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網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)作為一個(gè)整體的應(yīng)用平臺(tái)，存儲(chǔ)系統(tǒng)不應(yīng)單純地選擇分布式存儲(chǔ)架構(gòu)或集中式存儲(chǔ)架構(gòu)，應(yīng)根據(jù)各種應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的特點(diǎn)靈活地選擇分布加集中的存儲(chǔ)方式。DAS、NAS、SAN、集群存儲(chǔ)等各種存儲(chǔ)設(shè)備紛繁復(fù)雜，應(yīng)該根據(jù)網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)各種應(yīng)用的特點(diǎn)選擇不同特色的存儲(chǔ)架構(gòu)和存儲(chǔ)設(shè)備，才能做到有的放矢，才能使資源效益最大化。
1 引言
網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)是一個(gè)構(gòu)筑在電信網(wǎng)絡(luò)、廣電網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之上的全業(yè)務(wù)內(nèi)容運(yùn)營平臺(tái)系統(tǒng)，節(jié)目通過分發(fā)網(wǎng)絡(luò)向不同地域、不同終端上的用戶提供雙向的、互動(dòng)的、交互的內(nèi)容服務(wù)和體驗(yàn)，并最終實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的跨平臺(tái)無縫融合。網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)系統(tǒng)由節(jié)目制作中心、發(fā)布運(yùn)營平臺(tái)、傳輸分發(fā)網(wǎng)絡(luò)和用戶終端四個(gè)部分組成，由于其問需要存儲(chǔ)、調(diào)用大量的節(jié)目源，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)架提出了很高的要求。
2 存儲(chǔ)系統(tǒng)解析
2.1 分布式存儲(chǔ)
分布式存儲(chǔ)就是將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多臺(tái)的獨(dú)立的客戶端上，由客戶端通過網(wǎng)絡(luò)連接將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)共享到網(wǎng)絡(luò)上或者通過第三方的平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的處理及共享。分布式存儲(chǔ)采用可擴(kuò)展的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將存儲(chǔ)負(fù)荷分擔(dān)給多臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器，利用位置服務(wù)器定位存儲(chǔ)的信息。
因?yàn)樾枰ㄟ^第三方的平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享和遷移，增加了共享、遷移的復(fù)雜性，就造成了數(shù)據(jù)的共享和遷移不便。
2.2 集中式存儲(chǔ)
集中式存儲(chǔ)是多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)共享一個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器，所有的客戶機(jī)IfO請(qǐng)求全部在中央系統(tǒng)進(jìn)行處理。集中式存儲(chǔ)保證了每個(gè)終端的使用信息是一致的，在數(shù)據(jù)共享和負(fù)載均勻方面更加有效�？蛻裟軌蜢`活地管理存儲(chǔ)資源的規(guī)劃，統(tǒng)一對(duì)數(shù)據(jù)安全性的訪問、備份和恢復(fù)等管理，更能對(duì)存儲(chǔ)空間進(jìn)行有效的使用。
由于所有的I/O請(qǐng)求都發(fā)送到中央系統(tǒng)進(jìn)行處理，增加了中央系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備壓力。當(dāng)中央系統(tǒng)處于不同的地理區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)處理的延時(shí)較大。系統(tǒng)效率不高，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理靈活性不高，策略單一。
3 存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)用比對(duì)
3.1 采用分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)
早期的小型視頻網(wǎng)站較多采用分布式存儲(chǔ)架構(gòu)，將其擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)上。在分布式架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)的系統(tǒng)中，各個(gè)服務(wù)器的數(shù)據(jù)獨(dú)立存放于服務(wù)器自帶的硬盤中，或者通過DAS方式連接的獨(dú)立存儲(chǔ)設(shè)備中，服務(wù)器又通過文件共享的方式使數(shù)據(jù)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中得到共享。
這種存儲(chǔ)架構(gòu)帶來的問題是十分明顯的：一是分布式的存儲(chǔ)很難做到負(fù)載均衡;二是無法實(shí)現(xiàn)集中的高RAID級(jí)別保護(hù)，可用的存儲(chǔ)空間相對(duì)減少;三是存儲(chǔ)共享困難，要想使某一存儲(chǔ)資源在網(wǎng)絡(luò)中共享，必須為網(wǎng)絡(luò)中所有的服務(wù)器配置此存儲(chǔ)資源的掛載點(diǎn);四是快照、備份、恢復(fù)、遠(yuǎn)程容災(zāi)等存儲(chǔ)管理功能實(shí)現(xiàn)困難且成本較高。
3.2 采用集中式存儲(chǔ)系統(tǒng)
目前，很多視頻網(wǎng)站采用集中式的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來存放所有媒體數(shù)據(jù)，一般為NAS架構(gòu)，通常是一臺(tái)大容量的文件服務(wù)器，而高端的NAS結(jié)構(gòu)是由一個(gè)NAS頭后面接SAS、SCSI或FC盤陣，還可以是以SAN架構(gòu)方式連接的磁盤陣列，需要安裝共享文件系統(tǒng)，進(jìn)行塊級(jí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)效率更高。集中式存儲(chǔ)架構(gòu)的特點(diǎn)比較明顯：一是集中存儲(chǔ)使用統(tǒng)一的RAID級(jí)別保護(hù)、存儲(chǔ)空間浪費(fèi)少;二是便于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的負(fù)載均衡，當(dāng)某臺(tái)Web服務(wù)器繁忙時(shí)其他服務(wù)器可以提供同一數(shù)據(jù)的共享訪問;三是集中存儲(chǔ)同時(shí)也是對(duì)視頻內(nèi)容的集中管理、減少視頻內(nèi)容的重復(fù)存儲(chǔ)。
集中式的存儲(chǔ)容易解決網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)視音頻資料的共享難題，但同時(shí)也存在I/O瓶頸、容量擴(kuò)展性差、性能不可擴(kuò)展、專業(yè)高端NAS或SAN存儲(chǔ)成本高昂、單點(diǎn)故障等關(guān)鍵問題。
4 網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)特點(diǎn)及構(gòu)架對(duì)策
單純的集中式存儲(chǔ)或分布式存儲(chǔ)并不適合網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)的存儲(chǔ)架構(gòu)，究其原因是對(duì)網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)不同應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的特點(diǎn)沒有很好地進(jìn)行區(qū)分。
網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)存儲(chǔ)和處理的最主要的數(shù)據(jù)為視音頻數(shù)據(jù)，從視音頻數(shù)據(jù)的生產(chǎn)管理的流程可以將網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)的存儲(chǔ)分為內(nèi)容生產(chǎn)平臺(tái)、內(nèi)容發(fā)布平臺(tái)、內(nèi)容管理平臺(tái)。由于三個(gè)平臺(tái)間對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和共享性的要求不相同，對(duì)于存儲(chǔ)設(shè)備的選擇要求也不相同，應(yīng)針對(duì)各個(gè)平臺(tái)的特點(diǎn)，選擇不同特性的存儲(chǔ)設(shè)備。
4.1 內(nèi)容生產(chǎn)平臺(tái)特點(diǎn)與存儲(chǔ)對(duì)策
內(nèi)容生產(chǎn)平臺(tái)主要完成視音頻資料的采集、轉(zhuǎn)碼、編輯、合成等任務(wù)，其保存的數(shù)據(jù)主要為多種格式、多種高低碼流的視音頻原始素材。由于其在線制作的需求對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的延時(shí)性要求較高，數(shù)據(jù)位于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不承擔(dān)歸檔備份任務(wù)，對(duì)存儲(chǔ)容量的實(shí)時(shí)增長要求相對(duì)較低。
內(nèi)容生產(chǎn)平臺(tái)由于素材格式要求高、高清制作等較高需求同時(shí)要求數(shù)據(jù)I/O精確到幀的高實(shí)時(shí)性，可以采用高性能的iSCSI或FC存儲(chǔ)設(shè)備構(gòu)成SAN結(jié)構(gòu)。但此時(shí)需要有共享文件系統(tǒng)的客戶端支持，增加了建設(shè)成本和存儲(chǔ)設(shè)備升級(jí)維護(hù)工作的難度，由于不承擔(dān)備份、歸檔等數(shù)據(jù)管理任務(wù)，存儲(chǔ)容量增長的實(shí)時(shí)性不高，采取這種方式的存儲(chǔ)設(shè)備的代價(jià)和維護(hù)管理復(fù)雜度在可控范圍之內(nèi)。
4.2 內(nèi)容發(fā)布平臺(tái)特點(diǎn)與存儲(chǔ)對(duì)策
內(nèi)容發(fā)布平臺(tái)主要完成多通道的流媒體對(duì)外發(fā)布，主要由流媒體服務(wù)器、Web服務(wù)器等構(gòu)成，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為多格式可變碼流的成品節(jié)目，由于節(jié)目量和網(wǎng)絡(luò)帶寬迅速增長，對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的帶寬和容量寬展都提出了較高的要求。
內(nèi)容發(fā)布平臺(tái)由于節(jié)目量和用戶點(diǎn)擊量的爆炸性增長，最好采用容量和帶寬可線陛增長的存儲(chǔ)設(shè)備，當(dāng)前比較流行的集群存儲(chǔ)擴(kuò)展容易、管理簡單、共享方便，在擴(kuò)展容量的同時(shí)可線性擴(kuò)展帶寬。但這種存儲(chǔ)設(shè)備通常由TCP/IP支持，增加了I/O操作的延時(shí)性，不論是Web發(fā)布、IPTV還是手機(jī)電視一般都會(huì)采用緩沖的收看方式，對(duì)I/O操作的實(shí)時(shí)性沒有太高的要求，可以采用集群存儲(chǔ)作為內(nèi)容發(fā)布平臺(tái)的集中存儲(chǔ)。
4.3 內(nèi)容管理平臺(tái)特點(diǎn)與存儲(chǔ)對(duì)策
內(nèi)容管理平臺(tái)主要完成生產(chǎn)環(huán)節(jié)和發(fā)布環(huán)節(jié)的視音頻數(shù)據(jù)的備份、歸檔以及回遷的服務(wù)，由數(shù)據(jù)備份服務(wù)器等構(gòu)成，有海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，要求存儲(chǔ)設(shè)備具有高容量、低價(jià)格的特性。
內(nèi)容管理平臺(tái)由于承擔(dān)備份、歸檔等業(yè)務(wù)，需要海量的存儲(chǔ)設(shè)備且擴(kuò)展方便，可以采用LTO數(shù)據(jù)流磁帶作為存儲(chǔ)介質(zhì)，價(jià)格低、能耗小、容量大，雖然采用非線性的讀取方式，I/O操作的延時(shí)很大，但可以滿足備份、歸檔等業(yè)務(wù)的非實(shí)時(shí)性要求。如果網(wǎng)絡(luò)電視臺(tái)機(jī)房環(huán)境相對(duì)較差不利于磁帶介質(zhì)的保存，同時(shí)對(duì)視音頻資料的回遷有較高的要求，還要有統(tǒng)計(jì)分析等決策支持功能，應(yīng)當(dāng)采用D2D的歸檔策略，使用高容量、低性能的SATA磁盤陣列做磁盤級(jí)的歸檔保存，但購置和運(yùn)行成本相對(duì)于磁帶較大。
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