山东教育电视台苹果非编网基础网络平台的分析与实践

赵帅帅 朱绚梅子

【摘要】该平台使用的是4Gbp高速交换机加中央储存以及双网架构所组成的网络框架基础，这是一个可以满足不同清晰度视频制作的一个非编辑工作站架构。通过多功能的相互协调实现所有的编辑工作站进行数据交换。该架构所配置的超大的中央储存器和高速的数据交流系统可以切实的满足运行中的需要。为了保证数据的安全性，通过采用Raid实时保护用户数据。为了满足不同站台之间的数据交流，该架构采用了4Gbps交换机作为数据交流中转站，从而实现了不同终端的工作站都能够有足够的数据带宽，避免了一些核心数据，在交流过程中因为带宽等问题出现数据拥堵的情况。本方案通过对比不同类型的San架构，找出适合教育台后期新闻制作的San方案。

【关键词】后期制作;非编网;IPsan FCsan Xsan; 光纤通道;私有以太网

中图分类号：TN929                    文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.02.022

1. 设计背景

广电技术发展至今，经历了数代的变革，而现今高清化已成常态。新模式的改革也对传统电视台的业务系统带来了一定的压力和挑战，比如制作、媒资、播出系统等。

制作系统作为控制节目质量的核心所在，其制作系统性能的表现会直接影响到节目播出的效果。在如今数字视频技术的推动之下，传统的电视节目的制作也进入了快速的发展时期，随着一些新兴的硬软件产品的出现，明显的提高了制作系统的工作效率和质量。

山东教育台苹果非编网系统始建于2010年，整套非编

网运行于标清模式，多年来负责新闻、广告等节目的日常生产，至今已运行多年，设备老化严重，故障高发，硬件配置及性能较低，且较为封闭，已难于满足日益增长的节目制作需要。随着教育台高清化建设的不断推进，拍摄、播出环节已完全高清化，非编网高清化势在必行。老系统图如图1所示：

本次的升级，要求非编网能够支持最新的软、硬件技术和规范，稳定可靠的支持HD、UHD的实时在线编辑，具有完备的冗余、备份机制，并通过定制实现和台内其它业务系统的整合，实现更大范围的资源共享及流程化高效作业。

2. 基础网络平台分析与选型

对于高清制作系统来说，要确保节目制作流程暢通，节目的产量稳定，系统性能及与其他系统的互连安全可靠，必须构建一个高性能的存储网络系统。在整个存储网络系统的管理来说，一套完整的存储网络系统管理软件，是确保系统整体统一管理、系统资源统一协调、系统问题排查及保障的前提。管理系统必须支持上述大量工作站在网络之中的资源调配和稳定运行。在设备支持上，存储网络的文件管理系统需要同时支持不同品牌、不同型号、不同操作系统的服务器、工作站在同一存储网络中可以方便地接入，构成为一个异构的网络系统。所管理的中央存储体可以允许不同品牌、不同操作系统的平台进行直接访问，以确保整个系统的读写可能性。在整个存储网络的扩展性上，文件管理系统可以允许向更大的网络规模进行扩展，具备高前瞻性的网络扩展前景。为了实现系统的异构网络接入，在每个站点部署元数据实行整个网仲裁是这次设计的必要选择。下面我们就对基础网络平台展开分析。

现今电视台后期制作网络规划上，各大厂商推出了不同的网络结构设计。作为需要共享存储和访问的后期制作网络，各厂商的网络主要是基于SAN（存储区域网络的设计）。无论是IPSAN，FCSAN，都是SAN网络体系中的一员。

2.1 IPSAN是一个新型的架构。

基础数据通过SCSI程序转换调试后形成可以传输和共享的，IP/TCP协议。在网络采用该协议的时候宽带带宽永远不会突破1Gb，在实际运行中的实际带宽效率只会达到25%～30%，按照这个比例算，那么最终网络宽带的带宽也就只有250-300Mb。

2.2 FCSAN使用的是光纤网络中的储存区网络

FCSAN才是一个标准的双网结构的光纤网络协议通道。将其原本的数据工作一分为二，任务命令以及相关协议由以太网传输，用户所需要的数据有光纤传输。

目前减少因网络原因造成数据滞留和错误的重要手段之一就是将元数据和大容量的数据分开传输。目前的光纤网络普遍都是使用的4G通道宽带带宽，该带宽的实际数据传输效率为20～30%，理论数据为500-600Mb，这个数据量已经完全可以满足常规运行的需要，这个模式也可以实现网络后期升级的需求。

基于以下分析我们考虑使用FCSAN方案。

1.在本次设计中，共有14台编辑工作站，按照在线节目制作的要求，以每个视频流100Mb来计，整个非线性编辑网络按照2轨实时编辑的要求来计算实际工作带宽。100Mb ×2轨×14台=2.8GB/s。

2.IPSAN使用的IP/TCP协议，其带宽极限不会突破1Gb，按照实际20%～30%的数据传输效率，该协议的网络带宽维持在250-300Mb;FCSAN是的光纤网络为达到4Gb带宽的宽带网络，按照实际20%～30%的数据传输效率来算，传输速率能够达到500-600Mb及以上。

3.FCSAN读取本地数据的方法主要是IO方式。IPSAN通常使用IP包传输模式，传输过程中的IP包便成了数据传输的一个重要隐患。

IPSAN是单网络结构，大容量数据和元数据通过一条链路传输过去，容易因大容量数据阻塞链路造成元数据传输的控制协议和任务指令中断;FCSAN是双网络传输，将控制协议任务命令以及真正的数据文件分开，前者由以太网传输后者由光纤网络传输。不会出现链路阻塞造成的控制协议和任务中断。

3. 基础网络平台设计与实施

在本次方案的设计中，我们设计采用Apple的Xsan存储区域网络设计模式，具体系统示意图如图2 。

Apple的Xsan是企业级的存储网络解决方案。该方案是将Apple直接链接Xsan的网络主机，所有的磁盘列阵的储存空间通过该主机形成单独的文件系统。所有的主机能通过数据通道查看共同文件。用户中断也可以通过该主机去访问和分享其他的数据，包括不同平台的SAN文件也可以做到多主机对同一文件的访问。全部使用Fibre Channel Direct I/O功能，SAN系统里面不使用TCP/IP及NFS的模式进行数据共享。确保SAN系统的硬件系统能及时的升级，在SAN网络性能改进的同时提高。文件里面的原数据通过SAN系统进行分享和保留，再通过以太网将数据传输出去，从而达到通过提高储存吞吐量而释放数据传输通道带宽的目的。不仅在最大限度上提升了系统的性能，同时也降低了磁盘的储存成本。核心光纤交换机采用业界成熟的4Gb产品。4G端口和光纤通道的结合可以满足大数据传输的需求，多路径的光纤通道在使用的过程中会获得很大的集合吞吐量，从而从带宽上满足工作站的需求。通过使用高端1G带宽的以太网交换机，保证用户端稳定性。

中央儲存设备通过采用高性能的Raid产品，实能够支持多种Raid级别及hotspare热备确保数据的安全。共享卷能够实现音频、图像字幕等多种不同格式的文件写入。

每一个San网络客户端都可以读取San卷里面所有的数据文件，达到数据共享的效果。Xsan网络可以满足无限制数量的客户端，已足够满足方案的需要。XSAN上每个站点安装XSAN存储共享软件，由MDC元数据服务器来实现对整个网络的管理。Xsan是PC平台的Stornext，是专为满足数据可用性的最高需求的苹果非编网络环境设计的 64 位簇文件系统。 Mac桌面和os Server系统通过该技术实现高速数据通道的网络共享RAID 存储卷标。每一个客户端都可以实现对中央数据的读取和写入操作。增强了工作组协议提高了用户使用效率。Xsan 可以让文件的访问权限更加灵活，除了可以在Mac终端实现权限，而且也与多系统兼容。

所有的文件项目都可以通过系统里面ACLS进行重新划分到具体的工作组以及用户，包括每一个工作下做下面的小单元。而不同的文件也同时被设定访问权限。通过设置一套加密的的权限管理系统对于目标文件的操作工作，保证了数据的安全。Xsan能让文件的相关权限得到继承，当文件进入San系统后并不改变其权限目标，从而实现了用户权限的同步更新。

参考文献：

[1]赵于平.中央电视台高标清兼容后期制作系统[J]. 现代电视技术， 2006（3）.

[2]张力云.中央电视台常规制作岛的设计及应用[J]. 广播与电视技术，2013.