SAN通信网络应该是一个无路由的私有网络,只能由连接到SAN文件系统的服务器进行访问。请考虑下述原理:
互联所有的服务器,这些服务器共享没有路由的私有网络中的SAN文件系统。SAN文件系统服务器应该通过1 000baseT连接到该网络上。
在设计内容管理系统通信网络时,了解服务器所能提供的应用程序是很重要的。某些应用主要要求的是处理能力,提供这样应用的服务器将作为计算节点,而不用它通过网络传送海量数据。对这些服务器,不需要为网络接口做特殊的配置,标准的100baseT连接就足够了。其他的应用还有:视频服务器、关键帧服务器、Web服务或传输服务、传送海量数据给客户或在存储系统间迁移海量数据。在这里,应该考虑配置1 000baseT网络接口的主机服务器。
在设计良好的系统中,迁移海量数据的服务器也要连接到SAN上,因为SAN是海量数据存储的地方。因此,可以应用下面的基本规则:
不迁移海量数据的服务器没有必要连接到SAN上,通过快速以太网将这些服务器连接到内容管理系统通信网上就已经足够了。迁移海量数据的服务器应该被连接到SAN上,这些服务器应该通过GB以太网连接到内容管理系统通信网络上。
除了服务器,其他那些需要一定服务质量的硬件组件也要连接到网络上。例如实时编码器、显示系统或要求确保最小传输率的系统。这些种类的系统要求网络上有一个最低限度的带宽。通常通过私有的点到点的连接或通过V-LAN连接这样的系统是明智的选择。
当一个组件必须连接到一个要求有最低限度带宽的内容管理系统上时,只要可行就要考虑采用私有连接。
除了这些IT连接,内容管理系统可能也包括演播室连接如串行数字接口(Serial Digital Interface, SDI)和串行数据传输接口(Serial Data Transport Interface,SDTI)连接。这些点到点的连接用于连接演播室设备,如NLE和播出服务器,许多这样的设备都配有IT和广播通信连接。根据设置的不同,内容管理系统可能要通过这些不同的通道协调通信。
7.1.3.5隔离的接口
广播和媒体制作系统在涉及到实时性能或具体领域的接口时通常会有特殊的需求。另外,整合专有系统如遗留数据库可能需要定制的接口。
为了能从基于IT的基础结构中更多受益,重要的是要尽可能地避免使用专门领域的技术或支持专门领域的接口。然而在很多情况下,内容管理系统是广播和IT界的桥梁,因此需要提供某种功能将两者统一起来。一种选择就是将所需要的接口隔离出来,在具体的系统组件上实现接口的功能。然后通过内容管理系统基础结构即所谓的接口服务器系统来分别完成这些功能。
接口服务器的一个范例是磁盘记录器或视频服务器。专业磁盘记录器是一种广播设备,典型的有SDI和AES/EBU输入和输出端口,支持LTC和VITC时码,允许通过RS-422连接器和标准设备控制协议进行外部控制,它是帧准确的,能实时操作。然而,磁盘记录器也有许多IT设备的特征。例如,它在内置硬盘上记录,并从内置硬盘中播放,将素材存储在这些磁盘上作为文件,而且,它有标准的IT连接允许文件传输(通常通过GB以太网或光纤通道)。因此,这样的磁盘记录器能被用来作为接口服务器,连接基于IT的内容管理系统和用于控制生产和传送环境的广播技术。以一种类似的方式,连接到其他系统的接口可在专门的接口服务器上分隔出来,该接口服务器形成了在内容管理系统和其他系统之间的网关。
只要可能,可利用接口服务器作为内容管理系统和其他系统之间的网关来隔离专门领域的接口。7.2存储系统
近年来,存储系统已经得到了很大的提升,人们已经设计出了许多方法来构建、组织和访问物理存储设备(即磁盘空间和相关的存储媒体)。最初,这些系统主要被放置在可存储大量结构化数据且可靠、安全(如保险和金融数据,科学的应用程序和安全系统)的存储地方。因此,可靠性和安全问题是这些系统首要关注的。这些存储系统在网络环境下的使用和用于多媒体内容的管理是近些年才开始的,在此需求稍微有些不同。除了可靠性和安全性,时间、带宽和吞吐量也至关重要,这是由于数据和操作种类所决定的。为了检索多种生产质量的视频文件(存储MPEG-2或基于DV的格式最高到50Mb/s),高的负载要放置在存储系统的I/O接口上。理想的情况是,检索文件也能比实时的更快,因此,系统的I/O吞吐量没有一个真正的上限。
在考虑内容管理系统的不同存储选项时,要考虑到这些需求。除了其操作特征要能被容易地整合到系统体系结构中,内容管理系统的基础结构也是评估具体项目中的存储子系统合适与否的重要标准。
7.2.1服务器附加存储(SAS)
过去,以服务器为中心的体系结构曾经是主要的IT基础结构。这种方式的最大缺点是存储系统取决于服务器的操作系统,服务器也要对文件的处理负责。在这种结构中,服务器是作为主控的,而相关的存储系统处于从属的状态,即服务器附加存储(SAS),多种用途的服务器必须同时完成许多任务。
应用程序、执行数据库的读/写操作、提供文件和印刷服务、执行通信任务和数据整合检查等。客户对数据的需求要和服务器提供的其他服务竞争。随着连接客户数量的增加,服务器响应的时间相应减少。而且,服务器和存储设备直接的相互连接要受到连接长度和低带宽的限制。局域网(如令牌环网、FDDI或以太网)会使操作系统忙于通信任务。现今的技术发展和经济需求已经使得SAS过时了。目前,SAS主要用于操作系统的安装,或者用于安装本地应用程序。它们作为与内容存储相关的平台可用于较小单元的范围内(如在部门水平上的内容服务器)。在这种情况下,SAS能提供低成本的存储转换到大规模的存储解决方案,因为它们能被较容易地整合到较大的内容管理系统基础结构中去。
7.2.2网络附加存储(NAS)
随着应用服务器数量的增长和LAN连接的工作站的动态增长,网络服务已经变得越来越重要了。为此,人们开发出了与LAN相关的磁盘组的特殊服务器,它们被称为网络附加存储(NAS),是为诸如文件服务和数据库管理这类任务专门优化设计的。因此,存储和文件管理是独立于其他服务器任务的,其他服务器任务仍然是用“传统”服务器来完成的。
NAS背后的基本思想是以文件为中心的IT范例。它定义了一个专门的文件服务器作为在LAN内拥有文件和数据的NAS应用设备,它是在文件水平的I/O命令基础上操作的。NAS设备可被作为LAN中的即插即放的共享设备来安装,而没有对应用服务器的停播和重新启动的要求。将一个NAS引入到操作中,只需要分配一个IP地址,并且通过设置权限控制和访问参数让LAN识别NAS。方便的文件共享协议如网络文件系统(Network File System, NFS)或公共网络文件系统(Common Internet File System, CIFS)允许不同种类的NT和UNIX客户间的文件共享。因此,NAS可直接从文件水平的客户机而不是通信水平的客户机访问,即允许在内容管理系统中使用不同的客户系统。注意,这些客户机可以是运行视频分析服务或素材管理器模块等服务的机器,如缓存服务器或归档传输服务器等,可以为每个服务选择最适合的操作系统,而不用考虑NAS的存储子系统。
NAS是基于多层网络的,它使用了网络协议。客户机传输文件水平的I/O命令通过LAN使用TCP/IP或IXP协议传输到服务器。TCP/IP是基于承认数据接收的通信协议的,因此提供有确认的数据传输。IP负责通过网络的路由数据,而TCP为数据安全提供控制机制。
在内容管理系统的环境中,这种方式也有一些缺点。对于视频流的持续高数据率的需求,LAN的带宽很快就会出现瓶颈。而且,NAS在QoS的传输优先权、路由可靠性、安全水平和执行过程中遇到了一些局限性。这是由于TCP/IP最初并没有优化,也没有考虑存储应用的特殊需求,如大型数据文件或连续媒体所要求的传输。将数据分别放到小的IP包和LAN中所带来的高访问量(来自于大量的客户机)会导致延迟和执行效率的降低。在应用方面,NAS已达到了它的执行极限,而SAN能提供一种更易于升级和灵活的解决方案。
7.2.3存域网(SAN)
SAN是一种专门的高速存储网络,大的数据容量可在不同种类的服务器和存储系统中高速传输。SAN是最新的存储技术,已达到了成熟的水平,完全可以将它们应用于行业和商业中。
SAN基础结构是基于标准的光纤通道多层网络体系结构,它支持多种传输协议,具有可转换的光纤通道网络和为各种连接距离优化的服务类型。由于SAN使用单独的网络,客户机和应用程序服务器(一般用于LAN)间的各种冲突都可避免。基于光纤通道的SAN结合了高速I/O通道和远距离通用网络连接的优点。第一代光纤通道提供了100Mb/s的带宽,这相当于大约3个SDI流(每个大约有270Mb/s)。最近,下一代光纤通道设备的可用带宽已经被增加到了200Mb/s。
比较SAN和SAS,SAN通过共同分担和资源共享提供了实质的节约潜力,如SAN允许由多个服务器或应用程序提供更少的、更有效的存储系统的开发。与NAS体系结构相比(它以LAN协议和文件水平的I/O为中心),SAN体系结构以数据为中心,依赖于数据访问模块I/O的通道协议。
SAN的硬件结构包括3级:
·第1级:服务器和客户机系统。
·第2级:SAN的结构,包括网关、路由器、集线器和转换开关。
·第3级:存储设备,如硬盘、磁带和磁带管理系统。
所有SAN的组件都通过光缆相互连接,在不同组件之间提供灵活的通信路径,即服务器到服务器、服务器到存储设备和存储设备到存储设备的通信。
每个设备都通过唯一的ID,即所谓的世界范围端口号(World Wide Port Number, WWPN)进行标识;存储设备也可以提供细分有效的存储,为这些部分分配逻辑单元号(Logical Unit Number, LUN)。对不同的访问设备(也就是不同的用户)要授予区别的访问权限。通过对WWPN和LUN授权访问或拒绝访问,能够配置设备之间的访问关系。
SAN为通信提供了新的选择。取决于所用光缆的类型,SAN可以覆盖大约80公里的范围(大学或城市覆盖范围)。
许多现代存储设备都配备了光纤通道连接,因此很容易整合到SAN体系结构中。传统的基于SCSI的存储系统能通过使用现存的SCSI-SAN结构转换器整合到SAN中。
服务器和存储系统通过SAN相互连接会有许多优点。例如SAN提供的高带宽能确保QoS和非模块访问。安全操作和高有效性通过容错得到了保证,多路径是SAN的核心特征。还有,SAN在涉及不同距离互联时具有可升级性和灵活性。
企业水平的SAN的核心是基于光纤通道的转换开关及相似结构的连接。因此,SAN的体系结构很适合在线交易,如大型数据库、视频应用和流数据中的大容量数据传输。在这种情况下,要注意执行的参数,NAS和SAN的单个体系结构要为特殊的需求进行优化。实际上,它们是相似的而不是相互竞争的。
基于这样一种光纤通道的硬件体系结构,大量不同的应用可以被实现和支持,如磁带和磁盘系统的共同分担和资源共享。另外,还有用于备份和存档(包括远程镜像)的LAN-free/sever-free应用、高可用性的集群,以及NT/UNIX和SAN之间的数据共享。
7.2.3.1SAN管理
SAN管理通过统一的图形用户界面(Graphical User Interface, GUI)对所有地理分散的组件和互联组件提供集中控制和管理。SAN中的状态信息应该通过标准协议提供,如简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol, SNMP),可以按照SAN的拓扑结构进行可视化显示。
在SAN系统中,错误信息、警告和用户自定义的错误都要被显示出来,以便采取合适的行动。SAN管理方案必须允许对不同供应商提供的SAN组件进行监控和重新配置。不同供应商的不同种类的存储系统的磁盘管理选项应该被包含在LUN的管理中。而且,基于策略的文件系统的监控应该被支持,当超过某个阀值时,能够自动分配附加的LUN。
7.2.3.2基于SAN的备份
传统的C/S环境中的备份可通过以下4个步骤完成:
·执行目标服务器和要备份的源服务器之间的元数据交换。
·从磁盘中读取用户的数据传输到源服务器。
·通过LAN将数据从源服务器传输到目标服务器。
·保证连接到服务器的带库系统中的用户数据的安全性。
SAN的执行提供了一个更加有效的解决方案。开始的2步是按上面所描述的那样执行的,但数据接下来就通过高容量、高速度的SAN连接直接从服务器迁移到存储设备中。因此,步骤3就去掉了,用户数据在单独的系统中传输。这里,可考虑2种选择,即LAN-free的备份和sever-free的备份。在前面的情况中,数据不再通过网络传输,它通过源设备经由SAN结构传输,在那里再通过SAN结构传到备份设备。在sever-free的备份中,数据直接从源设备传到备份设备。在这2种情况下,备份过程的管理存在于网络中的任何服务器上。