淺談組建非線性編輯網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)

淺談組建非線性編輯網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)

摘要：近年來非線性編輯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在國內(nèi)縣級電視臺(tái)開始應(yīng)用，隨之而來的是網(wǎng)絡(luò)的選型問題。本文從網(wǎng)絡(luò)的組建過程中遇到的問題出發(fā)，總結(jié)了組建非編網(wǎng)需要注意的各個(gè)環(huán)節(jié)，并做簡要介紹。關(guān)鍵詞：非線性編輯網(wǎng)絡(luò);光纖通道；磁盤冗余陣列；SCSI技術(shù)近年來，在廣播電視行業(yè)中談?wù)撟疃嗟木褪欠蔷€性編輯網(wǎng)絡(luò)，它可以說是未來一段時(shí)間視頻技術(shù)發(fā)展和人們注目的焦點(diǎn)。正是由于它的出現(xiàn)，使得我國電視節(jié)目制作與播出系統(tǒng)在由數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化過渡的過程中起到了積極的推動(dòng)作用。非線性編輯網(wǎng)絡(luò)集成了非線性編輯系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的共同優(yōu)勢，有利于提高全臺(tái)工作效率，所有網(wǎng)上資源實(shí)時(shí)共享，同時(shí)也為編輯人員的藝術(shù)創(chuàng)作開辟了廣闊的天地，因而受到視頻界的普遍關(guān)注。我臺(tái)在去年由大洋公司承建了一個(gè)光纖網(wǎng)與以太網(wǎng)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的非編網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)由8個(gè)有卡工作站組成。為了讓技術(shù)人員能夠進(jìn)一步認(rèn)識(shí)非線性編輯網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在對組建網(wǎng)絡(luò)中所涉及的一些相關(guān)技術(shù)進(jìn)行探討。1FibreChannel連接與SCSI連接通常把FibreChannel簡稱FC。FC接口是SCSI接口的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在許多方面FC都與傳統(tǒng)的SCSI非常類似，它們都是與存儲(chǔ)設(shè)備的快速接口。然而，F(xiàn)C在一些非常重要的方面增強(qiáng)了SCSI性能的不足，兩者對比如下：⑴速率與連接距離FC是一個(gè)串行接口，也就是說，在某一瞬時(shí)，只傳輸一個(gè)bit，這與SCSI是不同的，SCSI傳輸信息時(shí)是多個(gè)bit同時(shí)傳送的。FC的實(shí)際速度為1.06Gband/S二進(jìn)制下，由于所有數(shù)據(jù)采用“8b/10b”的編碼方式，所以FC有效傳輸速率為106M/S，而這個(gè)速度是FastWideSCSI(20M/S)的五倍，是UltraSCSI接口（40M/S）的二點(diǎn)五倍。使其能應(yīng)用到對速度需求更高的應(yīng)用領(lǐng)域，包括視頻領(lǐng)域。FC可連接距離達(dá)到500米，而SCSI可連接距離僅為30米，不利于網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)施。⑵可靠性FC被設(shè)計(jì)用來支持不間斷的熱插拔設(shè)備。也就是說，在環(huán)路中，增加設(shè)備時(shí)不會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流。這是SCSI所不能支持的。FC還可用雙環(huán)來增強(qiáng)性能和可靠性，如果在一個(gè)環(huán)路上出現(xiàn)故障，另一環(huán)路使FC網(wǎng)仍保持暢通。同時(shí)，由于使用雙環(huán)將使環(huán)路帶寬可達(dá)到200MB/S。⑶容量FC最多可以連接126個(gè)設(shè)備，如果每個(gè)端口連接9G硬盤，則在單環(huán)上存貯網(wǎng)絡(luò)空間達(dá)1TB，而SCSI只能支持16個(gè)連接。SCSI不利于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。所以說，在SCSI的基礎(chǔ)上，F(xiàn)C為了存貯界帶來很多新的性能和可靠性。FC可以支持更多的設(shè)備，加上集線器和Switch，F(xiàn)C極大開拓了高速存貯器領(lǐng)域。我們在組建非編網(wǎng)的時(shí)候，堅(jiān)定信念地使用了FC網(wǎng)+以太網(wǎng)的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。2硬盤容量和數(shù)據(jù)傳輸率對于PAL制的視頻數(shù)據(jù)，如果不壓縮，其數(shù)據(jù)率為20MB/S(720×576×2×25)，雙通道音頻數(shù)據(jù)率為192KB/S（48×2×2），由此可以計(jì)算出在某個(gè)壓縮比情況下，一定素材量所需要的硬盤空間總和，如某個(gè)系統(tǒng)的總的素材量為8小時(shí)，在壓縮比為4:1時(shí)，則總的硬盤空間需要20×3600×8/4=144000MB，即約144GB（由于音頻數(shù)據(jù)相對視頻數(shù)據(jù)很小，通?？梢院雎圆挥?jì)）。我們要求的系統(tǒng)存儲(chǔ)空間是80小時(shí)，在實(shí)際運(yùn)用中，我們采用了146G硬盤12塊，其中1塊用來熱備份，RAID5校驗(yàn)占用146G，所以實(shí)際存儲(chǔ)空間為1.46T。視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是非常大的，同時(shí)，系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)有很好的同步，即每秒嚴(yán)格25幀，因此在編輯回放和采集時(shí)，對硬盤的讀寫速度和網(wǎng)絡(luò)通道的帶寬要求比較苛刻，即要求速度高，而且高速度能夠持續(xù)穩(wěn)定。通常，一個(gè)非線性編輯系統(tǒng)有兩個(gè)實(shí)時(shí)通道，假如系統(tǒng)壓縮比為4:1，則該編輯工作站最大占用的帶寬為10Mbps。我們要求的是8個(gè)有卡工作站，在極限情況下，所有站點(diǎn)同時(shí)雙通道訪問FC，所需FC帶寬為80Mbps，而我們采用的FC硬盤陳列提供200Mbps的帶寬，完全可以滿足高質(zhì)量素材的實(shí)時(shí)上載與存儲(chǔ)。3磁盤冗余陣列（RAID）技術(shù)RAID是利用若干臺(tái)小型硬磁盤驅(qū)動(dòng)器加上控制器按一定的組合條件，而組成的一個(gè)大容量、快速響應(yīng)、高可靠的存儲(chǔ)子系統(tǒng)。由于可有多臺(tái)驅(qū)動(dòng)器并行工作，大大提高了存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)傳輸率，而且由于采用了糾錯(cuò)技術(shù)，提高了可靠性。硬盤陣列是視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，硬盤陣列的容量、速度、穩(wěn)定性往往決定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。而網(wǎng)絡(luò)中是運(yùn)用RAID3還是運(yùn)用RAID5也是一個(gè)值得推敲的問題，在通常情況下，RAID3比較適合大文件類型且安全性要求較高的應(yīng)用，如視頻編輯、硬盤播出機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫等；而RAID5適合較小文件的應(yīng)用，如文字、圖片、小型數(shù)據(jù)庫等。RAID3：是把數(shù)據(jù)分成多個(gè)“塊”，按照一定的容錯(cuò)算法，存放在N+1個(gè)硬盤上，實(shí)際數(shù)據(jù)占用的有效空間為N個(gè)硬盤的空間總和，而第N+1個(gè)硬盤上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是校驗(yàn)容錯(cuò)信息，當(dāng)這N個(gè)硬盤中的其中一個(gè)硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，從其它N+1個(gè)硬盤中的數(shù)據(jù)也可以恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，這樣，僅使用這N個(gè)硬盤也可以帶傷繼續(xù)工作（如采集和回放素材），當(dāng)更換一個(gè)新硬盤后，系統(tǒng)可以重新恢復(fù)完整的校驗(yàn)容錯(cuò)信息。但是，當(dāng)由于在一個(gè)硬盤陣列中，多于一個(gè)硬盤同時(shí)出現(xiàn)故障率的幾率很小，所以一般情況下，使用RAID3，安全性是可以得到保障的。RAID5：RAID5和RAID3的原理非常類似，硬盤的有效使用空間也是一樣的，但是它將校驗(yàn)容錯(cuò)信息分散存儲(chǔ)在N+1個(gè)硬盤上，所以它的安全性要比RAID3要好一些。而我們考慮到整個(gè)系統(tǒng)的安全性，我們選用了RAID5方式。4FibreChannel網(wǎng)絡(luò)及管理軟件需要注意的是，這里FibreChannel指光纖通道，并不是僅指光纖光纜。FC不僅試圖解決計(jì)算機(jī)和各種外設(shè)（RAID系統(tǒng)等）間的數(shù)據(jù)傳送速度問題，也解決網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)傳送速度問題。FC的目標(biāo)是在一定的時(shí)間和距離范圍內(nèi)保持高的帶寬傳輸。FibreChannel管理軟件的主要功能是保證共享硬盤陣列的文件和目錄信息對網(wǎng)絡(luò)中所有工作站保持一致，即某個(gè)工作站對共享硬盤陣列的文字寫入和刪除，必須在其他工作站得到及時(shí)反映，否則，便失去共享的意義。另外，管理軟件也被用來管理共享信息的讀寫權(quán)限控制和支持多種操作系統(tǒng)平臺(tái)。目前，國內(nèi)一些非線性編輯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)商，主要采用了兩種FibreChannel管理軟件：Transoft公司的FibreNET和Mercury公司的SANergy。FibreNET是一種基于共享硬盤卷一級權(quán)限控制的管理軟件，即在同一時(shí)刻，某個(gè)共享邏輯卷只能被網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)工作站擁有寫權(quán)限，其他工作站對該卷只讀，通過軟件切換可實(shí)現(xiàn)邏輯卷寫權(quán)限轉(zhuǎn)移到其他工作站，當(dāng)一個(gè)工作站在其擁有寫權(quán)限的卷中寫入或刪除文件時(shí)，其他工作站需經(jīng)過手動(dòng)或自動(dòng)定時(shí)刷新操作，才可保證文件和目錄信息的同步。SANergy是一種基于共享硬盤中文件一級權(quán)限控制的管理軟件，即在同一時(shí)刻，多個(gè)工作站可以往同一個(gè)邏輯卷中進(jìn)行寫操作，但同一個(gè)文件在同一時(shí)刻只能被一個(gè)工作站修改，其他工作站對該文件只讀。當(dāng)一個(gè)工作站