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视频服务器的选购(下）

作者/来源：未知
网络结构
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随着播出系统越来越庞大，单机服务器已不能满足多频道、大容量播出系统的要求。因此，许多厂商都已纷纷推出以网络方法将几个服务器级联起来的大系统解决架构。服务器间的连接具体采用什么样的网络形式并不是固定的。但是，如何评定网络结构的好坏，我们认为主要有以下两个客观标准：1. 该网络会否引入新的单一崩溃点，而因此降低了整个系统的稳定系数；2. 网络是否能够满足大量视频数据的传输与管理，而同时具有拓展性。

首先看一下以主备方式配置的方案。简单镜像配置方式，它的网络结构缺乏拓展性，不在讨论的范围。
接下来我们来比较一下SAN共享式的网络结构和NAS（网络连接存储器）网络结构之间的特点。


SAN共享式的网络结构是通过中心交换设备（通常是交换机）把网络上的共享存储体（硬盘阵列）与I/O通道（没有本地硬盘的视频服务器）连接起来。当然，系统需要一个文件管理服务器来管理整个网络。(见图1)

上面的做法，可以允许文件共享。它却有着另外一些弱点。其中一个问题是，整个网络的瓶颈受到交换机的交换能力与文件系统文件管理能力所制约。另外，它引入了多个系统单一崩溃点，例如中心交换机。当然，文件管理服务器也成为另一个单一崩溃点。所以这种网络结构降低了系统的安全系数。虽然，它可以对中心交换机和文件管理服务器做冗余镜像备份，来提高安全系数，但这样会提高成本。同时这种备份方法会令系统更加复杂，尤其是文件管理方面，拓展性有一定的限制。

另外要提到的，是SAN共享式方案的RAID结构的问题。有些SAN的方案采用对硬盘阵列分组的方式(图1)，在图1中有4组硬盘阵列连接到交换机上，这4个硬盘阵列的分组是按照RAID0分组，进入到系统的视频数据首先被分散到4个阵列，然后，进入每个阵列的局部数据在阵列内做RAID3或者RAID5的处理与记录。在数据做RAID3或者RAID5前，先做了一次RAID0处理，这样做有一个好处，就是可以提高硬盘的总吞吐带宽。但是，它并没有提高系统的安全系数，换句话说，它本质上还只是一层RAID3或者RAID5。因此，SAN架构的设计者，如果要提高系统的安全系数，别无它法，还是要把所有硬盘组镜像。这样一来，图1中的硬盘组会由原来的4组变为8组，这种做法大大增加了成本。在这个角度去看，它与第一代和第二代服务器遇到的问题是一样的。

总的来说，SAN共享式方案，在文件共享方面比第一代（单机）和第二代服务器（镜像配置）有所进步，但由于其硬盘阵列只做了一个层次的RAID3或者RAID5处理，所以，SAN架构仍需镜像它的存储系统，来弥补这方面的不足。可这样SAN架构就失去了单一拷贝、共享存储的设计初衷—文件还是需要拷贝两遍。第二，SAN架构在网络结构中引入了多个单一崩溃点，降低了安全系数，所以，许多时候需要冗余备份交换机和文件管理服务器，这又增加了系统成本，同时使系统复杂、难于升级。

NAS网络结构是一种网络配属存储结构，它是基于局域网以及IP技术发展起来的存储网络技术，所以是一种成熟且高效的解决方案。图2是采用NAS的SeaChange BMC视频服务器的网络结构，每一个节点都包含存储和I/O，各个节点间采用点对点互连，不需要额外的外置硬件来做文件交换，所以没有单一崩溃点，这是NAS结构本身最大的优势。同时，由于每个节点都包含I/O设备，而系统由多个节点构成，单一文件可以提供给任何一个节点共享，所以，各节点的I/O可以互为备份，再进一步提高系统的安全系数。当用户有多个本地或远程存储体系需要连接时，采用NAS是一种方便、经济的方式。

NAS还有一个特点，就是只要通过增加网络节点的数目，就可以达到增加网络带宽、系统存储空间以及I/O通道的效果。
据IDC预测，NAS技术的市场规模将从1998年的9亿美元，成长到2002年的105亿美元。因此，SeaChange几年来不断推出了基于NAS的视频服务器产品。为了使用户能够更好的分享、管理和保护视频数据，SeaChange的NAS结构结合了其独有的RAID平方专利技术，实现了文件的单一拷贝，为用户构建了世界顶尖级别的服务器架构。这种架构具有更高的稳定性，合理的资源利用率以及非常灵活的升级能力。
上所述，用户选择视频服务器时需要考虑其网络结构。而评价一个网络结构的好坏，应当注意网络结构的安全系数和网络是否存在瓶颈。从上面的论述可以看到，简单镜像不在考虑的范围，而SAN架构在播出应用上存在一些缺点，NAS架构技术比较成熟、安全系数高，最适合应用在播出和大容量存储与分配上面。

系统升级性
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计算机技术发展非常迅速，因此升级性对视频服务器来说就显得很重要。一个设计合理的视频服务器，应当具有良好的升级性。什么因素影响升级性呢？最重要的就是视频服务器系统架构，好的系统架构，具有好的升级性，可以更好的保护用户的投资。


首先看一下主备镜像配置的架构（图3.1），对这种类型的服务器升级需要兼顾镜像备份系统，尤其是考虑硬盘的加倍投资，使得系统升级成本过高。举一个例子，一个本来要存储100小时节目的主备系统（总存储量为200小时），其投资额外的100小时镜像硬盘的代价为70～80万，在整个系统考虑来说，用户或许能够接受。假如当用户要额外增加500小时的节目量，首先要购买相应容量的硬盘，然后对其进行备份（增加的总存储量为1000小时），额外投资在镜像硬盘的代价会达到300～400万，额外投资占系统升级投资的很大比例，用户很难接受这样昂贵的升级代价。

另外，镜像架构升级后，增加的服务器与硬盘缺乏和原有服务器与硬盘阵列的联系。从图3.2中可以明显看出，原有的服务器与硬盘阵列A无法调用增加的服务器与硬盘阵列B中的节目，同样B也无法调用A中的节目。要想避免上述问题发生，硬盘阵列A的节目还要在B的主、备硬盘阵列上分别作备份，这样系统的效率大大减少，换句话说，这就是升级性低。
网络也是系统升级需要考虑的一个问题，合理的网络架构才会有好的升级性。
SAN共享式的网络结构是通过中心交换设备把网络上的共享存储体与I/O通道连接起来，系统需要一个文件管理服务器来管理整个网络。交换机和网络传输介质的类型会影响SAN的网络性能。用户在升级时，应首先考虑交换机和网络传输介质。由于交换机和网络传输介质的带宽是有限的，所以网络升级会受到限制。另外，SAN的网络管理软件规划网络中的站点的最大数量和硬盘吞吐与调度平衡，而这些都有它的上限，熟悉非线性编辑SAN网络的技术人员都非常清楚这一问题。
SAN架构的另一个问题是，在网络结构中引入了多个单一崩溃点，降低了安全系数，所以，交换机和文件管理服务器也需要冗余备份，这也使得系统复杂、难于升级。
SeaChange的BMC就是建构在一个好的网络结构的成功例子，因此有利于它的升级性。SeaChange的BMC采用SeaNet网络协议，为点对点全连接的网络拓扑，由于采用了全连接，因此网络中任何一个节点的网络带宽是独享的。同时，采用了点对点全连接后，网络带宽利用率可达90%。由于采用了上述的网络架构，BMC具有网络带宽可以按需增加—升级性好的优点。BMC每增加一个节点，相应的总节点带宽得到增加。例如，采用双绞线作为网络介质，有三个点对点双向互连的网络其理论带宽值为600 Mb/s，当节点增加到4个时，网络的理论带宽为1200 Mb/s，如此类推。因此，一个好的网络结构，是系统网络升级性良好的前提。
通过上面的例子，我们可以看出，整个系统的升级性取决于系统的设计思路。具有好的升级性，需要系统有一个合理的架构，这是用户在选购视频服务器时需要考虑的。
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系统稳定性
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系统的稳定性是由多方面因素来决定的，下面一些因素尤为重要：存储系统的备份方式；I/O板卡、电源、散热系统等硬件的备份的稳定性及其冗余度；系统是否采用了负载均衡技术，另外还要考虑播出软件对系统应急的控制方式等。
对于硬件，如：电源、散热系统等，大多数服务器的做法是通过增加冗余度来保证安全性，所以各个厂家的产品没有太大的差别，这里不再过多论述。
决定系统是否稳定的另一个重要因素是，服务器是否具有很好的负载均衡技术。负载均衡技术早已在IT行业里得到广泛应用，而且是影响稳定性的一个重要因素。而对这方面，视频行业还没有足够的重视。
所谓负载均衡，是指系统的各个处理单元均衡地分担服务请求。一个具有负载均衡技术的服务器可以提高系统的稳定性，保证系统资源的平均利用率，提高系统的工作效率。
采用主备镜像系统的视频服务器，主备系统互为备份，它们之间的负载是人为设定的，不能由系统自动调节。同时，如果任何一个服务器小到部件级的硬件出现问题，负载马上不均衡，很显然，这种架构缺乏负载均衡的考虑。
接下来，我们再看一看采用SAN方案的共享存储结构。SAN架构由多个硬盘阵列组成视频服务器，所有硬盘阵列分担每个服务请求，因此，提高了系统的吞吐带宽，具有一定的负载均衡能力。但是，SAN架构中，当一个硬盘阵列组发生故障，整个系统将无法工作（除非已镜像），因此它的负载均衡能力十分有限。
在网络方面，SAN共享存储方案一般采用中央交换机。虽然，交换机可以提高网络数据处理能力，但所有的请求都集中到交换机，造成系统瓶颈，影响系统的稳定性。

采用NAS的BMC使用了点对点全连接的网络结构，它将存储系统、I/O设备、文件管理以及网络带宽均衡地分布到各个节点，由于这种网络架构，BMC可以自动分配负载，即便系统某个节点的部分硬件发生问题，甚至整个节点发生故障，其他的节点都可以通过网络，自动均衡分担对损坏节点的服务请求。BMC负载均衡的系统架构还体现在对视频数据的调度上。例如：当一个系统要存储一个视频片段时，BMC会把片断均匀分散到各个节点，而不是集中到某个节点，这种并行处理方式减低了单个节点的负载，大大提高了系统的稳定性。当系统通过某个通道输出视频节目时，BMC同样采用并行处理的方式，由各个节点均衡地向输出通道提供所需数据（图4 ）。SeaChange的BMC，由于采用了负载均衡结构以及其独特的I/O板卡设计，服务器在达到极限码流输入数目时候，系统资源消耗不到10%。总的来说，BMC采用的结构就是一个负载均衡的系统结构，让BMC拥有很高的系统稳定性。

系统的稳定性是由多方面因素来决定的，负载均衡是一重点。通过上述比较，我们可以看出：负载均衡同样是通过系统合理的结构设计来实现的。
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一个平台多用性
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现今，电视台都在向数字化方向改造，高清晰度电视也是数字化技术的热点。因此，如果视频服务器兼容对标清电视和高清电视的播出，则用户的投资会得到更有效的保护。
目前有不少服务器宣称可以支持高清播出，但是很少有正式的产品。安达斯集团在2001年的BIRTV上展示了SeaChange的BMC视频服务器，该产品通过增加高清专用I/O插件提供在同一平台上实现高清、标清播出等多种应用。由于采用了这种架构，因此系统可以方便地实现从标清播出到高清播出的升级，或者在过渡时期同时提供高清与标清的播出。
另外，IP数据交换也是一个新兴的手段。由于行业差别的原因，大多数视频服务器设计者，一开始就没有很好地专注视频服务器平台对IP数据交换、输出支持的问题，而只是简单的把IP数据交换、输出功能交给服务器的CPU和普通的网络设备来实现。这样导致了服务器对IP应用支持不够，大大影响IP数据的吞吐量。相反，SeaChange BMC对IP应用提供了有力的支持。SeaChange的视频服务器通过安装多个专门设计的IP数据处理板卡，提供专有服务，从而极大地降低了IP应用对系统资源的占用率，并提供了稳定高效的IP数据吞吐带宽。这样，购买服务器的运营商可以方便地向用户提供更多的经营模式，实现一个平台多种应用。
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总结
本文中，我们提出了评估视频服务器需要考虑的5个问题，它们涉及了视频服务器的存储方式、容错方式、网络结构、升级性能以及一平台多用性。以上几点都是与系统的结构密不可分的，例如采用了RAID平方的存储系统有着更高的安全性以及升级性。再如，采用SeaNet协议的BMC具有了负载均衡和良好的网络带宽利用率。在本文中我们一再提到系统结构这个概念，我们认为，系统结构的合理性是选购产品的一个主题，它直接影响视频服务器各方面的性能。

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