【虚拟存储技术在数字视频网络中的应用】 虚拟存储技术

  摘 要:文章简要讲述了虚拟存储技术的的定义、发展和其在数字视频中的应用。   关键词:虚拟存储技术 容量 存储网络 数字视频网络      随着围绕数字化、网络化开展的各种多媒体处理业务的不断增加,存储系统网络平台已经成为一个核心平台,同时各种应用对平台的要求也越来越高,不光是在存储容量上,还包括数据访问性能、数据传输性能、数据管理能力、存储扩展能力等等多个方面。可以说,存储网络平台的综合性能的优劣,将直接影响到整个系统的正常运行。为达到这些要求,一种新兴的技术正越来越受到大家的关注,即虚拟存储技术。
  虚拟化技术是随着计算机技术的发展而发展起来的,最早是始于上世纪70年代。由于当时的存储容量,特别是内存容量成本非常高、容量也很小,对于大型应用程序或多程序应用就受到了很大的限制。为了克服这样的限制,人们就采用了虚拟存储的技术,最典型的应用就是虚拟内存技术。随着计算机技术以及相关信息处理技术的不断发展,人们对存储的需求越来越大。这样的需求刺激了各种新技术的出现,比如磁盘性能越来越好、容量越来越大。但是在大量的大中型信息处理系统中,单个磁盘不能满足需要,这样的情况下存储虚拟化技术就发展起来了。在这个发展过程中也由几个阶段和几种应用。首先是磁盘条带集(RAID,可带容错)技术,将多个物理磁盘通过一定的逻辑关系集合起来,成为一个大容量的虚拟磁盘。而随着数据量不断增加和对数据可用性要求的不断提高,又一种新的存储技术应运而生,那就是存储区域网络(SAN)技术。SAN的广域化则旨在将存储设备实现成为一种公用设施,任何人员、任何主机都可以随时随地获取各自想要的数据。目前讨论比较多的包括iSCSI、FC Over IP等技术,由于一些相关的标准还没有最终确定,但是存储设备公用化、存储网络广域化是一个不可逆转的潮流。
  
  一、虚拟存储的概念
  
  所谓虚拟存储,就是把多个存储介质模块(如硬盘、RAID)通过一定的手段集中管理起来,所有的存储模块在一个存储池(Storage Pool)中得到统一管理,从主机和工作站的角度,看到就不是多个硬盘,而是一个分区或者卷,就好像是一个超大容量(如1T以上)的硬盘。这种可以将多种、多个存储设备统一管理起来,为使用者提供大容量、高数据传输性能的存储系统,就称之为虚拟存储。
  
  二、虚拟存储在数字视频网络中的应用
  
  数字视频网络对广播电视行业来说已经不是一个陌生的概念了,由于它在广播电视技术数字化进程中起到了重要的作用,国内各级电视台对其给予极大的关注,并且开始构造和应用这类系统,在数字视频网的概念中完全打破了以往一台录象机、一个编辑系统、一套播出系统的传统结构,而代之以上载工作站、编辑制作工作站、播出工作站及节目存储工作站的流程,便于操作和管理。节目上载、节目编辑、节目播出在不同功能的工作站上完成,可成倍提高工作效率。同时,由于采用非线性编辑系统,除了采集时的压缩损失外,信号在制作、播出过程中不再有任何损失,节目的技术质量将大大提高。
  在现有的视频网络系统中,虽然电脑的主频、网络的传输速率以及交换设备的性能已经可以满足绝大多数应用的要求,但其中存储设备的访问带宽问题成为了系统的一个主要性能瓶颈。视频编辑、制作具有数据量存储大、码流高、实时性强、安全性重要等特点。这就要求应用于视频领域的存储技术和产品必须具有足够的带宽并且稳定性要好。
  在单机应用时,为了保证一台编辑站点有足够的数据带宽,SCSI技术、本地独立磁盘冗余阵例RAID(Redundant Array of Independent Disks)技术(包括软件和硬件)被广泛应用,它通过把若干个SCSI硬盘加上控制器组成一个大容量、快速响应、高可靠性的存储子系统,从用户看可作为一个逻辑盘或者虚拟盘,从而大大提高了数据传输率和存储容量,同时利用纠错技术提高了存储的可靠性,并可满足带宽要求。
  随着节目制作需求的发展,要求2―3台站点共享编辑数据。这时可利用SCSI网络技术实现这一要求。几台编辑站点均配置高性能的SCSI适配器,连接至共享的SCSI磁盘阵列,既可以实现几个站点共享数据,又可以保证每一台单机的工作带宽。
  光纤通道技术的成熟应用对视频网络的发展具有里程碑的意义,从此主机与共享存储设备之间的连接距离限制从几米、十几米,扩展到几百米、几千米,再配合光纤通道交换设备,网络规模得到几倍、十几倍的扩充。这时候的FC(Fibre Channel光纤通道)磁盘阵列――RAID容错技术,相对SCSI的高带宽、大容量,成为视频网络中的核心存储设备。
  随着电视台规模的发展,全台级大规模视频网络的应用被提出。在这种需求下,就必须将更先进的存储技术与产品引入视频领域。存储区域网(SAN)的发展目前正处于全速上升期,各种概念层出不穷,其中具有划时代意义的是虚拟存储概念的提出。相对于传统的交换机加RAID阵列,主机通过硬件层直接访问阵列中的硬盘的SAN结构,虚拟存储的定位是将数据存储功能从实际的、物理的数据存取过程中抽象出来,使普通用户在访问数据时不必关心具体的存储设备的配置参数、物理位置及容量,从而简化用户和系统管理人员的工作难度。

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