NAS在小型视频制作网中的应用

NAS在小型视频制作网中的应用河北电视台制作部张晓华关键词：NASSAN千兆以太网万兆以太网摘要：为中小制作机构组建低成本视频制作网络，保障低成本组网、高可用性、高可靠性、方便继续升级。为高性能NAS提供新的应用方向。目前许多大型电视台都组建了不同规模的电视后期制作网络，数字化网络化制作已经在专业电视机构成为一种标配。其中的许多网络使用了当今大量高新计算机技术，包括网络技术、存储技术、数据库技术等内容。这种大型制作网自然拥有高性能、高可用性、高可靠性，使电视节目制作质量和效率较以前有大幅度的提高，逐渐建立了新型的电视节目制作流程，把电视节目制作带入了一个AV/IT高度融合的领域。目前除去这些大型专业电视制作机构外，还有大量中小规模的视频制作单位活跃在电视制作领域，他们同样承担着大量视频制作的工作，成为目前电视行业的重要组成部分。在数字化网络化制作成为趋势的今天，中小制作机构同样有组建制作网络以提高工作效率、优化制作流程、高效利用资源的需要，在这里我们就以这些中小制作单位为需求对象，尝试构建适合他们应用的视频制作网络。首先，我们要分析这些中小制作单位制作情况。他们大多不会有很多制作设备，我们按照每单位有3-5台非编设备计算，同时还应有3-5台的图形工作站或动画工作站协同工作。主要制作标清节目，偶尔会有高清节目制作的任务。其次，这样的制作单位原来大部分是单机工作，没有将设备组网，新组建网络要方便原有设备接入，不能因为组网大量淘汰原有设备。最后就是这些单位资金有限，组建网络投入不能太大，一般不能超过3-5万元。我们认为中小制作机构视频制作网络构建应该重点考虑以下几个方面：带宽要求为使非编网络系统的信号质量至少达到BetacamSX或DV水平，少量高质量节目达到DVCPRO50的信号质量，同时考虑带宽压力，我们非编系统倾向采用DV25的压缩格式，或MPEG-IBP帧25Mbps码率结合，低码率使用MPEG-4格式。一般制作情况下，每台机器使用视频层数不超过5层，即每台机器最大带宽为25b/s*5/8=16MB/s，五台左右非编同时工作最多带宽在80MB/s。如果其中两台使用DVCPRO50M压缩信号，同样制作5层，则总带宽为25Mb/s*5/8*3+50Mb/s*5/8*2=110MB/s。当然这是极限状态下的带宽情况，一般使用中不会同时占用如此只高的带宽，大概最多用到极限带宽的75%。以太网架构早期，千兆以太网由于技术所限，存在千兆带宽利用率较低，端口误码率较高的现象，也无法被大范围推广。目前，随着各种RFC标准的建立，千兆以太网逐步普及化，技术日益成熟，维护成本日渐降低，已经被众多企事业单位所广为采用。千兆以太网的传输速率理论值在1000Mbps，实际使用值在500-700Mbps左右。同时，千兆以太网设备价格也相应下降很多，一台中档的第二层千兆以太网交换机的价格在3000元左右。传统非编网络用于电视台节目制作和播出一直都采用FC+以太网的双网结构，采用SAN的存储架构，要部署光纤交换机，每台编辑站点要配备的HBA卡，同时要购买SAN管理软件和各站点的应用许可，总体拥有成本比较高，维护成本也相对较高。那么对于没有大量资金投入的中小制作机构，有没有一种组网方案来完成网络化的视频制作呢?答案是有的。在此我们提供一种基于NAS+千兆以太网架构的组网方式来承担视频制作任务。什么是NASNAS英文全称为NetworkAttachedStorage，即网络附加存储。它以数据为中心，将存储设备与服务器彻底分离，集中管理数据，从而释放带宽、提高性能、降低总拥有成本、保护投资。NAS能够满足那些无法承受SAN昂贵价格希望降低存储成本的中小企业的需求，具有相当好的性价比。事实上，基于NAS的网络存储技术出现的比FCSAN还要早，但这种技术最大的问题在于NAS网关通过NFS或CIFS协议进行网络文件共享时，效率比较低，且难以保证带宽的稳定性。随着千兆以太网技术的发展和TOE网卡的出现，现在的NAS设备已经可以满足规模制作系统的业务需要。TOE（TCPOffloadEngine）网卡，可以在维持网络连接时，将传统上由CPU负责的TCP/IP协议的封包拆包、校验运算等工作转移到网卡上，由专用处理芯片完成，大幅度降低了系统资源占用，提高了网络带宽利用率。它通过自带的网络接口把存储设备直接连入网络设备中，把应用服务器从繁重的I/O负载中解脱出来，从而获得更高的存储效率，具备高容量，高性能，高可靠，具有较好的性价比。使用NAS存储组成制作网从网络架构上是比较简单的，以下是网络架构的拓扑图。图。.。通常情况下，专业级NAS上具有两块以上千兆网卡，利用这多个网卡可以做成链路聚合，可实现出入负载带宽在链路聚合组中各物理端口上进行负载分担，增加链路带宽，同时为高带宽网络连接实现负载平衡，以及提供更好的可靠服务。由于在链路聚合技术的支持下，网络传输的数据流被动态地分布到加入链路的各个端口，因此在聚合链路中自动地完成了对实际流经某个端口的数据管理。通过进行链路聚合可以有效提高NAS的带宽，使NAS对外整体性能有显著提升。经过测试，实际传输速度可达到1GMbps以上。在河北台目前应用的标清制作网中，主要是使用FCSAN+NAS头的组网方式，高码流视频直接通过光纤读取。我们将一台NAS接入制作网中，在千兆以太网环境下进行了测试，每个站点编辑5层DVCPRO50M视频，可以支持4台工作站同时播出流畅播放。这样的测试结果说明，NAS网络完全适合中小制作单位视频制作的要求。中小制作单位之所以选择NAS进行组网，很重要的一点是它的性价比十分优异，首先硬盘阵列的价格这一两年来有显著的下降，专业级的NAS盘阵的价格已经降到2-4万，同时由于NAS盘阵大多使用SATA硬盘作为存储介质，而不像FCSAN盘阵大多使用FC硬盘作为存储介质，成本就有显著下降。以一个十六个盘位的盘阵为例，配齐全部硬盘，全部使用2T的SATA盘价格仅两万出头。再有，NAS盘阵的本身就带有管理软件，不需要像SAN网络那样另外单独购买，从而近一步节省了开支。NAS在一些大型网络环境中主要用于文件存储、文件备份，较原有的文件服务器的形式更方便、更可靠，随着计算机硬件水平的不断提高，硬盘读写速度有一定的提高；加之使用相关技术如多处理器、多NAS头等的投入应用，使NAS在网络中的存取带宽和安全性、可靠性能有了显著的提高；万兆以太网技术已经逐渐从实验室走向工程应用，相关设备的性价比不断提升。同时，NAS设备的生产厂家逐渐多起来，使NAS整体拥有成本显著下降。相信不久的将来，FC架构将不再是大规模视频网络的唯一组网方式，高性能的纯IP网络会在网络化的视频制作领域占据更大的份额。