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视频服务器的选购(上)

发布日期：2007-3-22 23:12:44 作者：路放安达斯集团出处：helixapp

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视频服务器的发展是如此的吸引人，以致于无数的技术骄子和名声显赫的公司都拜倒在她的石榴裙下。人们从它的发展看到了技术发展的前景和诱人的产业增值。

今天，众多数字视频服务器都宣称支持视频存储、转换和播出。然而，进入新世纪以来，科技的迅猛发展，用户对视频服务器的应用有更多的延伸与更深入的需求。因此，鉴定视频服务器是否能满足当今不断变化的新应用便成为一个崭新的课题。可以说，并非所有的产品都适合您对多通道数字播出解决方案的需要。那么如何选购一款适合您的视频服务器呢？本文或许可以向您提供一些建议。

选购视频服务器需要考虑哪几个方面呢？我们认为应该有以下几点：1．存储系统；2．网络结构；3．系统升级性；4．系统稳定性；5．一个平台多用性。

存储系统

随着技术的不断发展，基于硬盘的存储方式有了很大的飞跃。但无论采用什么方式的存储结构，RAID技术是所有存储产品容错的通用方法。RAID是广为人知的技术，由美国加州大学伯克利分校的D.A. Patterson教授在1988年提出的。RAID是Redundent Array of Inexpensive Disks的缩写，直译为“廉价冗余硬盘阵列”，也简称为“硬盘阵列”。后来RAID中的字母I被改作了Independent，RAID就成了“独立冗余硬盘阵列”，它将一组硬盘用某种逻辑方式联系起来，作为逻辑上的一个硬盘来使用。所以，RAID的速率可以达到单个硬盘的几倍、几十倍甚至上百倍，适合视频数据应用，这是RAID0 的作用。同时，RAID3 或RAID5技术在RAID0的基础上加进了校验数据(parity data), 提供了一层简单的容错功能。简要举例，如果一组硬盘中如果有一块硬盘坏掉，系统还可以通过校验数据实时运算来恢复丢失的数据。但如果同时有两块硬盘坏掉，系统便不能工作了。
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第一代产品
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由于受成本的制约和技术的限制，早期视频服务器的硬盘存储系统相对比较简单。它们大多是一个独立的单一系统 (图1)，采用RAID3 或RAID5技术，换句话说，拥有一层简单的容错功能。从视频播出领域的应用角度考虑，要保证播出安全，容错技术尤为重要。一层简单的容错能力未必能满足尤其是大型多频道播出的安全要求。
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第二代产品
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基于上面原因，一些供应商提出一个改良的方法，便是对上述单一系统进行一对一的镜像配置。通过镜像，存储系统被分成了主系统和备份系统两个内容完全一样的结构。文件上载到主系统后，往备份系统做一对一的拷贝（图2）。换句话说，就是通过增加存储系统的冗余度，加了一倍的容量，来提高系统的安全性。这种方式实现时比较简单，在技术角度来看，与第一代产品无异，只是多加了一个拷贝的功能，因此广为一些供应商所采用与推广。
但是这种保护方式有着明显的缺点，就是硬盘利用率低。大家很容易便能看出，它是加了一倍的容量（即投资）来重复记录同一个文件。它的硬盘利用率不超过40%，对于用户来说这意味着成本过高。这里要注意，主系统和备份系统中间的连接，可以利用不同的链路如光纤通道；但不管用何种链路，它只是用于档案拷贝，在技术上它还是基于第一代产品；在网络结构、系统升级性、系统稳定性、一个平台多用性等都缺乏前瞻性（我们会在下一期中详细讨论这几点）。
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第三代产品
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如果第一代视频服务器的简单容错设计未必能满足尤其是大型多频道播出的安全要求；如果第二代视频服务器的存储子系统的镜像结构有着明显的缺点（如成本、升级性……）；第三代视频服务器便应运而生。它是应用一种全新的存储技术—RAID平方技术。

什么是RAID平方容错技术呢？我们以一套四节点的SeaChange BMC系统为例（图3）。每个节点都拥有视频I/O 和RAID 硬盘组，节点间是点对点互连的结构，形成一套大型系统。RAID平方容错技术是在节点内部RAID5硬盘阵列的基础上，在节点间再次作了RAID5保护，这是立体化的RAID5保护，这种方式叫做RAID平方（也就是RAID5的平方）。
这种全新的RAID平方技术是由美国SeaChange公司发明的，这是存储技术领域的一个飞跃。RAID平方技术让用户跳出了传统的镜像做法，使用户大大节约了硬盘投资，另外RAID平方技术的自动纠错功能使用户可以更加方便地维护自己的数据。

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SAN共享存储结构是否有优势？
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镜像存储系统的做法有着比较明显的缺点，因此采用镜像存储数据方式的服务器供应商开始考虑使用新的方法来弥补镜像设计的不足。其中一个方法是采用SAN共享存储结构（图4）。典型的系统结构是：只带视频I/O（没有内部大容量存储）的视频服务器通过FC集线器或交换机与中央存储盘塔连接。盘塔是采用RAID3或RAID5硬盘阵列形式。盘塔提供素材共享，它通过集线器或交换机向各个输入输出视频服务器提供存储服务。

由于盘塔提供素材共享，这个做法使系统（表面上）实现了文件的单一存储。但是这种方式也有潜在的问题：存储体只采用了一次RAID3或RAID5保护，所以，它的安全系数，又回到第一代视频服务器产品的水平。要弥补系统的不足，满足播出的严格要求，中央盘塔便要镜像设计，这又遇到第二代视频服务器产品所同样面对的问题—如成本、升级性……

这里，我们用一个具体的例子来比较采用RAID5容错方式的SAN存储系统与RAID平方技术的存储系统各自的特点。

假如一个SAN系统的构成如下：16个RAID5硬盘阵列、每个硬盘阵列有5个硬盘，该系统共有80个硬盘。与之对比，采用RAID平方技术的系统是7节点、每个节点有12个硬盘的MediaCluster，该系统共有84个硬盘。

我们设：e=单个硬盘的故障率，接下来我们分别计算这样几个概率：ES、EMC、DS、DMC，其中：ES = SAN共享存储结构单个硬盘阵列发生故障的概率；EMC = MediaCluster单个节点发生故障的概率；DS = SAN共享存储结构的系统崩溃的概率；DMC = MediaCluster系统崩溃的概率。

由于e为每个系统单个硬盘的故障率，所以有如下关系：

ES=1-(1-e)5-5e(1-e)4

EMC=1-(1-e)12-12(1-e)11

DS=1-(1-ES)16

DMC=1-(1- EMC)7-7EMC(1-EMC)6

我们做一个比值：相对系统崩溃概率 = DS /DMC，下面的图表为在相同的单个硬盘的故障率下（硬盘具有相同的品质），两个系统的崩溃概率相对比值（Vulnerability Ratio= DS /DMC）。
通过图5，我们可以得出以下结论：
1. 图5中，纵坐标是“相对系统崩溃概率”，它为DS /DMC，其中：DS=SAN存储系统崩溃的概率，DMC= MediaCluster系统崩溃的概率。由于DS /DMC >1，说明在单个硬盘具有相同品质的前提比较下，SAN存储系统崩溃的概率要比MediaCluster系统崩溃的概率高，换句话说，采用RAID平方技术的MediaCluster比SAN共享存储结构的视频服务器有着更高的系统稳定性。
2. 图5横坐标代表的是由大到小逆序排列的硬盘故障概率，因此上图曲线上的点的横坐标离原点越远，就代表着单个硬盘有着更高的质量、单个硬盘故障概率更低、硬盘更专业。而纵坐标为DS /DMC。我们可以看到DS /DMC 恒大于一，而且出现加速（往上）抛物线图形；换句话说，随着硬盘越专业（当硬盘制造工艺越来越好），采用RAID平方技术的MediaCluster比SAN共享存储结构的视频服务器有着更明显的优势。

3. 通过结论2，我们还可以看出采用MediaCluster的RAID平方技术是一种性价比最高的存储解决方案。


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