淺談組建非線性編輯網(wǎng)絡相關技術

淺談組建非線性編輯網(wǎng)絡相關技術

摘要：近年來非線性編輯網(wǎng)絡系統(tǒng)在國內縣級電視臺開始應用，隨之而來的是網(wǎng)絡的選型問題。本文從網(wǎng)絡的組建過程中遇到的問題出發(fā)，總結了組建非編網(wǎng)需要注意的各個環(huán)節(jié)，并做簡要介紹。關鍵詞：非線性編輯網(wǎng)絡;光纖通道；磁盤冗余陣列；SCSI技術近年來，在廣播電視行業(yè)中談論最多的就是非線性編輯網(wǎng)絡，它可以說是未來一段時間視頻技術發(fā)展和人們注目的焦點。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)絡化過渡的過程中起到了積極的推動作用。非線性編輯網(wǎng)絡集成了非線性編輯系統(tǒng)和網(wǎng)絡的共同優(yōu)勢，有利于提高全臺工作效率，所有網(wǎng)上資源實時共享，同時也為編輯人員的藝術創(chuàng)作開辟了廣闊的天地，因而受到視頻界的普遍關注。我臺在去年由大洋公司承建了一個光纖網(wǎng)與以太網(wǎng)雙網(wǎng)結構的非編網(wǎng)絡，網(wǎng)絡由8個有卡工作站組成。為了讓技術人員能夠進一步認識非線性編輯網(wǎng)絡，現(xiàn)在對組建網(wǎng)絡中所涉及的一些相關技術進行探討。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，它們都是與存儲設備的快速接口。然而，F(xiàn)C在一些非常重要的方面增強了SCSI性能的不足，兩者對比如下：⑴速率與連接距離FC是一個串行接口，也就是說，在某一瞬時，只傳輸一個bit，這與SCSI是不同的，SCSI傳輸信息時是多個bit同時傳送的。FC的實際速度為1.06Gband/S二進制下，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，而這個速度是FastWideSCSI(20M/S)的五倍，是UltraSCSI接口（40M/S）的二點五倍。使其能應用到對速度需求更高的應用領域，包括視頻領域。FC可連接距離達到500米，而SCSI可連接距離僅為30米，不利于網(wǎng)絡工程的實施。⑵可靠性FC被設計用來支持不間斷的熱插拔設備。也就是說，在環(huán)路中，增加設備時不會影響網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流。這是SCSI所不能支持的。FC還可用雙環(huán)來增強性能和可靠性，如果在一個環(huán)路上出現(xiàn)故障，另一環(huán)路使FC網(wǎng)仍保持暢通。同時，由于使用雙環(huán)將使環(huán)路帶寬可達到200MB/S。⑶容量FC最多可以連接126個設備，如果每個端口連接9G硬盤，則在單環(huán)上存貯網(wǎng)絡空間達1TB，而SCSI只能支持16個連接。SCSI不利于網(wǎng)絡的擴展。所以說，在SCSI的基礎上，F(xiàn)C為了存貯界帶來很多新的性能和可靠性。FC可以支持更多的設備，加上集線器和Switch，F(xiàn)C極大開拓了高速存貯器領域。我們在組建非編網(wǎng)的時候，堅定信念地使用了FC網(wǎng)+以太網(wǎng)的雙網(wǎng)結構。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），由此可以計算出在某個壓縮比情況下，一定素材量所需要的硬盤空間總和，如某個系統(tǒng)的總的素材量為8小時，在壓縮比為4:1時，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?？梢院雎圆挥嫞Ｎ覀円蟮南到y(tǒng)存儲空間是80小時，在實際運用中，我們采用了146G硬盤12塊，其中1塊用來熱備份，RAID5校驗占用146G，所以實際存儲空間為1.46T。視頻網(wǎng)絡系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是非常大的，同時，系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)有很好的同步，即每秒嚴格25幀，因此在編輯回放和采集時，對硬盤的讀寫速度和網(wǎng)絡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，一個非線性編輯系統(tǒng)有兩個實時通道，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個有卡工作站，在極限情況下，所有站點同時雙通道訪問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，完全可以滿足高質量素材的實時上載與存儲。3磁盤冗余陣列（RAID）技術RAID是利用若干臺小型硬磁盤驅動器加上控制器按一定的組合條件，而組成的一個大容量、快速響應、高可靠的存儲子系統(tǒng)。由于可有多臺驅動器并行工作，大大提高了存儲容量和數(shù)據(jù)傳輸率，而且由于采用了糾錯技術，提高了可靠性。硬盤陣列是視頻網(wǎng)絡系統(tǒng)中非常重要的一個環(huán)節(jié)，硬盤陣列的容量、速度、穩(wěn)定性往往決定整個網(wǎng)絡的性能。而網(wǎng)絡中是運用RAID3還是運用RAID5也是一個值得推敲的問題，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用，如視頻編輯、硬盤播出機、大型數(shù)據(jù)庫等；而RAID5適合較小文件的應用，如文字、圖片、小型數(shù)據(jù)庫等。RAID3：是把數(shù)據(jù)分成多個“塊”，按照一定的容錯算法，存放在N+1個硬盤上，實際數(shù)據(jù)占用的有效空間為N個硬盤的空間總和，而第N+1個硬盤上存儲的數(shù)據(jù)是校驗容錯信息，當這N個硬盤中的其中一個硬盤出現(xiàn)故障時，從其它N+1個硬盤中的數(shù)據(jù)也可以恢復原始數(shù)據(jù)，這樣，僅使用這N個硬盤也可以帶傷繼續(xù)工作（如采集和回放素材），當更換一個新硬盤后，系統(tǒng)可以重新恢復完整的校驗容錯信息。但是，當由于在一個硬盤陣列中，多于一個硬盤同時出現(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，但是它將校驗容錯信息分散存儲在N+1個硬盤上，所以它的安全性要比RAID3要好一些。而我們考慮到整個系統(tǒng)的安全性，我們選用了RAID5方式。4FibreChannel網(wǎng)絡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不僅試圖解決計算機和各種外設（RAID系統(tǒng)等）間的數(shù)據(jù)傳送速度問題，也解決網(wǎng)絡間數(shù)據(jù)傳送速度問題。FC的目標是在一定的時間和距離范圍內保持高的帶寬傳輸。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)絡中所有工作站保持一致，即某個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限控制和支持多種操作系統(tǒng)平臺。目前，國內一些非線性編輯網(wǎng)絡系統(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限控制的管理軟件，即在同一時刻，某個共享邏輯卷只能被網(wǎng)絡中一個工作站擁有寫權限，其他工作站對該卷只讀，通過軟件切換可實現(xiàn)邏輯卷寫權限轉移到其他工作站，當一個工作站在其擁有寫權限的卷中寫入或刪除文件時，其他工作站需經(jīng)過手動或自動定時刷新操作，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限控制的管理軟件，即在同一時刻，多個工作站可以往同一個邏輯卷中進行寫操作，但同一個文件在同一時刻只能被一個工作站修改，其他工作站對該文件只讀。當一個工作站