硬盘驱动器有机组合，使其性能超过1个昂贵的大硬盘。磁盘阵列具有三大优点：首先，提高了存储容量；其次，多台磁盘驱动器可以并行工作，提高了数据传输速率；第三，磁盘阵列具有校验技术，提高了可靠性(若磁盘阵列中有1块磁盘损坏，利用其他磁盘可以重新恢复损坏磁盘上的数据，且不影响系统的正常工作)。此外，磁盘阵列具有热插拔功能(在带电状态下更换已损坏的硬盘)，阵列控制器能自动把重组数据写入新盘或热备份盘，且会将新盘用作新的热备份盘。磁盘阵列还配有风扇和电源等附属设备，保证了磁盘阵列的散热和系统的稳定性。

4.近线存储的优点：

采用近线存储主要具备以下几大优势：

响应速度快。近线存储系统的数据检索系统位于硬盘上，因此可为用户的数据访问提供快速响应。

节省空间。近线存储将大量使用频率低的数据迁移到磁带库或光盘库中，具有离线存储数据容量大的特点，能节省在线存储部分的硬盘空间。

可为网络中心存储设备提供安全备份。电视台播出系统通过迁移策略将一些素材转移到大容量的近线存储设备上，通过镜像资料功能的设计，能保证当网络中心存储设备发生损坏时，所有保存在近线设备上的素材节目资料可从近线存储设备中恢复。

近线存储在数字电视播出系统中的应用

1.近线存储系统框架

河北的近线存储方案为：将廉价的硬盘阵列构成1个与视频服务器相对独立的简单存储系统。对于一些重播周期较长的素材可以存放在硬盘阵列中，当需要重播时，再从硬盘阵列迁移到视频服务器中。在近线存储系统中，磁盘阵列采用160Mbps的SCSI接口，磁盘阵列服务器通过其配备的响应网卡连接到视频服务器的内部网络，实现了物理连接。且视频服务器在传输素材时使用标准的FTP协议，用户可以通过FTP指令实现素材的内外迁移。

近线存储系统框架如图2所示。

2.软件系统

为了保证自动播出系统正常有效地工作，该系统还需要配备相应的软件系统，磁盘阵列服务器提供了素材的存储空间，而近线存储软件系统则用来协同控制整个播出系统的工作。近线存储软件包括近线素材管理服务软件和近线素材管理软件，近线素材管理服务软件运行在磁盘阵列服务器上，可作为后台服务程序，提供用户交互界面以及近线素材的删除、查询等操作；而近线素材管理软件运行在管理终端或者客户端机器上，可提供用户交互界面，实现素材的迁移、查询、删除等操作，还负责将所有的操作命令发送给近线素材管理服务软件。

综上所述，对于各地电视台来说，针对不同的应用，要选择不同的数据存储方式以获取更高的性能、可靠性及效率。其中，使用磁盘阵列实现近线存储，使用视频服务器内部网络迁移素材的方案，不仅提高了上载速度，也保证了素材的完整性，且不会再次磨损录像机磁头和磁带，同时近线存储方案采用的磁盘阵列性价比高，大大降低了成本。此外，近线存储方案不但方便素材的管理，也减少了操作人员的工作量。