二级存储在电视播出中的应用

文丨林 征

二级存储在电视播出中的应用

文丨林 征

随着电视台播出的频道逐渐地增加，电视播出的节目规模也在增大。在多个频道播出的节目占用服务器的大量的存储空间，为解决存储空间的扩充也不容易的弱点，提出二级存储的概念，对其特点、结构、作用和优势进行概述，并结合福建电视台播出中心，阐述二级存储在电视播出中的作用。

服务器； 存储空间； 二级存储

1 二级存储简介

硬盘播出系统设计在强调风险分散的同时，开始利用二级存储将上载和播出服务器进一步分离，把素材的编辑、修改以及审看工作从播出服务器中分离出来，避免误操作及其他情况对播出造成影响[1]。

1.1 硬盘系统架构

硬盘系统架构主要是指服务器上载与播出的结构如图1所示。图1所示架构下，素材的上载和播出由主备视频服务器在服务器本地完成，主服务器上载的素材需要通过FC拷贝的方式迁移到备服务器完成素材共享。显而易见，播出服务器要承担上载、播出、素材迁移等多个任务。

图1 本地上载播出模式

图2所示架构下，配置独立的视频服务器专门完成节目的上载工作，节目由上载服务器迁移至主备播出视频服务器完成素材的存储共享。主备播出视频服务器的工作任务已变得相对单一，主要负责节目的多频道播出，同时兼作节目应急上载。

图2 上载，播出分离方式

在图3 所示这种架构下，引入二级存储的概念，在前两种架构的基础上，系统有新的特点。上载服务器或上载工作站先将播出的节目素材上载至二级存储缓存，根据播出的需要制定合理的节目迁移策略，自动迁移至主备播出视频服务器[2]。

图3 二级存储播出方式

1.2 二级存储的作用及其优势

(1) 为其他业务网络开通一个文件化传输的平台，实现素材的交换和共享；同时也将播出服务器和其他网络分离开来，不会对硬盘播出有任何威胁。(2)制定迁移策略，使素材的迁移过程在系统空闲时执行，不会占用播出系统的网络资源，保证网络的稳定安全。(3)作为大容量的磁盘阵列，二级存储可以根据需要设计，存储时间长达几个月，满足大容量素材的存储、再利用，省掉相同素材重播时反复上载的工作量。(4)网络连接对设备的物理位置没有要求，可以在任何地方进行素材的上载传输。相对服务器的本地存储有较低的成本。(5)素材在二级存储和播出服务器之间的迁移速度要远远大于1∶1的上载速度，满足应急播出和临时更换节目的需要。(6)真正做到素材向主备播出服务器的同时传输，摒弃服务器上载时由主到备的拷贝过程[3]。

1.3 二级存储带来的风险

尽管二级存储的优势十分明显，但是也会由此带来一些问题：引进新的设备是不是会增加系统的风险，素材的存储是否安全，素材在各个存储设备中的迁移是否无损以及存储容量的扩展等等。为解决以上问题，二级存储从阵列本身到系统的架构都在选用先进的设计方式。

1.3.1 存储阵列本身

二级存储阵列本身可以采用RAID+HotSpere 冗余技术，保证在一块磁盘出现问题时能够自动恢复避免素材丢失。同时采用双RAID 控制器，解决单溃点危险[4]。

1.3.2 二级存储结构设计

二级存储系统的结构设计也在随着技术的发展不断变化，大致可以分为以下几类。

（1）存储区域网络（SAN）结构，SAN结构提出共享存储的概念，是一种专用网络。作为网络服务器群的后端，可采用光纤通道（FC）或互联网小型计算机系统接口（iSCSI）等存储专用协议连接成高速专用网络，使多个网络服务器与多种存储设备直接连接，对于存储容量要求高的网络非常适合。目前，FC和iSCSI是应用于存储区域网吉比特速率的两种主要技术。（2）网络附加存储（NAS）结构，由迁移服务器和存储阵列构成，是一种比较简单的解决方式。但是一旦迁移服务器出现问题，将导致素材无法迁移。其优点是成本较低，对于中小电视台是一种比较理想的解决方案。当然，这种NAS结构也可以做成备份的形式，保证同时向主备二级存储中迁移素材。即便是这种备份的形式，成本也不是很高[5]。

2 二级存储系统的应用分析

建立电视播出的二级存储系统,是为了缓解媒资播出库存储的压力, 提高播出系统的安全性, 避免制作、媒资生产系统直接与播出核心服务器系统进行直接操作, 作为节目制作与节目播出业务之间的缓冲带[6]。

2.1 播出文件分级存储与传输流程

2.2 二级存储系统技术特点

播出二级存储结构采用主备设计,确保播出二级存储无单一崩溃点, 系统配备集群文件管理手段。二级存储系统提供网络共享存储管理软件,包括多节点负载均衡、节点热切换和系统监控等功能。该软件支持大于16TB的卷管理,文件系统管理服务器可以满足各种查询、修改与迁移等服务的高效运行。所有光纤接人的服务器必须提供存储管理软件的授权许可。二级存储区设备采用开放的、通用的存储体结构,支持标准的文件系统,便于实现与媒资网络系统的连接。系统对外传输采用数据网关方式(NAS头),网络端口具有良好的开放性与规范性。数据网关与存储盘阵采用标准FC方式(不少于4GB),对外采用工业标准的千兆以太网接口(电口),支持FTP传输。数据网关有四台,每台提供不少于4口千兆以太网接口。系统保证与全台制播网络系统核心交换平台及媒资系统的互联互通方案实施中无偿提供相关支持服务。

2.2.1 二级存储系统的可靠性技术特点

（l)播出二级存储设计要求充分考虑软硬件的安全性、系统结构的安全性及服务的安全性。同时,系统必须采用开放、成熟的存储技术,安全可靠的管理方式,以确保数据存储的冗余和安全。（2)系统关键设备采用冗余设计,确保系统无单一崩溃点,如:服务器(存储管理、迁移)交机、连接控制单元(存储控制器)、1/0板卡、电源、风扇等。（3)系统设备便于技术维护,关键部件如存储硬盘、风扇、电源等支持热插拔。当遇到系统检修或关断电源后,重启时,系统数据应具有较快的重建恢复时间。

2.2.2 二级存储系统的可扩展性技术特点

（1）播出二级存储作为节目交换中心,随时可以从媒资播出资料库中接收待播节目, 并将待播节目向播出服务器传输。（2）播出二级存储系统结构便于扩展,可以通过扩展盘塔和增加网络上的数据网关服务器 增加传输带宽。可单独扩充存储容量,不影响安全播出,为今后系统扩容提供可能。（3）播出二级存储磁盘阵列支持不同容量磁盘的混插,并可有效使用所有磁盘存储容量。

2.3 播出中心二级存储系统

福建电视台包括东南卫视、综合频道、海峡频道(北美和省内)、少儿频道、公共频道、新闻频道、都市时尚频道、电视剧频道、经济生活频道、体育频道等多个频道部门。

福建电视台播出中心采用的是HP StorageWorks EVA8400虚拟阵列。HP storageWorks EVA8400企业级虚拟磁盘阵列存储系统是对于采用虚拟化IT存储环境的理想之选，允许您动态添加虚拟服务器和企业虚拟阵列，进而无缝配置存储容量，支持应用程序的不断增加。EVA8400虚拟化拥有出色的灵活性，让您可以根据不断变化的业务需求，动态扩展或缩小您的存储容量，可通过大量驱动器，充分发挥磁盘的使用性能。在系统中它提供了31TB的容量。

实际上只有特定类型的素材(如电视剧、广告等)才会根据内容管理系统的要求自动迁移到二级存储系统，对于10个电视频道，那31TB的容量可以存储大约1-2个月的特定播出素材。

这样很大程度地减少重复上载，提高了播出内容利用率，发挥系统网络化的优势，降低操作人员工作压力，减少录像机磨损以及提高播出系统工作效率。

2.4 播出二级缓存的总体技术要求

播出二级缓存的设备要求采用开放的、通用的存储体系结构，支持标准的文件系统，便于实现与播出内容管理系统的连接。播出缓存系统提供商必须保证与播出内容管理系统和硬盘播出服务器系统在互联互通方案实施中无偿提供相关支持服务，以确保实现该功能；存储系统支持CIFS、NFS等文件访问协议，并配置相应软件；提供图形化配置管理工具，便于管理；磁盘阵列控制器、电源、硬盘、风扇等所有关键组件为冗余设计并可热插拔更换；磁盘阵列系统具有高可靠性，能够实现系统无单点故障，包括系统对外和内部的链路连接无单点故障。

总之，二级缓存技术的引入在硬盘播出系统及其它联网系统中起到了缓冲作用。这带来的好处是：硬盘播出系统与外界其它系统之间的文件交换都经过近线存储系统，减弱了播出服务器与其它系统的直接联系。采用二级缓存技术，为一个节目的播出带来了更高的安全性及更大灵活性。

[1]沈明根,邹伟健. 二级存储在吴江电视台硬盘播出中的应用. 广播电视技术，2005.

[2]王宁. 硬盘播控系统与二级存储系统设计. 广播与电视技术，2007.

[3]卢英锁. 新电视中心播出网络二级存储系统. 中国传媒科技，2007.

[4]张政. 透过播出二级存储看存储技术. 电视字幕(特技与动画)，2008.

[5]王松林. 硬盘播出系统二级存储的升级. 现代电视技术，2011.

[6]北大方正电视播控技术讲座.2008.

（福建省广播影视集团，福建福州350001）