論虛擬存儲(chǔ)技術(shù)及其在視頻網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

論虛擬存儲(chǔ)技術(shù)及其在視頻網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

中國(guó)西部地區(qū)電視技術(shù)協(xié)會(huì)2003年年會(huì)電視技術(shù)論文評(píng)比二等獎(jiǎng)

一、存儲(chǔ)需求催生虛擬存儲(chǔ)

隨著圍繞數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化開(kāi)展的各種多媒體處理業(yè)務(wù)的不斷增加，電視臺(tái)的媒體數(shù)據(jù)正日益膨脹。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)變成了新的難題，存儲(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)已經(jīng)成為各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個(gè)核心平臺(tái)。視頻網(wǎng)絡(luò)中的各種應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的要求也越來(lái)越高，它不僅表現(xiàn)在對(duì)存儲(chǔ)容量的要求，還包括對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)性能、數(shù)據(jù)傳輸性能、數(shù)據(jù)管理能力、存儲(chǔ)擴(kuò)展能力等等多個(gè)方面的要求。具體表現(xiàn)有一下幾點(diǎn)：

1、支持從異構(gòu)主機(jī)到異構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)的透明訪問(wèn)。即服務(wù)器可以運(yùn)行異構(gòu)操作系統(tǒng),例如Windows、Unix或Linux等等。存儲(chǔ)設(shè)備可以來(lái)自不同的供應(yīng)商，無(wú)論是EMC、康柏、HP、還是StorageTek的存儲(chǔ)設(shè)備，都可以順利地接入系統(tǒng)。

2、支持24×7小時(shí)的數(shù)據(jù)可用性。我們知道，電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時(shí)效性是很強(qiáng)的，這樣就要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須具有極高的可靠性。首先要求系統(tǒng)有較高的容錯(cuò)性，例如控制器要有高可容錯(cuò)性，存儲(chǔ)子系統(tǒng)要求具備容錯(cuò)冗余；其次故障恢復(fù)時(shí)間要求很短，或盡可能做到進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)備更換時(shí)，不中止應(yīng)用程序的使用。

3、高性能的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。非線性制作網(wǎng)絡(luò)中的編輯工作站任何時(shí)候都需要無(wú)阻礙的實(shí)時(shí)、快速的獲得所需要的各種數(shù)據(jù)。

4、數(shù)據(jù)安全性。只允許有訪問(wèn)權(quán)的用戶(hù)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，同時(shí)能夠提供靈活的備份方案和措施，支持?jǐn)?shù)據(jù)保護(hù)和恢復(fù)；

5、平滑的存儲(chǔ)容量擴(kuò)展。視頻網(wǎng)絡(luò)的建立是受建網(wǎng)時(shí)所處的技術(shù)、具體工作需要所限制的。任何單位都要或多或少地面對(duì)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的問(wèn)題，我們希望存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上添加存儲(chǔ)設(shè)備的過(guò)程是透明，而且任何工作站都不需停機(jī)。

6、簡(jiǎn)化管理、降低管理成本�？蛻�(hù)是產(chǎn)品的使用者，所以越來(lái)越多的系統(tǒng)操作環(huán)境，使用不同廠商的硬件和軟件產(chǎn)品，且彼此不能兼容，管理起來(lái)的確不是一件輕松的事情。操作友好、管理簡(jiǎn)單是未來(lái)產(chǎn)品的發(fā)展目標(biāo)。

這些對(duì)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的要求歸結(jié)起來(lái)就是：如何以有限的人力、物力資源，經(jīng)濟(jì)有效地管理不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化管理異構(gòu)操作環(huán)境的復(fù)雜性。虛擬存儲(chǔ)技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為廣播電視行業(yè)應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)的最佳解決方案。

二、虛擬存儲(chǔ)的概念及特點(diǎn)

一段時(shí)間以來(lái)，不同版本的虛擬存儲(chǔ)（Storage Virtulization）概念相繼涌現(xiàn)，有從軟件角度詮釋的，也有從硬件角度進(jìn)行例證的。每個(gè)廠商都有根據(jù)對(duì)虛擬技術(shù)的理解向用戶(hù)提供的實(shí)用產(chǎn)品。在虛擬存儲(chǔ)方面真可謂百家爭(zhēng)鳴，所以很難對(duì)虛擬存儲(chǔ)的概念給出一個(gè)清晰而準(zhǔn)確的描述。

盡管如此，總結(jié)一些虛擬存儲(chǔ)的共同特性可以看出，所謂虛擬存儲(chǔ)，就是把多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)模塊（如磁盤(pán)、磁盤(pán)陣列）通過(guò)一定的手段集中管理起來(lái)，所有的存儲(chǔ)模塊在一?quot;存儲(chǔ)池"（Storage Pool）中得到統(tǒng)一管理。在虛擬存儲(chǔ)環(huán)境下，無(wú)論后臺(tái)物理存儲(chǔ)是什么設(shè)備，服務(wù)器及工作站看到的都是其熟悉的存儲(chǔ)設(shè)備的邏輯鏡像。即使物理存儲(chǔ)發(fā)生了變化，這種邏輯鏡像也不會(huì)改變，系統(tǒng)管理員不必關(guān)心后臺(tái)存儲(chǔ)，只需專(zhuān)注于管理存儲(chǔ)空間，所有的存儲(chǔ)管理操作，例如系統(tǒng)升級(jí)、建立和分配虛擬磁盤(pán)、改變RAID級(jí)別、擴(kuò)充存儲(chǔ)空間等都比以前容易的多，存儲(chǔ)管理變得輕松簡(jiǎn)單。

從用戶(hù)的角度來(lái)看，可以用一句更簡(jiǎn)單的話來(lái)概括虛擬存儲(chǔ)--使用存儲(chǔ)空間而不是使用物理存儲(chǔ)硬件（磁盤(pán)、磁帶），管理存儲(chǔ)空間而不是管理物理存儲(chǔ)硬件。

虛擬存儲(chǔ)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、虛擬存儲(chǔ)可以大大提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體訪問(wèn)帶寬，這也是其對(duì)于視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)最有價(jià)值的一個(gè)特點(diǎn)。我們知道，視頻網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)系統(tǒng)一般是由多個(gè)存儲(chǔ)模塊組成，而虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)可以很好地進(jìn)行負(fù)載平衡，把每一次數(shù)據(jù)訪問(wèn)所需要的帶寬合理地分配到各個(gè)存儲(chǔ)模塊上，這樣系統(tǒng)的整體訪問(wèn)帶寬就增大了。例如，一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)中有4個(gè)存儲(chǔ)模塊，每一個(gè)存儲(chǔ)模塊的訪問(wèn)帶寬為50MB/s，則這個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的總訪問(wèn)帶寬就可以接近各存儲(chǔ)模塊帶寬之和，即200MB/s。

2、虛擬存儲(chǔ)提供了一個(gè)大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)的集中管理手段，由網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)環(huán)節(jié) (如服務(wù)器)進(jìn)行統(tǒng)一管理，避免了由于存儲(chǔ)設(shè)備擴(kuò)充而帶來(lái)的管理方面的麻煩。例如，使用一般的存儲(chǔ)系統(tǒng)，當(dāng)在增加新的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)(包括網(wǎng)絡(luò)中的諸多用戶(hù)設(shè)備)都需要重新進(jìn)行繁瑣的配置工作，這樣才可以使這個(gè)"新成員"加入到存儲(chǔ)系統(tǒng)中。而使用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)，在增加新的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，只需要網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行較為簡(jiǎn)單的系統(tǒng)配置更改，客戶(hù)端無(wú)需任何操作、只是感到存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量增大了。

3、虛擬存儲(chǔ)技術(shù)為存儲(chǔ)資源管理提供了更好的靈活性。它可以將不同類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備集中管理使用，保障了用戶(hù)以往購(gòu)買(mǎi)存儲(chǔ)設(shè)備的投資。

三、虛擬存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)方式

隨著越來(lái)越多的廠商都在發(fā)展各自的技術(shù)，虛擬存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)融合到存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，有三種主要的虛擬存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)方式：基于服務(wù)器的虛擬存儲(chǔ)、基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬存儲(chǔ)以及基于存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲(chǔ)。如圖1所示。

下面對(duì)這三種虛擬存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)方式分別進(jìn)行介紹。

1、基于服務(wù)器的虛擬存儲(chǔ)

基于服務(wù)器的虛擬存儲(chǔ)是通過(guò)將虛擬化層放在服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)的。這種實(shí)現(xiàn)方式不需要額外的特殊硬件，虛擬化層以軟件模塊的形式嵌入到服務(wù)器的操作系統(tǒng)中，將虛擬層作為擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)模塊，為連接服務(wù)器的各種存儲(chǔ)設(shè)備提供必須的控制功能。

這種方法有其自身不可避免的缺點(diǎn)：首先，兼容性不好，由于虛擬化層駐留在服務(wù)器上，因而軟件模塊就必須能嵌入到各種類(lèi)型的操作系統(tǒng)中，增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。因此，這種方法往往適合配置在系統(tǒng)采用同一個(gè)廠商的服務(wù)器，甚至是一個(gè)同構(gòu)的存儲(chǔ)環(huán)境中。這顯然增加了用戶(hù)的設(shè)備依賴(lài)性和局限性；其次，需要采用集中管理策略，這種虛擬化的技術(shù)實(shí)際上是在一個(gè)分布式的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)任何一個(gè)服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行惡意或非法的操作時(shí)，就可能會(huì)影響到所有連接到存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)的完整性和一致性，因此需要適當(dāng)?shù)募�中管理策略�?最后，這種實(shí)現(xiàn)方法從客觀上造成了主機(jī)的負(fù)載和復(fù)雜度的增加。

但是，因?yàn)椴恍枰�任何附加硬件，基于服�?wù)器的虛擬實(shí)現(xiàn)方式最容易實(shí)現(xiàn)，其成本最低。目前已經(jīng)有成熟的這類(lèi)軟件產(chǎn)品

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