視頻服務器的存儲結構
大的流媒體服務系統(tǒng)應具備1,000~10,000小時的節(jié)目存儲量，某些應用，如nCUBE公司最近推出個人錄像機（PVR）服務，則要求服務器能達到100，000小時存儲能力，若系統(tǒng)容量為100,000小時，不考慮差錯控制產生的存儲開銷，采用MPEG-2方式以3M流存儲，則凈存儲數(shù)據為140TB ，這是相當大的數(shù)據量，截止到2001年6月，還沒有一家數(shù)據存儲廠商能解決如此海量的數(shù)據存儲問題。這也說明了超大規(guī)模流媒體應用也將帶動數(shù)據存儲技術向前迅猛發(fā)展。
對于數(shù)據存儲問題的解決，有兩種可選的方式：分布存儲方式和集中存儲方式，以下分別介紹。
數(shù)據分布式存儲方式
流媒體數(shù)據分布式存儲是采用磁盤陣列在多個節(jié)點間分布的方式來存儲媒體數(shù)據，如圖7所示，由于節(jié)點之間可以通過互連I/O來進行相互通信，因此，這些磁盤陣列中存儲的數(shù)據從物理上來看雖然掛接在某個特定的節(jié)點，但是對所有的節(jié)點來說，這些數(shù)據都是可以訪問的，也就是說，數(shù)據是可以完全共享的。在邏輯上，系統(tǒng)通過數(shù)據管理屏蔽層的實現(xiàn)，整個系統(tǒng)的所有媒體數(shù)據存儲設備就相當于一個巨大的存儲池，這就是單一存儲映像（Single Storage Image）的技術。
圖1.7：分布式數(shù)據存儲模型
可以看到，圖1.7給出的視頻服務器就是采用的這種方式，這種方式的視頻服務器由于采用了緊耦合節(jié)點互連方式，內部高速互聯(lián)網絡具有很高的帶寬，可以實現(xiàn)對遠程節(jié)點的數(shù)據進行直接存取和訪問，所有的數(shù)據對所有的節(jié)點來說都是可以訪問的，因此，可以實現(xiàn)所有的節(jié)點可以“同時”訪問同一數(shù)據內容。
集中式數(shù)據存儲方式
流媒體數(shù)據集中存儲是將現(xiàn)有的SAN或NAS系統(tǒng)作為視頻服務器的存儲部分，如圖1.8所示的系統(tǒng)采用SAN作為存儲方案，和圖1.7不一樣，每個節(jié)點可以通過FC交換機直接訪問所有的數(shù)據而不需要經過其它節(jié)點，因此，所有的數(shù)據對所有的節(jié)點來說已經是共享的了，數(shù)據的讀取可以不通過節(jié)點之間的內部高速互聯(lián)網絡，但是對所有的節(jié)點來說，這種數(shù)據共享必須是公平的，為了達到這一目的，必須采用一種均衡機制（如鎖機制、分時方式等）來協(xié)調節(jié)點對存儲設備的訪問。這種方式的好處就是可以將節(jié)點從數(shù)據存儲管理的負擔中解脫出來，實現(xiàn)數(shù)據處理和數(shù)據存儲的分離，同時對節(jié)點間的內部通信帶寬可以不需要占用。
圖1.8：集中式存儲模型
目前基于這種結構的視頻服務器也有相應的產品，或者提供了對這種存儲方式的支持，從網絡吞吐型應用的特性上說，采用這種方式的視頻服務器體系結構更加合理，這種結構的好處就是系統(tǒng)可以在線升級和加入新的存儲設備。但由于運營級視頻服務是網絡吞吐型應用，對帶寬的要求很高，因此要求存儲系統(tǒng)有很高的吞吐性能（100GB/s），而目前單個大型存儲系統(tǒng)的帶寬標稱值一般為1.6GB,3.2GB（16或32個FC通道），這對大型運營級視頻服務器來說遠遠不夠，如果非要這樣做，還必須增加FC交換機，并掛接多個分布式的RAID存儲子系統(tǒng)，但這樣問題又暴露出來了，數(shù)據又出現(xiàn)了共享問題。最要命的是，由于FC設備的價格原因，這樣做代價很高。因此，目前少有大型視頻服務器采用這種存儲結構。
存儲還可以采用NAS方式，由于NAS技術用于視頻應用還不夠成熟，目前還沒有視頻服務器采用，這里就不再介紹
數(shù)據存儲帶寬問題
對于視頻服務器來說，數(shù)據存儲得帶寬是一個很重要的指標，由于目前節(jié)點內部的內存和互連I/O帶寬已經不再是瓶頸，目前的技術均可以達到1~2GB/s，而目前計算機的網絡I/O和存儲I/O接口的帶寬一般都在1Gbps以內。因此視頻服務器的吞吐性能主要取決于存儲I/O和網絡接口速率，集中式存儲和分布式存儲有著對數(shù)據的不同的訪問方式：
對于分布式存儲訪問，其系統(tǒng)內數(shù)據的處理路徑如下：
讀取數(shù)據路徑：節(jié)點（請求）->中轉節(jié)點（路由）->存儲設備 #p#page_title#e#
輸出數(shù)據路徑：存儲設備->中轉節(jié)點（路由）->節(jié)點（處理）->網絡接口（輸出）
對于集中式存儲訪問，其系統(tǒng)內數(shù)據的處理路徑如下：
讀取數(shù)據路徑：節(jié)點（請求）->FC交換->存儲設備
輸出數(shù)據路徑：存儲設備->FC交換->節(jié)點（處理）->網絡接口（輸出）
從數(shù)據的搬移路徑可以看出，無論是分布式存儲還是集中是存儲，必須保證存儲I/O的速度遠遠大于網絡接口I/O的速度，即消除存儲瓶頸，才能使網絡接口以全速向外吐出數(shù)據。從經驗來看，存儲I/O速度的標稱值必須配置成網絡I/O接口速度的3倍以上。如配置2塊100M網卡，則應該配置一個80MB/s的U2SCSI或100MB/s的FC存儲接口。如nCUBE公司的視頻服務器n4每個節(jié)點的輸出能力為500Mbps，對應的每節(jié)點存儲I/O配置了4條80MB/s的U2SCSI總線。
媒體數(shù)據存儲技術
媒體數(shù)據的存儲主要用到了數(shù)據分條（Striping）和校驗(parity)技術。數(shù)據校驗和分條是實現(xiàn)各種RAID技術的基礎，其基本原理可簡單描述如下：若采用n個stripe存儲數(shù)據，則存儲方法為，每存儲n-1 個stripe，就生成一個stripe存放前n-1個stripe的校驗（parity）數(shù)據，如此循環(huán)往復，如圖1.9：
圖 1.9：數(shù)據分條方式
計算校驗（parity）的算法如下：
parity = stripe1⊕stripe2⊕stripe3⊕... ⊕stripe(n-1)
其中“⊕”是邏輯異或（XOR）運算、或稱為模2加運算
若發(fā)生數(shù)據差錯，如stripe3發(fā)生錯誤或無法讀取，則用同樣的算法來恢復：
stripe3 = stripe1⊕stripe2⊕stripe4⊕... ⊕stripe(n-1)⊕parity
對于校驗除了XOR操作之外，還有其它的新技術，這里不再介紹。
stripe技術是數(shù)據分布式存儲技術的基礎,可以采用硬件方式，也可以采用軟件方式實現(xiàn)，將一個大的文件均勻分條以后，就可以將其均勻的存放到到所有的存儲設備中。
