基于分布式存儲(chǔ)的超融合制播網(wǎng)

1、基于分布式存儲(chǔ)的超融合制播網(wǎng)2018年11月 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 非編制播網(wǎng)使用現(xiàn)狀 4 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 基于分布式存儲(chǔ)的超融合基礎(chǔ)架構(gòu)發(fā)展趨勢(shì) 5 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 超融合基礎(chǔ)架構(gòu)在非編制播網(wǎng)內(nèi)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì) 6 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 超融合平臺(tái)針對(duì)現(xiàn)有制播網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)支撐 9 HYPERLINK l bookmark1

2、0 o Current Document 采用超融合基礎(chǔ)架構(gòu)優(yōu)勢(shì)總結(jié) 10引言當(dāng)前，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，廣播 電視媒體融合發(fā)展面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 在節(jié)目制作領(lǐng)域，電視臺(tái)在加快推進(jìn)節(jié) 目制作數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，越來(lái)越多地采用超融合、云計(jì)算等技術(shù)，對(duì)“采、 編、播、存、用”進(jìn)行流程集約化、數(shù)字化、智能化改造，形成網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制作 的“超融合基礎(chǔ)架構(gòu)”制作模式，為大幅度提高節(jié)目制作效率、降低制作成本、 提升服務(wù)能力、加快廣播電視業(yè)態(tài)創(chuàng)新提供了全新的技術(shù)模式。廣電領(lǐng)域節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)對(duì) IT部門(mén)的要求越來(lái)越高，尤其高清、 2K、甚至4K制作需要更為快速

3、的提供所需要的能力。 目前我臺(tái)嘉麗購(gòu)節(jié)目制播 系統(tǒng)還是基于原始的硬件設(shè)備，未來(lái)升級(jí)維護(hù)都需要不斷采購(gòu)新的服務(wù)器、存儲(chǔ)、 工作站、交換設(shè)備等通用IT設(shè)備，不但會(huì)增加采購(gòu)成本和運(yùn)作成本。在這種情況下，超融合虛擬化技術(shù)就體現(xiàn)了整合的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)嘉麗購(gòu)現(xiàn)有的 業(yè)務(wù)，超融合虛擬化技術(shù)從基礎(chǔ)架構(gòu)層面獲得了原先單機(jī)系統(tǒng)無(wú)法想象的功能， 大大提高了業(yè)務(wù)連續(xù)性的級(jí)別，降低了故障率、減少了系統(tǒng)宕機(jī)的時(shí)間。從服務(wù)器的角度來(lái)看，虛擬化技術(shù)讓每臺(tái)設(shè)備都能支撐多套操作系統(tǒng)，應(yīng)用 于不同業(yè)務(wù)，最大化利用率，降低了服務(wù)器數(shù)量。從存儲(chǔ)的角度來(lái)看，超融合虛 擬化技術(shù)底層是分布式存儲(chǔ)，可采用萬(wàn)兆單網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，整合磁盤(pán)設(shè)備，并讓多個(gè) 服

4、務(wù)器共享磁盤(pán)設(shè)備，從而提高了磁盤(pán)的使用效率。非編制播網(wǎng)使用現(xiàn)狀嘉麗購(gòu)的非編制播網(wǎng)現(xiàn)狀如下（圖1）所示，目前的非線(xiàn)編輯制播網(wǎng)中部署 有非編工作站、管理工作站、采集工作站、回收工作站、外來(lái)素材轉(zhuǎn)碼工作站、 轉(zhuǎn)碼服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、播出服務(wù)器、播出遷移控制機(jī)、MDC元數(shù)據(jù)服務(wù)器、調(diào)度轉(zhuǎn)碼服務(wù)器、FC光纖交換機(jī)、以太交換機(jī)等，以上設(shè)備多數(shù)為傳統(tǒng)IT產(chǎn)品， 卻來(lái)自于不同的IT廠(chǎng)商。部分產(chǎn)品已經(jīng)接近使用年限，備品備件問(wèn)題凸顯，IT基礎(chǔ)設(shè)備在日常使用的過(guò)程中主要存在以下問(wèn)題：蘋(píng)果非線(xiàn)性制海網(wǎng)（圖1）1、資源利用率低，配置不均；現(xiàn)有系統(tǒng)中的設(shè)備類(lèi)型、設(shè)備品牌和實(shí)現(xiàn)技術(shù) 等都各自獨(dú)立，造成有的設(shè)備利用率低，有的設(shè)

5、備計(jì)算資源匱乏，卻不能 相互調(diào)用資源。IT計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源不能充分利用；2、維護(hù)能力差，由于現(xiàn)有的設(shè)備已經(jīng)逐步達(dá)到使用年限，有些設(shè)備的備件已 經(jīng)停產(chǎn)，在后期維護(hù)上，每種設(shè)備都需要各自對(duì)應(yīng)的廠(chǎng)商技術(shù)人員進(jìn)行維 護(hù)，備品備件已經(jīng)停產(chǎn)，造成一些潛在的安全隱患。3、目前的制作子系統(tǒng)采用元數(shù)據(jù)與媒體文件分開(kāi)的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)CSAN網(wǎng)絡(luò)或千兆網(wǎng)絡(luò)任何一個(gè)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響正常使用，目前需要維護(hù)兩種類(lèi)型的 網(wǎng)絡(luò)，使得人力物力成本等投入過(guò)高。4、擴(kuò)展能力差，高清已經(jīng)成為主流，4K已經(jīng)成為未來(lái)的發(fā)展方向，現(xiàn)有制播 網(wǎng)系統(tǒng)中的服務(wù)器處理能力、存儲(chǔ)能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬都不能滿(mǎn)足非編制作、 播出的需求，現(xiàn)有設(shè)備擴(kuò)展升級(jí)比較困

6、難?；诜植际酱鎯?chǔ)的超融合基礎(chǔ)架構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)放眼國(guó)內(nèi)外廣播電視業(yè)務(wù)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的多家廠(chǎng)商產(chǎn)品組網(wǎng)的架構(gòu)已經(jīng)無(wú)法有 效面對(duì)未來(lái)非編制播網(wǎng)方便迅速部署、IT資源靈活調(diào)度、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展升級(jí)、維護(hù) 的需求，急需一個(gè)針對(duì)基礎(chǔ)架構(gòu)的變革。以虛祖資源為中心現(xiàn)用蹄制搐鬧各IT廠(chǎng)商設(shè)備加島VM集中運(yùn)維管理田冠化MOC虛用化 |營(yíng)理平臺(tái)存麻 店驍化DAS/NA&/SAN/ 箕享存祥虛強(qiáng)化非娓工作站網(wǎng)珞萬(wàn)）建網(wǎng)三隔制播網(wǎng)基觥設(shè)施環(huán)境圖2經(jīng)過(guò)的調(diào)研和考察，基于分布式存儲(chǔ)的超融合全新IT基礎(chǔ)架構(gòu)能夠有效的支撐 我們非編制播系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展需要。如上（圖2）所示：它指的是基于分布式存儲(chǔ)， 利用超融合虛擬化技術(shù)，將多部通用的x86存儲(chǔ)

7、服務(wù)器融合，對(duì)外同時(shí)提供計(jì)算、 網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)的功能。三、 超融合基礎(chǔ)架構(gòu)在非編制播網(wǎng)內(nèi)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)采用基于分布式存儲(chǔ)的超融合制播網(wǎng)具有以下天生的優(yōu)勢(shì)：1、計(jì)算資源（虛擬服務(wù)器、工作站）可以自有配置、彈性擴(kuò)展、按需所配、 隨時(shí)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，如下（圖3）所示：通過(guò)超融合的管理技術(shù)，對(duì)基礎(chǔ)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行優(yōu)化、統(tǒng)一管理。能夠?yàn)橹撇I(yè)務(wù)彈性分配資源，按照業(yè)務(wù)的實(shí)際需要彈性的分配IT資源，增加或減少計(jì)算和、網(wǎng)絡(luò)及儲(chǔ)資源。并根據(jù)資源的實(shí)際使用情況進(jìn)行計(jì)量， 使峰時(shí)和閑時(shí)工作量的資源利用都保持在合理水平，從而實(shí)現(xiàn)低成本高效率的IT 運(yùn)營(yíng)模式，使資源得到合理、有效的利用，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化和成本節(jié)約。例如；

8、在 購(gòu)物節(jié)期間需要增加節(jié)目時(shí)長(zhǎng)或增加節(jié)目量， 可以靈活及時(shí)調(diào)度增加虛擬非編工 作站數(shù)量或增加虛擬非編工作站的配置 （CPU、內(nèi)存、共享存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)帶寬等）；在節(jié)目制作恢復(fù)正常的水平后，動(dòng)態(tài)收回多余的資源，用于其他專(zhuān)題節(jié)目的制作。同時(shí)考慮到高清、4K節(jié)目制作內(nèi)容對(duì)系統(tǒng)資源的不同要求，非編制播系統(tǒng) 可實(shí)現(xiàn)對(duì)資源統(tǒng)一管理與調(diào)配，確保滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)對(duì)資源的不同要求， 保障節(jié)目 生產(chǎn)業(yè)務(wù)的順利運(yùn)行。根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用平滑擴(kuò)充的能力，各種業(yè)務(wù)的應(yīng)用能夠根據(jù) 業(yè)務(wù)量變化和用戶(hù)的工作負(fù)荷變化而擴(kuò)展或縮小應(yīng)用規(guī)模。同時(shí)，利用超融合虛擬化技術(shù)構(gòu)建的非編制播網(wǎng)， 具備統(tǒng)一的計(jì)算處理系統(tǒng)、 存儲(chǔ)系統(tǒng)、虛擬化資源池，形成統(tǒng)一的基

9、礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備層。對(duì)目前的非編制播網(wǎng)節(jié) 目生產(chǎn)、存儲(chǔ)、發(fā)送系統(tǒng)的現(xiàn)有資源能夠充分利舊，以降低平臺(tái)建設(shè)成本。2、超融合基礎(chǔ)架構(gòu)，非編制播網(wǎng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的高可用性：基于分布式存儲(chǔ)的超融合基礎(chǔ)架構(gòu)可提供高可用行和高穩(wěn)定性的能力，保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性。作為生產(chǎn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，比如MDC元數(shù)據(jù)服務(wù)器、轉(zhuǎn)碼服務(wù)器、 播控工作站等具有不可中斷性，高可用及高穩(wěn)定性至關(guān)重要。需要為非編生產(chǎn)生 產(chǎn)播出業(yè)務(wù)提供最大的可持續(xù)運(yùn)行時(shí)間和最小的非計(jì)劃宕機(jī)時(shí)間保障。如下（圖4）所示，超融合基礎(chǔ)架構(gòu)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)宕機(jī)時(shí)，關(guān)鍵業(yè)務(wù)虛擬服務(wù)器可自動(dòng)“漂移” 到正常物理節(jié)點(diǎn)，保證前端業(yè)務(wù)的連續(xù)性。HypervisorHypervisorIIHyper

10、visor負(fù)載正常物理故障負(fù)載正常圖4制播網(wǎng)服務(wù)器基于強(qiáng)大的多核虛擬機(jī)和跨多臺(tái)超融合物理幾點(diǎn)的虛擬機(jī)集 群，以支持要求最嚴(yán)苛的廣電業(yè)務(wù)流程應(yīng)用程序。通過(guò)超融合節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器、 存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)硬件的全面虛擬化，從而降低硬件管理的復(fù)雜性。對(duì)服務(wù)器工作 負(fù)載進(jìn)行了抽象化，使其脫離底層硬件，從而創(chuàng)建單一資源池，以便 IT部門(mén)根 據(jù)不斷變化的業(yè)務(wù)形勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。 根據(jù)用戶(hù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻轉(zhuǎn)碼、遷 移、流媒體、渲染、業(yè)務(wù)管理等虛擬服務(wù)器。3、超融合基礎(chǔ)架構(gòu)下，基于 GPU直通技術(shù)的虛擬非編工作站:GPUsa s a a s a圖5目前非編物理機(jī)都需要GPU加速支持，在廣電節(jié)目制作領(lǐng)域，直通GPU技

11、術(shù)能夠滿(mǎn)足非編、轉(zhuǎn)碼等業(yè)務(wù)的 GPU計(jì)算需求。為保證虛擬非編工作站和 GPU 計(jì)算資源系統(tǒng)，采用支持GPU直通模式的超融合基礎(chǔ)架構(gòu)部署更適合現(xiàn)有業(yè)務(wù) 主流需求，鑒于非編及打包占用 GPU計(jì)算資源，采用虛擬化 GPU計(jì)算資源池， 可以根據(jù)實(shí)際編輯層數(shù)來(lái)調(diào)配計(jì)算資源，從而實(shí)現(xiàn)資源的合理使用。直通式GPU非編工作站虛擬化系統(tǒng)支持給相應(yīng)虛擬機(jī)工作站配置專(zhuān)用GPU資源，滿(mǎn)足虛擬非編、虛擬轉(zhuǎn)碼等業(yè)務(wù)的GPU計(jì)算需求。虛擬桌面的帳號(hào)認(rèn)證, 需同時(shí)支持本地用戶(hù)、AD域用戶(hù)的形式。四、超融合平臺(tái)針對(duì)現(xiàn)有制播網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)支撐采用超融合基礎(chǔ)架構(gòu)主要提供面向節(jié)目制播的電視內(nèi)容生產(chǎn)工具、解決內(nèi)容生產(chǎn)制作的問(wèn)題。編輯工具

12、按照接口規(guī)范接入，擴(kuò)大終端應(yīng)用工具的選 擇范圍。生產(chǎn)工具涵蓋編輯、轉(zhuǎn)碼、配音、審片、管理數(shù)據(jù)庫(kù)等功能和業(yè)務(wù) 流程。虛擬非編工作站支持：支持兼容不同廠(chǎng)家的非線(xiàn)性編輯工具，支持常用 的高清格式，同時(shí)也能支持標(biāo)清碼率編輯、低碼率編輯，各種高標(biāo)清格 式混編業(yè)務(wù)，為視頻編輯提供實(shí)時(shí)特技渲染，虛擬編輯工作站支持進(jìn)行 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同編輯模式。遷移服務(wù)功能：虛擬遷移服務(wù)器支持主要用于平臺(tái)內(nèi)外資源文件交互。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的元數(shù)據(jù)和消息封裝模式，解析遷移任務(wù)的源和目的，完成 跨系統(tǒng)的資料遷移；遷移服務(wù)支持虛擬服務(wù)器集群功能，以實(shí)現(xiàn)任務(wù)的自 動(dòng)負(fù)載均衡和自動(dòng)容錯(cuò)，提高服務(wù)的吞吐能力；支持任務(wù)優(yōu)先級(jí)判斷和設(shè) 定。業(yè)務(wù)支撐服務(wù)：

13、提供對(duì)節(jié)目制播業(yè)務(wù)的提供后臺(tái)基礎(chǔ)資源管理支撐服務(wù)。 各個(gè)服務(wù)能實(shí)現(xiàn)資源池化、負(fù)載均衡、高可用，服務(wù)之間的業(yè)務(wù)流程調(diào) 度。現(xiàn)有非線(xiàn)制播網(wǎng)的各種管理服務(wù)器硬件平臺(tái)支持。轉(zhuǎn)碼服務(wù)功能：轉(zhuǎn)碼服務(wù)主要是將源文件轉(zhuǎn)碼為適合不同需要的格式， 支持分布式/分片轉(zhuǎn)碼功能，利用轉(zhuǎn)碼服務(wù)器集群，采用集群轉(zhuǎn)碼服務(wù)實(shí) 現(xiàn)。合成服務(wù)功能：為編輯完成的工程提供后臺(tái)自動(dòng)、高效的合成服務(wù)，支 持分布式部署。節(jié)目編輯完成后可以后臺(tái)打包合成輸出格式包，支持多 個(gè)虛擬服務(wù)器組成集群，支持分布式生成工作以提高生成效率。五、采用超融合基礎(chǔ)架構(gòu)優(yōu)勢(shì)總結(jié)1）構(gòu)建內(nèi)容制作平臺(tái)，面向制作主體多元化的趨勢(shì)，打破不同廠(chǎng)家非編制 作工具無(wú)法共存的問(wèn)題

14、，實(shí)現(xiàn)更豐富的制作手段、更多樣的特效制作；2）能夠完成4K生產(chǎn)能力，包括專(zhuān)業(yè)級(jí)編輯、包裝、轉(zhuǎn)碼、傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)應(yīng)用；3）采用分布式超融合架構(gòu)，所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及計(jì)算等處理都是通過(guò)利用 分布式集群存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)并發(fā)處理，以保證海量數(shù)據(jù)的安全性以及實(shí)時(shí)處理 的效率，滿(mǎn)足上層節(jié)目編輯應(yīng)用的要求；4）超融合基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)部署相應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)用于非編虛擬化部署硬件資源池， 部署相應(yīng)的分布式超融合節(jié)點(diǎn)用于服務(wù)器虛擬化和非編系統(tǒng)在線(xiàn)編輯共 享存儲(chǔ)；5）為虛擬非編更好使用GPU顯卡資源，建議采用GPU直通技術(shù)，可以在 專(zhuān)用圖形加速卡的支撐下完成專(zhuān)業(yè)圖形處理要求。應(yīng)對(duì)高性能轉(zhuǎn)碼場(chǎng)景 同一虛擬機(jī)可以使用多塊物理GPU卡；6）平臺(tái)