双网体系结构以及流量均衡设计

兴宁528 · 发表于 2012/3/3 11:30

采用双网结构的非线性编辑网络系统，以其先进的网络视频技术、高效的视频流量，独特的标题化管理模式以及接近电视台实际工作流程的管理模式，赢得了广电业界的青睐和好评。 双网体系结构 系统采用联机存储系统（FC）和高速以太网（Ethernet）组成的双网结构为基本架构，结合非线性编辑设备和脱机编辑设备，利用网络特性实现数据传递和资源共享。 采用数字化进行编辑是电视台节目制作的必然趋势，而网络化是电视台实现资源共享、提高设备利用率、减少设备投资、加快工作效率的必然手段。在网络化成为必须采用的手段的前提下，如何实现视频信号在网络中的传输呢？采用SAN和LAN共同组建双网结构非线性编辑网络系统是一个行之有效的办法。   　　双网结构图 为了保证电视节目达到广播级的效果，所采用的视频信号的码率就不能太低，必须达到一定的标准，以采用当前流行的编辑格式MPEGⅡ-I为例，达到广播级素材的码率不能小于36Mbps（4.5MB/s）。如此高的码率在以太网络中传输是不可能实现的，所以我们采用光纤技术和先进的存储区域网络技术，结合现有的以太网技术，组织双网结构，实现视频素材传输和网络信号的共同传输。如果每一个站点都采用高码率的素材进行编辑，不仅使设备投资高而且站点的数量也受到阵列带宽的限制无法扩展，所以在网络中的素材应当有两份：一份高码率的素材用来精编和播出，一份低码率的素材用来粗编，低码率素材采用MPEG4格式，高低码率素材利用镜像关系建立关联，使得编辑结果可以通用。总之，采用双网结构的目的是为了保证高低码率素材在网络中的高速传输和节目的正常编辑。网络中，系统服务器采用双机主备技术，保证系统的不间断运行；数据存贮采用RAID冗余容错技术，保证存贮平台的数据访问性能；存贮子系统采用EDI 6600磁盘阵列系统，具备双控制器、双电源、高可靠性等特点。 流量均衡设计 由于存储系统的核心存储设备是由双控制器的EDI 6600来支撑，等于系统中至少有两个主机通道来实现所有高码率视音频数据的传输。但是由于每个通道的数据传输带宽是有极限的，因此如果万一发生所有的非线性编辑系统同时通过一个主机通道访问数据的情况时，存储系统无法满足如此高的数据访问传输性能要求，必将给系统的稳定运行带来极大的隐患。 因此在进行系统设计时，必须充分考虑存储系统提供的主机通道在进行数据传输时实现流量均衡的功能。 在系统中，为实现流量均衡的目的，主要从两个方面来满足：一是数据的传输能力——每个主机通道由于有极限的带宽指标，因此在所有的非线性编辑系统进行数据读写访问时，都会对每个主机通道的访问设备数量进行判断，以决定非线性编辑系统的数据读写是否能够通过本主机通道来实现。这样保证每个主机通道的数据传输是稳定的，不会因为数据传输带宽的不稳定而影响非线性编辑系统的正常工作。二是数据的存储能力——在存储系统中，实际上每个主机通道都对应磁盘阵列中的一个或若干个逻辑盘（通过RAID的方式组合起来的一组磁盘），因此如果由于非线性编辑系统对每个主机通道的数据写入不均衡的话，就会造成每个磁盘（逻辑盘）上的可用空间的不平衡，会影响系统的存储空间的使用效率，在另一方面造成系统负载的不均衡。在本系统中，任何非线性编辑系统在上载素材（往磁盘阵列写入数据）之前，系统将自动根据各个逻辑盘的空间使用情况，并结合主机通道的设备访问情况，给非线性编辑系统指定一个主机通道，这样就可以避免各个逻辑盘之间的存储负载的不均衡。 因此，通过运行在服务器上的自行开发的流量负载均衡功能软件，我们可以实现在不同主机通道、不同存储逻辑盘之间实现数据传输和数据存储的均衡控制，等于是在多个存储设备之间实现了虚拟存储的管理，保证存储系统的数据访问能力和数据传输能力完全满足系统对存储系统的性能的苛刻要求，同时极大地提高系统运行的稳定性和可靠性。 带宽性能分析 EDI 6600阵列的每个主机通道可以提供56MB/s的稳定写带宽和70MB/s的稳定读带宽。由于EDI6600具有双控制器，所以每个EDI6600阵列可以提供112MB/s的写带宽和140MB/S的读带宽。系统对存储系统的稳定读写带宽的需求情况见上表： 从表中我们可以知道压缩格式对系统的带宽要求。根据系统中非线性编辑设备的数量可以确定总的带宽要求，从而确定阵列控制器的数量。磁盘阵列容量计算：根据采用的压缩格式、节目的长度和制作频度，以及成片比例和需要保留的天数计算。例如：采用MPEGⅡ格式，每天制作一个30分钟的节目需要保留6天，成片比例为5：1，则需要的磁盘容量为：4.5MB/s×30 ×60×6×5 =243000MB/s=240GB/s；一般地，磁盘实际容量应为计算容量的1.5～2.0倍，以保证磁盘的足够冗余，避免读写的错误。阵列控制器个数计算：根据系统中非线性编辑工作站的多少可以计算出总的带宽需求，用总的带宽除以每个阵列控制器的写带宽，就是需要控制器的数量。