北京建联中恒科技–非线性编辑制作网存储应用

      非线性编辑系统被广泛地应用于广电、教育等行业。随着国内数字高清技术的发展，越来越多的电影和电视频道会采用数字高清技术进行节目拍摄、制作和播出，这对传统的标清非线性编辑系统的带宽性能提出了更高的要求。随着光纤通道与iSCSI等存储技术的成熟给非线性编辑系统带来了更高的发展空间。在此我们就高性价比的iSCSI磁盘阵列在非编网的应用作一下探讨。
  
      一 iSCSI技术简介

      iSCSI即SCSI over IP，简单讲，就是将SCSI数据打包在IP网络中传输，是连接到一个TCP/IP网络的直接寻址的存储库，通过I/O SCSI指令对其进行访问。iSCSI是一种基于开放的工业标准，通过它可以用TCP/IP对SCSI(小型计算机系统接口 ? 一种数据传输的公共协议)指令进行封装，这样就可以使这些指令能够通过基于IP(千兆位以太网)“网络”进行传输。这一标准的目的是允许使用现有的以太网络传输SCSI指令和数据。

      利用iSCSI技术，可以很方便的搭建基于SAN(Storage Area Network)架构的存储网络（IPSAN），在提高存取性能的同时，为企业存储的整合、资源的统一管理提供了一个很好的平台，迎合了目前整个IT行业大整合的趋势， 同时也可以实现存储的共享，这一点对视频非线性编辑尤为重要。

      主机与ISCSI设备之间有三种连接方式：

      第一种：以太网卡+软件方式。

      主机端采用标准的以太网卡，安装Initiator 软件，通过Initiator软件将以太网卡虚拟为iSCSI 卡，实现主机和iSCSI设备之间的SCSI协议和TCP/IP 协议传输功能。这种方式由于采用标准网卡，无需额外配置适配器，因此硬件成本最低。缺点是进行iSCSI 包文和TCP/IP包文转换要点主机端的一部分资源。不过在低I/O 要求、高带宽要求的编辑制作网环境中，编辑工作站的配置越来越高，协议转换所占用主机资源非常低，根本不会影响到正常工作。

      第二种：硬件TOE网卡实现方式。

      在这种方式中，主机采用TOE(TCP/IP Offloading Engine)网卡来连接网络，TCP/IP协议栈功能由TOE 卡完成，而iSCSI 层的功能仍旧由主机来完成。由于TOE 卡也采用TCP/IP 协议，相当于一块高性能的以太网卡，所以第二种方式也可以看做是第一种连接方式的性能改进方案。

      第三种是iSCSI HBA卡实现方式。

      使用iSCSI 存储适配器来完成服务器中的iSCSI 层和TCP/IP 协议栈功能。这种方式使得服务器CPU无需考虑iSCSI以及网络配置，对服务器而言，iSCSI 存储器适配器是一个HBA设备，与服务器采用何种操作系统无关。该方式性能最好，但是价格也最为昂贵。
  
      二 电视台非编制作网架构图

      图1所示为电视台非线性编辑制作网的系统架构图。非线性编辑制作网包括上载及下载工作站分别负责元素材的录入和制作完成的节目录出；非编工作站负责元素材的编辑、视音频特技、字幕处理等。由于篇幅所限在这里只着重介绍后端的存储部分，至于前端的非编工作站不做过多的介绍。

图一

      一所示，这是电视台标准的非编制作网系统架构，网络中包含非编工作站、MDC（SANergy）服务器、千兆以太网交换机以及RAIDSYS DA2316A2I2 iSCSI磁盘阵列柜。

      工作流程是将摄像机中的节目源通过安装有数据采集卡的录入工作站使用非编软件，如本次实施的加拿大MATRX公司的MATRX系列。将节目源采集到RAIDSYS DA2316A2I2 iSCSI磁盘阵列中，然后再用一台或多台编辑工作站通过非编软件进行编辑，将编辑好的视频文件再次写回到阵列中，同时将编辑好的视频录制到录出工作站的录像带中就可以播放了。

      三 存储方案 

      在本方案的实施当中考虑到整体性价比，所有工作站采用千兆网卡+initiator方式实现主机与iSCSI阵列连接，首先将所有的非编工作站配备千兆以太网卡连接到千兆以太网交换机上，同时将RAIDSYS DA2316A2I2 iSCSI磁盘阵列柜通过两条以太网线缆连接到千兆以太网交换机，这样总带宽可以达到2Gb/S。通过基于Web的管理软件设置好相应的Raid级别后，设置Microsoft iSCSI initiator参数。现在非编系统要求多台工作站对iSCSI阵列中存储的素材进行编辑，以达到素材共享、统一管理的目的。而SAN架构不管是FCSAN还是IPSAN都只提供底层的物理上的共享访问支持，并不提供文件系统层的卷共享访问，所以工作站文件系统不允许多台服务器共享一个LUN的模式。这就需要借助一些第三方软件实现这个目的。本次实施中，我们选择了 IBM的SANergy（卷管理）软件。安装SANergy时需要指定一台服务器作为MDC服务器来管理网络中共享文件的访问权限，或者指定非编网中一台非编工作站作为MDC服务器。以此来对磁盘阵列柜中的逻辑卷进行共享访问权限控制，其他非编工作站通过网络映射的方式来达到存取同一个逻辑磁盘的目的。至此，有关存储方面的所有设置完成，然后就可以安装非编软件来进行调试工作。

      在本系统中非编工作站采用的是标清格式（50Mb/s码流），并且采用最多4轨编辑。实际使用中不会所有的非编工作站都采用4轨编辑，我们按照平均3轨计算，每台非编工作站需要至少稳定的200Mb/S带宽（考虑到带宽冗余），这样单台RAIDSYS DA2316A2I2可以满足6-8台非编工作站及上下载工作站工作带宽需求。

      有些小型的地方电视台很多采用的都是DV（25Mb/S）格式，这样RAIDSYS DA2316A2I2可以满足至少15台非编工作站（2-4轨）同时进行编辑。如果中型非编制作网需要同时使用更多的工作站可以选用RAIDSYS DA2316A2I4（4个千兆端口）或DA2316A2I8（8个千兆端口）的iSCSI磁盘阵列柜。这样带宽理论值可以达到4Gb或8Gb，满足更大型网络的更高带宽的要求。

      备注：以上数值为理论值，在实际应用中会有一些偏差。建议用户在实际应用中的有效负荷达到理论值的70%到80% 为好。

      在中低端的视频编辑应用中，iSCSI的应用前景非常广泛，不仅仅可以使用户的存储很方便的得到整合、统一管理，同时对多用户、多工作站或服务器共享存储的要求也可以很好的满足，同时相比较昂贵的光纤产品，iSCSI为用户提供了更具性价比的选择。
  

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