HDTV制作中廣泛應(yīng)用的數(shù)字媒體領(lǐng)域存儲技術(shù)

　　隨著數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展，存儲技術(shù)在數(shù)字媒體領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。特別是數(shù)字技術(shù)的迅猛變革，使存儲數(shù)字媒體的技術(shù)手段也發(fā)生很大變化。在媒體爆炸性增長的同時(shí)，廣電界十分關(guān)心數(shù)字技術(shù)的未來發(fā)展，同時(shí)也更加關(guān)心數(shù)字媒體資產(chǎn)的管理、使用和存儲。本文圍繞6種常用數(shù)字存儲技術(shù)及在數(shù)字視頻中的應(yīng)用進(jìn)行淺析，供同仁參考。

　　SCSI技術(shù)

　　SCSI的發(fā)展經(jīng)過三個(gè)階段。SCSI協(xié)議的第一版本僅規(guī)定了5MB/s的傳輸速度的總線類型，接口定義、電纜規(guī)格等標(biāo)準(zhǔn)。第二版本作了較大修改。SCSI-2協(xié)議規(guī)定了16位數(shù)據(jù)帶寬。高速的SCSI存儲技術(shù)陸續(xù)成為市場的主流，也使SCSI技術(shù)牢牢地占據(jù)了隨機(jī)存儲市場。SCSI-3協(xié)議增加了能滿足特殊設(shè)備協(xié)議所需要的命令集，使得它既能適應(yīng)傳統(tǒng)的并行傳輸設(shè)備，又能適應(yīng)最新出現(xiàn)的一些串行設(shè)備的通信需要，如光纖通道協(xié)議(FCP)、串行存儲協(xié)議(SSP)、串行總線協(xié)議等。

　　由于SCSI技術(shù)兼容性好，市場需求大，其技術(shù)不斷翻新�，F(xiàn)在已從5MB/s傳輸速度的SCSI-1發(fā)展到LVD的160MB/s，近期320 MB/s的SCSI也已投入使用。

　　SCSI技術(shù)廣泛應(yīng)用于非線性編輯、字幕機(jī)等制作設(shè)備。早期的硬盤播出設(shè)備采用該技術(shù)構(gòu)建視音頻服務(wù)器，但因其可靠性等原因而被新技術(shù)取代。高可靠性的大型存儲系統(tǒng)，通常把SCSI技術(shù)與其它技術(shù)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù)，提高安全性，達(dá)到系統(tǒng)不間斷工作的目的。

　　存儲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

　　它是近年高速發(fā)展的技術(shù)，具有安全性高、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。許多基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)存儲方案已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。目前在數(shù)字媒體領(lǐng)域應(yīng)用最多的是局域網(wǎng)存儲，理論上帶寬可達(dá)1Gb/s，實(shí)測帶寬可在700Mb/s左右；其次是光纖通道技術(shù)，理論上在全雙工的情況下，帶寬可達(dá)2Gb/s，單通道達(dá)1Gb/s，實(shí)測帶寬可在720 Mb/s左右。前者是基于低價(jià)位的分布式網(wǎng)絡(luò)存儲方案，后者主要架構(gòu)采用專用存儲，并逐漸向中低市場發(fā)展。

　　Intel公司推動(dòng)的Infiniband是基于IA-64架構(gòu)的核心存儲技術(shù)，第一階段是取代PC,帶寬目標(biāo)是2.5Gb/s;第二階段達(dá)到Cluster應(yīng)用，帶寬目標(biāo)是30Gb/s。其目標(biāo)宏偉，是否可被市場接受，技術(shù)瓶頸能否突破，人們將拭目以待。

　　存儲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近年在視頻領(lǐng)域發(fā)展迅猛。無論是從管理、制作還是播出都得到廣泛應(yīng)用。但是在目前的技術(shù)條件下，形成大型電視臺的制播一體網(wǎng)，全臺媒體資產(chǎn)的中心存儲和統(tǒng)一管理，還有不少的技術(shù)難點(diǎn)需要克服。特別是存儲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的帶寬問題是面臨的最大障礙。

　　RAID技術(shù)

　　RAID是一種由多塊廉價(jià)磁盤構(gòu)成的冗余陣列。雖然RAID包含多塊磁盤，但是在操作系統(tǒng)下是作為一個(gè)獨(dú)立的大型存儲設(shè)備出現(xiàn)。RAID技術(shù)分為幾種不同的等級，可以分別提供不同的速度、安全性和性價(jià)比。

　　RAID0是最簡單的一種形式。RAID0可以把多塊硬盤連接在一起形成一個(gè)容量更大的存儲設(shè)備。但由于RAID0沒有冗余或錯(cuò)誤修復(fù)能力，其安全性大大降低。因此，在RAID0中配置4塊以上的硬盤，對一般應(yīng)用是不明智的。如果其中的任何一塊磁盤出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將會受到破壞，無法繼續(xù)使用。國內(nèi)早期，某些視音頻服務(wù)器采用RAID0技術(shù)，幾乎沒有幾臺能夠長期、安全使用。

　　RAID1和RAID0截然不同，其技術(shù)重點(diǎn)全部放在如何能夠在不影響性能的情況下最大限度的保證系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)可修復(fù)性上。RAID1又被稱為磁盤鏡像，每一個(gè)磁盤都具有一個(gè)對應(yīng)的鏡像盤。RAID1是所有RAID等級中實(shí)現(xiàn)成本最高的一種，盡管如此，人們還是選擇RAID1來保存那些關(guān)鍵性的重要數(shù)據(jù)。

　　RAID3是利用一個(gè)專門的磁盤存放所有的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，而在剩余的磁盤中創(chuàng)建帶區(qū)集分散數(shù)據(jù)的讀寫操作。RAID3不僅可以像RAID1那樣提供容錯(cuò)功能，而且整體開銷從RAID1的50%下降為25%(RAID3 1)。隨著所使用磁盤數(shù)量的增多，額外成本開銷會越來越小。在不同情況下，RAID3讀寫操作的復(fù)雜程度也不相同。最簡單的情況就是從一個(gè)完好的RAID3系統(tǒng)中讀取數(shù)據(jù)。這時(shí)，只需要在數(shù)據(jù)存儲盤中找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀取操作即可，不會增加額外的系統(tǒng)開銷。當(dāng)向RAID3寫入數(shù)據(jù)時(shí)，情況會變得復(fù)雜一些。即使我們只是向一個(gè)磁盤寫入一個(gè)數(shù)據(jù)塊，必須計(jì)算與該數(shù)據(jù)塊同處一個(gè)帶區(qū)的所有數(shù)據(jù)塊的校驗(yàn)值，并將新值重新寫入到校驗(yàn)塊中。由此我們可以看出，一個(gè)寫入操作事實(shí)上包含了數(shù)據(jù)讀取(讀取帶區(qū)中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)塊)，校驗(yàn)值計(jì)算，數(shù)據(jù)塊寫入和校驗(yàn)塊寫入4個(gè)過程。系統(tǒng)開銷大大增加。我們可以通過適當(dāng)設(shè)置帶區(qū)的大小使RAID系統(tǒng)得到簡化。如果某個(gè)寫入操作的長度恰好等于一個(gè)完整帶區(qū)的大小(全帶區(qū)寫入)，那么我們就不必再讀取帶區(qū)中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)塊計(jì)算校驗(yàn)值。我們只需要計(jì)算整個(gè)帶區(qū)的校驗(yàn)值，然后直接把數(shù)據(jù)和校驗(yàn)信息寫入數(shù)據(jù)盤和校驗(yàn)盤即可。到目前為止，我們所探討的都是正常運(yùn)行狀況的下的數(shù)據(jù)讀寫。下面，我們再來看一下當(dāng)硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，RAID系統(tǒng)在降級模式下的運(yùn)行情況。

　　RAID3雖然具有容錯(cuò)能力，但是系統(tǒng)性能會受到影響。當(dāng)一塊磁盤失效時(shí)，該磁盤上的所有數(shù)據(jù)必須使用校驗(yàn)信息重新建立。如果我們是從好盤中讀取數(shù)據(jù)塊，不會有任何變化。但是如果我們所要讀取的數(shù)據(jù)塊正好位于已經(jīng)損壞的磁盤，則必須同時(shí)讀取同一帶區(qū)中的所有其它數(shù)據(jù)塊，并根據(jù)校驗(yàn)值重新建丟失的數(shù)據(jù)。當(dāng)我們更換了損壞的磁盤之后，系統(tǒng)必須一個(gè)數(shù)據(jù)塊一個(gè)數(shù)據(jù)塊的重建壞盤中的數(shù)據(jù)。整個(gè)過程包括讀取帶區(qū)、計(jì)算丟失的數(shù)據(jù)塊和向新盤寫入新的數(shù)據(jù)塊，都是在后臺自動(dòng)進(jìn)行。重建活動(dòng)最好是在RAID系統(tǒng)空閑的時(shí)候進(jìn)行，否則整個(gè)系統(tǒng)的性能會受到嚴(yán)重的影響。

　　與RAID3不同，RAID5是將校驗(yàn)數(shù)據(jù)平均分配到每一個(gè)磁盤上，各塊硬盤分別獨(dú)立進(jìn)行條帶化分割，相同的條帶區(qū)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)(異或運(yùn)算)，這樣就可以確保任何對校驗(yàn)塊進(jìn)行的讀寫操作都會在所有的RAID磁盤中進(jìn)行均衡。因此，RAID5具有良好的隨機(jī)讀性能，因?yàn)樵谝?guī)定的傳輸塊大小范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)只需訪問單個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，也克服了RAID3單個(gè)冗余盤的局限性。

　　RAID5的主要缺點(diǎn)是降低寫功能，因?yàn)樗�是一位或一個(gè)字節(jié)地寫在磁盤上，經(jīng)過處理后，使數(shù)據(jù)塊1的位或字節(jié)寫在數(shù)據(jù)塊1上，數(shù)據(jù)塊2的位或字節(jié)寫在數(shù)據(jù)塊2上，……因此，在寫數(shù)據(jù)時(shí)處理的環(huán)節(jié)比較多，降低了隨機(jī)寫功能。

　　采用IDE硬盤構(gòu)建RAID的技術(shù)是新出現(xiàn)的一個(gè)技術(shù)方向。由于IDE設(shè)備擴(kuò)展性和IDE設(shè)備支持熱插拔的技術(shù)限制，IDE設(shè)備的RAID應(yīng)用尚不夠廣泛。

　　在廣電業(yè)，使用RAID技術(shù)最多的是視音頻服務(wù)器和非線性編輯硬盤塔。其它存儲設(shè)備也廣泛應(yīng)用，但不如上述設(shè)備更加引人注目。

　　SAN技術(shù)

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