浅析存储系统在电视播出系统中的应用

陈海霞

（抚顺广播电视台，辽宁 抚顺 113000）

日新月异的计算机科学技术越来越多地被应用于各行各业，并且起到了举足轻重的作用。如今全国各地各级别的电视台也不同程度地将计算机技术应用到了大量的信息采集、编辑、存储、调用的工作中。所以，大型信息系统的存储网络设计就要有一定的要求和作用。本文通过存储系统的发展历程及网络结构的不同作用，结合本台实际应用及其在播出系统的重要作用，阐述了本人对存储系统的初浅认识。

1 存储系统的发展历程

自1978 年，分级存储管理首先应用于IBM 的大型机系统，将离线存储与在线存储融合在一起，实现了最初级的磁盘常用数据在分级存储系统中的自动迁移与调用技术。1987年，Nearline 系统机械化磁带库的推出，光纤通道（FC）技术的发展，奠定了存储领域的网络化基础。1994 年，第一个光纤通道存储局域网开始应用，解决了服务器内部与磁盘阵列的整合问题，并将IT 架构的核心从服务器转变到了存储上。随着存储设备在各个领域的应用需求和发展趋势，现今的存储方式有4 种类型：（1）磁盘阵列；（2）网络附加存储；（3）内置硬盘；（4）对象存储。按照行业需求的不同，各种类型的运用也就不同。对电视台播出系统的技术要求来说，网络附加存储更适合于此行业的应用。

电视播出系统有节目迁移系统、播出控制系统、视频服务器系统、播出上载系统、文件检测系统、二级存储系统、网络字幕系统等多个功能模块构成。其中二级存储系统是属于级别较高的重要系统，它完成了生产存储板块到播出控制系统的互联和待播内容的整理备份，是播出系统与制作网的连接和数据共享的一个通道，实现了系统的开放和大部分节目的文件化、数据化传输。所以，存储系统就要具有大容量、高混合读写带宽、完备的冗余技术、多协议支持和高等级数据保护等要求。

2 存储系统的网络结构设计差异

从总体上看，大型信息系统可以根据服务器与存储系统的连接方式分为主机/服务器中心模式和存储中心模式。

（1）主机/服务器中心模式是一种传统的系统模式，就是建立一个以主机/服务器为中心的存储系统，所有的扩展动作都是在这个主机/服务器上接入的。我台在2005 年对机房进行了首次升级改造，存储系统采用的就是这种存储模式。在单位资金短缺、节目种类不够丰富的情况下，播出系统的技术要求还不能达到先进的标准。我台当时实现了盘带混播半自动播出方式，承载着3 个标清频道的播出。在主备服务器的基础上，连接了3 台播出服务器互为备份。由于电视剧和自制节目还是采用带播方式，新闻类节目采取上载方式每日更新替换，所以服务器只存储一些小文件素材。这种服务器采用的DAS 直连方式，存储容量达到了10T 的标准，完全可以应对三个频道的播出任务。达到了存储空间的扩展和高性能传输的要求。但是，在这种模式中，存储系统是服务器的一部分，服务器不仅承担着工作站的应用程序服务，还要承担文件服务。执行用户的应用程序和共享数据的管理、接收和发送均有同一服务器进行处理。这种方式的数据备份基本占用主机服务器的20%～30%。当用户数量增加或服务器正在服务时，其响应将变慢，即使网络带宽足够的时候，服务器的状态也将是一种瓶颈状态。存储器和服务器的功能应用都将受到限制，一旦服务器出现故障，整个系统将处于瘫痪状态，不能继续各项播出任务，对播出系统的安全性和扩展性没有更好的技术支持。

（2）存储中心模式则是以存储设备为系统的中心，通过增加服务器的方式增加系统的处理能力，可以比较灵活地根据需要进行扩充。存储中心模式有SAN 和NAS 两种结构。结合我台实际，这里要阐述的是NAS 结构。NAS（Network Attached storage），即附属于网络的存储结构。专用的存储器只负责存储的管理，简化了服务器的操作系统、网络协议、文件系统等设计，去除了其中的冗余成分，实现了将文件服务器与应用服务器分开操作。将存储设备与服务器连接在局域网上，使用TCP/IP 等网络协议，通过网络实现数据的交换与管理。这样，应用服务器将不用再进行管理文件的操作，当存储设备更新或出现故障时，网络服务器仍然可以继续工作，提高了整个系统的稳定性和可靠性。

3 存储系统在我台播出系统的实际应用

随着人们精神文明建设的提高，电视节目内容日渐丰富的趋势，2013 年，我台进行了二次播出系统升级改造。根据我台现有经济状况及技术发展水平，对播出平台的建设规划，严格按照安全稳定性原则、先进性原则和实用性原则进行设计，需要提供一款高性能、高容量、高可靠的存储解决方案，以满足电视台对高带宽I/O 的特殊应用要求，并可实现容量扩展和简化的存储管理。做到支持播出节目的调度和迁移策略，以节目单为核心进行节目调度，可以自动或手动生成迁移任务，由迁移执行模块完成迁移。内容管理接口服务，提供节目入库功能，能接收外部系统迁移的素材，同时也支持将素材迁移到外部系统。对迁移状态能实时有效地进行管理。提供审看以及播出素材的迁移和删除工作，同时提供对素材的上载、播出、迁移等相关信息的统计功能。

所以，采用高安全稳定性的存储设备是播出系统建设成功后长期稳定运行的关键。电视台的非编制作网、媒资网、广告包装网的备播成片素材文件都是通过全台网主干平台的安全通道先迁移到播出系统的存储系统，然后再迁移到高标清主、备、第三备视频服务器中待播。

我台这次升级改造采用的是大洋公司的DMS 105 G3 存储体，是基于NAS 架构下的网络存储系统，配置由Windows 2003+SQL 2005+16 块存储盘构成的一体的可靠大容量网络存储系统。DMS 存储体划分为两个存储区域：接口缓存区和备播缓存区。

接口缓存区是外部系统节目文件传输至播出系统的过渡区域，所有进入播出系统的节目文件在接口缓存区域等待进行符合性和质量性审核，不符合规格的文件直接删除。

备播缓存区是只有符合迁移策略且通过MDS 校验、技审及人工复审的节目文件，才能够进入备播缓存区，因此备播缓存区定位为合格的待播节目存储区。

存储系统采用16 块2TB SATA 硬盘，物理容量32T，经过RAID5 操作后，实用容量24T、可存储高标清素材时长约为6900 小时，足以保证本台四个频道高性能的存储要求。前15 日起至开播前2 小时，播出系统按照播出节目单从媒资系统进行节目备播，该阶段实现节目文件从媒资系统备播库，迁移到播出二级存储系统的流程。存储业务量计算：素材码率8Mbps，采用NAS 架构存储体。涉及共用存储体（备播缓存+接口缓存）的迁移业务包含下面几种：技审读共用存储体；人工复审读共用存储体；视频服务器读共用存储体；上载服务器写共用存储体。存储体配置带宽为300MB/S。

这样的存储体结构既是开放、通用、支持标准的文件系统，又具备了可用性高且安全、易管理并兼容性高、高性能、可扩展的要求。

4 存储系统的重要性

在电视台硬盘播出系统中，存储技术至关重要，是电视台硬盘播出系统中的关键环节，关系到整个系统的性能以及系统安全高效的运行。存储系统是播出系统与台内各子网互联的关键设备，不仅是播出系统视频服务器在线存储的近线扩展，而且是播出系统与相关业务系统互联的备播缓冲存储体，担负着播控系统中大容量视音频素材的存储以及其他存储系统—媒资系统、非编存储系统、广告包装网的备播成片素材文件交换的任务，以及备播与播出业务流程中节目素材文件存储，整备迁移、自动技审、重播归档的核心设备。因视频服务器的存储空间有限，而大量的高码率视频数据的存储和处理都需要存储系统来承载，因此，必须采用高速大容量硬盘，同时采取RAID 技术保证安全，对这些数据进行控制管理，增强了数据的可用性和系统的安全性。二级存储系统扩大了服务器的外部存储，不占用服务器系统资源和带宽，是正常播出流程中节目素材文件中转、存储、分发的重要环节。一个完善成熟的存储系统，是安全高效播出的基本保障。只有最大程度地保证系统的安全设计、安全访问及安全调用，才能从根本上解决播出系统面临的安全性问题，从而保障播出系统安全、可靠的运行。所以，存储系统的建立既降低了硬盘费用成本，又解决了多频道资源共享问题，提高了播出系统的整体安全性和灵活性，对播出系统的安全性起到了决定性作用。