基于单网结构的数字媒体存储解决方案

关键词：单网结构　数字媒体　存储　解决方案

媒体素材数字化网络化存储的需求与挑战

　　随着电视行业的数字化发展，媒体素材，尤其是广播级视音频素材的数字化存储和共享，被视为未来行业发展的必然趋势。
　　与通常的文字、图片或数据库的存储相比，媒体素材有很多特性。
　　首先，数字化的视音频信号码率很大。PAL制的视频数据，如果不压缩，其码率为20MB/s，经过目前常用的压缩算法处理后，码率仍在25～50Mb/s。由于在视音频编辑制作过程中经常会出现多个画面叠加的情况，总带宽为多个原始素材码率的叠加，结果会达到100Mb/s以上。
　　其次，高码率必然造成对存储空间的大量占用。一个时长为1h的MPEG-2 I帧(50i)的视频素材，需要占用22GB的存储空间。因此在视音频系统中，存储容量通常是以TB为单位计算的。
　　最为特别的是，视音频的采集、回放等应用要求网络带宽必须恒定、可靠。以PAL制视频为例，每秒25帧画面，也就是说每帧画面的传输时间不能长于40ms，否则画面就会出现丢帧抖动。因此网络带宽的不稳定性对于视音频应用来说是致命的。
　　此外，由于在视音频系统中，须要多人同时进行编辑制作，因此对于数据共享有很高的要求，系统必须能够支持大量并发用户的访问，并且能够方便地进行规模扩展。

基于FC＋以太网的双网结构解决方案

　　双网结构的提出与发展
　　为了满足海量视音频素材数字化存储和再利用的需求，存储区域网(SAN)技术在广电行业得到了大量应用。最初的SAN是基于SCSI协议的小型系统，由于受到SCSI协议寻址空间、传输距离、安全机制等方面的限制，很快就被基于FC的SAN取代，目前FC基本成为SAN的代名词。FC实际上是一种网络传输层的协议，它的特点是假设物理层链路质量可靠(使用光纤或铜缆)，减少复杂的冗余校验运算，提供高速恒定的网络连接。可见，光纤技术只是光纤通道，更准确地说光纤通道协议(Fibre Channel Protocol, FCP)的一种选择。在视音频应用中，一个重要的特点就是共享。为了实现SAN上的数据共享，通常使用SAN共享文件系统软件，如IBM Tivoli SANergy。SANergy软件的工作机理是采用一台服务器作为元数据控制器(MDC)，负责管理整个文件系统，SAN中其他SANergy客户端读写数据时，须先向MDC申请令牌，在MDC进行数据调度后方可操作。为保证SANergy软件正常工作，除建立FC网络，还须要建立以太网用于传递控制信息。与此同时，很多视音频编辑软件、媒体资产管理软件必须通过以太网访问中心数据库。这就是所谓的双网结构。它由基于FC协议的光纤通道网和基于TCP/IP协议的以太网组成，其中以太网主要传输控制和数据库信息，FC网络主要传输高码率的视音频素材数据。
　　双网结构的优缺点
　　基于“FC+以太网”的双网结构的系统，最大的优点在于高性能，可以保证大数据量并发访问情况下主机读写带宽稳定。这主要是由于FC协议在设计时充分参考了以太网协议设计，扬长避短，作了大量针对性的优化。目前2Gb/s的光纤通道已经可以提供200MB/s的数据读写带宽。而且4Gb/s的FC产品也已经发布，10Gb/s的FC产品正在开发中。
　　但这种架构也存在相当多的不足，最主要的就是造价十分高昂，与以太网交换机相比，相同端口数的FC交换机的价格会高出几倍甚至十几倍；而在主机端安装FC HBA卡、为工作站铺设光纤等同样价格不菲。在视音频系统中，经常需要十几台甚至近百台工作站和服务器同时通过FC接入网络，这就造成系统成本的急剧上升。
　　其次，由于FC协议发展的时间还比较短(与以太网相比)，标准化工作完成得不够好，不同厂商的产品间互操作性比较差，用户在实际使用中经常会被一些设备不兼容的问题所困扰，特别是在不同品牌的交换设备进行级联或路由时尤为突出，在选择产品时会有很大的局限。
　　此外，FC网络管理比较复杂。由于引入了很多新理念、新技术，网络管理人员在学习和掌握时会遇到很多困难，对FC设备进行管理维护的复杂度偏高。