近线存储在播出系统中的应用

文丨陶 沙 唐智广 白月文

（安徽广播电视台播出部，合肥230022）

1 近线存储的作用及其优势

在线存储、近线存储和离线存储是现在电视台视音频素材存储的三种基本模式。

当采用介于在线和离线之间的近线存储设备时（例如自动化带库、光盘库等），我们普遍考虑的是它的经济、安全可靠、大容量的特质。同时又具有寻址迅速、传输率高的特点。即使数据的访问量不大的数据被存放在性能较低的存储设备上，但是也能做到快速随时的访问。

近线存储相对于在线存储在播控系统的应用中有很大的优势：

第一，我们可以根据具体的需求来设计近线存储设备。存储时间长（若干月甚至一年不等），存储量大，提高反复播放的素材的利用率。

第二，为了满足应急播出或者临时更换节目的需要，当节目资源从近线存储区往播出服务器迁移时，其速度要远快于上载的速度。

第三，保证播出系统的网络资源的安全和稳定非常重要，系统制定了使素材只在播出系统空闲时执行迁移的策略。

第四，摒弃了服务器在上载时由主到备的拷贝过程，真正做到节目素材向主备播出视频服务器的同时传输。

第五，一方面实现和其他业务平台节目素材的共享；另一方面为了保证磁盘播出数据的安全，将播出服务器和其他网络分开。

第六，可以在任何地方进行节目素材的上载和传送，因为网络连接对设备的物理位置没有要求。

第七，跟服务器的本地存储相比，大大的降低了成本。

2 近线存储在硬盘播出系统中的应用

在播控系统中，在线存储（online）表现为日常中播出和上载连续访问大量数据的状态，因为可以直接、实时的读写存放在磁盘上的数据，所以在线存储很安全也很有效率。离线存储（off-line）表现为将日常节目内容备份进磁带的状态，存取需要人工介入，实时性较差。因为它具有存储容量大和成本低的优点，所以在某些领域使用频率也不低。第三种状态需要克服离线存储实时访问速度低，并适应不需连续访问大容量的环境，最理想的解决方案是近线存储（near-line）。

为了让近线存储系统发挥最大作用，在引入到播控系统中需要注意一些设计原则：

第一，为了使数据在近线存储系统与播出视频服务器迁移的流程更有效率，必须保证它们之间存在多个通道并且链接畅通。

第二，为了简化离线存储步骤，需要使近线存储实现离线存储的功能。

第三，根据迁移服务器的处理能力以及外设的磁带机数量，近线存储应具有良好的可扩展性和兼容更高的扩展容量。

3 迁移与存储

以安徽电视台近线存储和迁移为例，从下图中可以看出不论是光纤交换机或以太交换机，还是迁移服务器或播出、上载服务器，为了安全考虑全都是主备共存。万一主机发生故障，备机可以立刻替补上去。不会造成系统的崩溃，满足了在硬件上安全级别的要求。

在播出过程中经常会要求多种不同类型的计算机可以同时访问同一个文件，使用StorNext文件系统(StorNext File System)可以解决这个问题。

从图中可以看出，每台迁移服务器都包含一个SNFS服务器，当播出或者上载服务器需要访问文件系统中的数据的时候，它首先要做的是向StorNext文件系统服务器发出请求，由它来判定该用户是否有权限，该文件是否可用。随后StorNext文件系统服务器找到所要传输的数据存储位置，并将该位置响应给请求服务器，则该服务器就可以通过高速光纤来访问这个文件了。当某一台迁移服务器出现故障的时候，StorNext文件系统服务器会激活指令来指定另一台迁移服务器去管理和维护元数据服务。

播出、上载服务器为获得文件需发出请求，迁移服务器会产生一个包含文件元数据和其第一个块数据的信息令牌。文件系统可以根据令牌来跟踪和定位文件正在被某个播出、上载服务器使用，还可以指定节目数据存放在某个存储器中。迁移服务器还用回叫功能来同步缓存，即时播出、上载服务器改动共享素材，数据的一致性不会被破坏。比如，我们的直播节目在重播时经常会更改一些内容，而原先内容已经在播出线上整装待发，新内容在上载线上更改后，通过同步缓存后，保证播出和上载服务器的内容一致，同时也保证了观众观看到了更新的内容。

StorNext文件系统是整个系统的基础部分，StorNext存储管理员（StorNext Storage Manager）担负着实现在策略基础上自动化管理的作用。它通过综合近线和离线存储资源形成一个虚拟的存储池，这个存储池是海量的和经济的。由此StorNext SM可以非常高效的管理存储设备。StorNext SM具备一个实时策略引擎，它根据事先人工制定的策略自动将数据复制到不同级别的存储设备中。

3.1 存储位置变换策略

在不同级别的存储设备之间移动数据，磁盘存储设备优先级不是等同的。比如安徽广播电视台播控系统设计中，播出的内容通常默认都是从主播出存储模块中调取，所以它的的优先级最高。

3.2 复制策略

StorNext存储管理员（StorNext SM）复制策略可以始终保护StorNext文件系统中的数据。它使用预先定义的规则自动的将数据拷贝到其他大容量存储介质中，比如备播出存储模块、近线存储体等等。这些为每个存储级别设置的策略是根据：文件被复制另一种介质时，该文件未被改动的最少时间（单位为分钟）；数据可以存储复制到什么类型的模块；所复制文件的寿命时间，以及该文件是否被近线存储使用。自动地将文件拷贝到备播出存储模块的功能，提供了播出线上若出现突发事故的应急保障。与文件系统集成，可以使文件发生改变后可以被立刻复制。

4 结语

存储模块是播控系统设施建立的基础，存储网络将成为整个电视台一体化网络的核心部分，因为近线存储系统的出现。因此能大幅提高节目素材的再利用效率。本章对近线存储的概念、应用、迁移理念、工作原理等方面进行了详细的叙述。StorNext的数据管理方式，避免了每台服务器上进行管理存储的重复工作，同时也整合了存储和数据资源，采用存储策略在数据整个生命周期内、在不同存储介质之间移动和保护数据。这种方式的优点在于将存储系统、管理人员、用户和数据有效地统一在一起。

[1] 郭杰.2011.近线存储异构播出平台的研究与实现.[D].广州：华南理工大学，27-29.

[2] 夏进.2006.电视台硬盘播出系统关键技术的研究.[D].上海：上海交通大学，17-18