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淺談組建非線(xiàn)性編輯網(wǎng)絡(luò )相關(guān)技術(shù)
摘要：近年來(lái)非線(xiàn)性編輯網(wǎng)絡(luò )系統在國內縣級電視臺開(kāi)始應用，隨之而來(lái)的是網(wǎng)絡(luò )的選型問(wèn)題。本文從網(wǎng)絡(luò )的組建過(guò)程中遇到的問(wèn)題出發(fā)，總結了組建非編網(wǎng)需要注意的各個(gè)環(huán)節，并做簡(jiǎn)要介紹。
關(guān)鍵詞： 非線(xiàn)性編輯網(wǎng)絡(luò );光纖通道；磁盤(pán)冗余陣列；SCSI技術(shù)
近年來(lái)，在廣播電視行業(yè)中談?wù)撟疃嗟木褪欠蔷�(xiàn)性編輯網(wǎng)絡(luò )，它可以說(shuō)是未來(lái)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，使得我國電視節目制作與播出系統在由數字化和網(wǎng)絡(luò )化過(guò)渡的過(guò)程中起到了積極的推動(dòng)作用。
非線(xiàn)性編輯網(wǎng)絡(luò )集成了非線(xiàn)性編輯系統和網(wǎng)絡(luò )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(shí)時(shí)共享，同時(shí)也為編輯人員的藝術(shù)創(chuàng )作開(kāi)辟了廣闊的天地，因而受到視頻界的普遍關(guān)注。我臺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)結構的非編網(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)一步認識非線(xiàn)性編輯網(wǎng)絡(luò )，現在對組建網(wǎng)絡(luò )中所涉及的一些相關(guān)技術(shù)進(jìn)行探討。
1 Fibre Channel連接與SCSI連接
通常把Fibre Channel簡(jiǎn)稱(chēng)FC。FC接口是SCSI接口的基礎上發(fā)展起來(lái)的,在許多方面FC都與傳統的SCSI非常類(lèi)似,它們都是與存儲設備的快速接口。然而，FC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(gè)串行接口，也就是說(shuō)，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,由于所有數據采用“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Fast Wide SCSI(20M/S)的五倍，是UltraSCSI接口（40M/S）的二點(diǎn)五倍。使其能應用到對速度需求更高的應用領(lǐng)域，包括視頻領(lǐng)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(luò )工程的實(shí)施。
⑵ 可靠性
FC被設計用來(lái)支持不間斷的熱插拔設備。也就是說(shuō)，在環(huán)路中，增加設備時(shí)不會(huì )影響網(wǎng)絡(luò )中的數據流。這是SCSI所不能支持的。FC還可用雙環(huán)來(lái)增強性能和可靠性，如果在一個(gè)環(huán)路上出現故障，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)路帶寬可達到200MB/S。
⑶ 容量
FC最多可以連接126個(gè)設備，如果每個(gè)端口連接9G硬盤(pán)，則在單環(huán)上存貯網(wǎng)絡(luò )空間達1TB，而SCSI只能支持16個(gè)連接。SCSI不利于網(wǎng)絡(luò )的擴展。
所以說(shuō)，在SCSI的基礎上，FC為了存貯界帶來(lái)很多新的性能和可靠性。FC可以支持更多的設備，加上集線(xiàn)器和Switch，FC極大開(kāi)拓了高速存貯器領(lǐng)域。我們在組建非編網(wǎng)的時(shí)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(pán)容量和數據傳輸率
對于PAL制的視頻數據，如果不壓縮，其數據率為20MB/S(720×576×2×25)，雙通道音頻數據率為192KB/S（48×2×2），由此可以計算出在某個(gè)壓縮比情況下，一定素材量所需要的硬盤(pán)空間總和，如某個(gè)系統的總的素材量為8小時(shí)，在壓縮比為4:1時(shí)，則總的硬盤(pán)空間需要20×3600×8/4=144000MB，即約144GB（由于音頻數據相對視頻數據很小，通�？梢院雎圆挥嫞�。我們要求的系統存儲空間是80小時(shí)，在實(shí)際運用中，我們采用了146G硬盤(pán)12塊，其中1塊用來(lái)熱備份，RAID5校驗占用146G，所以實(shí)際存儲空間為1.46T。
視頻網(wǎng)絡(luò )系統所傳輸的數據量是非常大的，同時(shí)，系統要求數據有很好的同步，即每秒嚴格25幀，因此在編輯回放和采集時(shí)，對硬盤(pán)的讀寫(xiě)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穩定。通常，一個(gè)非線(xiàn)性編輯系統有兩個(gè)實(shí)時(shí)通道，假如系統壓縮比為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(fǎng)問(wèn)FC，所需FC帶寬為80Mbps，而我們采用的FC硬盤(pán)陳列提供200 Mbps的帶寬，完全可以滿(mǎn)足高質(zhì)量素材的實(shí)時(shí)上載與存儲。
3 磁盤(pán)冗余陣列（RAID）技術(shù)
RAID是利用若干臺小型硬磁盤(pán)驅動(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、高可靠的存儲子系統。由于可有多臺驅動(dòng)器并行工作，大大提高了存儲容量和數據傳輸率，而且由于采用了糾錯技術(shù)，提高了可靠性。硬盤(pán)陣列是視頻網(wǎng)絡(luò )系統中非常重要的一個(gè)環(huán)節，硬盤(pán)陣列的容量、速度、穩定性往往決定整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的性能。而網(wǎng)絡(luò )中是運用RAID3還是運用RAID5也是一個(gè)值得推敲的問(wèn)題，在通常情況下，RAID3比較適合大文件類(lèi)型且安全性要求較高的應用，如視頻編輯、硬盤(pán)播出機、大型數據庫等；而RAID5適合較小文件的應用，如文字、圖片、小型數據庫等。
RAID3：是把數據分成多個(gè)“塊”，按照一定的容錯算法，存放在N 1個(gè)硬盤(pán)上，實(shí)際數據占用的有效空間為N個(gè)硬盤(pán)的空間總和，而第N 1個(gè)硬盤(pán)上存儲的數據是校驗容錯信息，當這N個(gè)硬盤(pán)中的其中一個(gè)硬盤(pán)出現故障時(shí)，從其它N 1個(gè)硬盤(pán)中的數據也可以恢復原始數據，這樣，僅使用這N個(gè)硬盤(pán)也可以帶傷繼續工作（如采集和回放素材），當更換一個(gè)新硬盤(pán)后，系統可以重新恢復完整的校驗容錯信息。但是，當由于在一個(gè)硬盤(pán)陣列中，多于一個(gè)硬盤(pán)同時(shí)出現故障率的幾率很小，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(lèi)似，硬盤(pán)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(gè)硬盤(pán)上，所以它的安全性要比RAID3要好一些。
而我們考慮到整個(gè)系統的安全性，我們選用了RAID5方式。
4 Fibre Channel網(wǎng)絡(luò )及管理軟件
需要注意的是，這里Fibre Channel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系統等）間的數據傳送速度問(wèn)題，也解決網(wǎng)絡(luò )間數據傳送速度問(wèn)題。FC的目標是在一定的時(shí)間和距離范圍內保持高的帶寬傳輸。
Fibre Channel管理軟件的主要功能是保證共享硬盤(pán)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(pán)陣列的文字寫(xiě)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(lái)管理共享信息的讀寫(xiě)權限控制和支持多種操作系統平臺。目前，國內一些非線(xiàn)性編輯網(wǎng)絡(luò )系統的開(kāi)發(fā)商，主要采用了兩種Fibre Channel管理軟件：Transoft公司的FibreNET和Mercury 公司的SANergy。
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