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論虛擬存儲技術及其在視頻網(wǎng)絡中的應用

時間:2024-09-20 09:17:24 計算機畢業(yè)論文 我要投稿
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論虛擬存儲技術及其在視頻網(wǎng)絡中的應用

論虛擬存儲技術及其在視頻網(wǎng)絡中的應用

中國西部地區(qū)電視技術協(xié)會2003年年會電視技術論文評比二等獎

一、存儲需求催生虛擬存儲

隨著圍繞數(shù)字化、網(wǎng)絡化開展的各種多媒體處理業(yè)務的不斷增加,電視臺的媒體數(shù)據(jù)正日益膨脹。數(shù)據(jù)存儲變成了新的難題,存儲系統(tǒng)網(wǎng)絡平臺已經(jīng)成為各種網(wǎng)絡系統(tǒng)中的一個核心平臺。視頻網(wǎng)絡中的各種應用對存儲網(wǎng)絡平臺的要求也越來越高,它不僅表現(xiàn)在對存儲容量的要求,還包括對數(shù)據(jù)訪問性能、數(shù)據(jù)傳輸性能、數(shù)據(jù)管理能力、存儲擴展能力等等多個方面的要求。具體表現(xiàn)有一下幾點:

1、支持從異構(gòu)主機到異構(gòu)存儲系統(tǒng)的透明訪問。即服務器可以運行異構(gòu)操作系統(tǒng),例如Windows、Unix或Linux等等。存儲設備可以來自不同的供應商,無論是EMC、康柏、HP、還是StorageTek的存儲設備,都可以順利地接入系統(tǒng)。

2、支持24×7小時的數(shù)據(jù)可用性。我們知道,電視臺網(wǎng)絡系統(tǒng)的時效性是很強的,這樣就要求網(wǎng)絡系統(tǒng)必須具有極高的可靠性。首先要求系統(tǒng)有較高的容錯性,例如控制器要有高可容錯性,存儲子系統(tǒng)要求具備容錯冗余;其次故障恢復時間要求很短,或盡可能做到進行系統(tǒng)維護、設備更換時,不中止應用程序的使用。

3、高性能的數(shù)據(jù)訪問。非線性制作網(wǎng)絡中的編輯工作站任何時候都需要無阻礙的實時、快速的獲得所需要的各種數(shù)據(jù)。

4、數(shù)據(jù)安全性。只允許有訪問權(quán)的用戶進行相應數(shù)據(jù)的訪問,同時能夠提供靈活的備份方案和措施,支持數(shù)據(jù)保護和恢復;

5、平滑的存儲容量擴展。視頻網(wǎng)絡的建立是受建網(wǎng)時所處的技術、具體工作需要所限制的。任何單位都要或多或少地面對網(wǎng)絡升級的問題,我們希望存儲網(wǎng)絡上添加存儲設備的過程是透明,而且任何工作站都不需停機。

6、簡化管理、降低管理成本。客戶是產(chǎn)品的使用者,所以越來越多的系統(tǒng)操作環(huán)境,使用不同廠商的硬件和軟件產(chǎn)品,且彼此不能兼容,管理起來的確不是一件輕松的事情。操作友好、管理簡單是未來產(chǎn)品的發(fā)展目標。

這些對存儲網(wǎng)絡平臺的要求歸結(jié)起來就是:如何以有限的人力、物力資源,經(jīng)濟有效地管理不斷增長的數(shù)據(jù),簡化管理異構(gòu)操作環(huán)境的復雜性。虛擬存儲技術以其獨特的優(yōu)勢成為廣播電視行業(yè)應對上述挑戰(zhàn)的最佳解決方案。

二、虛擬存儲的概念及特點

一段時間以來,不同版本的虛擬存儲(Storage Virtulization)概念相繼涌現(xiàn),有從軟件角度詮釋的,也有從硬件角度進行例證的。每個廠商都有根據(jù)對虛擬技術的理解向用戶提供的實用產(chǎn)品。在虛擬存儲方面真可謂百家爭鳴,所以很難對虛擬存儲的概念給出一個清晰而準確的描述。

盡管如此,總結(jié)一些虛擬存儲的共同特性可以看出,所謂虛擬存儲,就是把多個存儲介質(zhì)模塊(如磁盤、磁盤陣列)通過一定的手段集中管理起來,所有的存儲模塊在一?quot;存儲池"(Storage Pool)中得到統(tǒng)一管理。在虛擬存儲環(huán)境下,無論后臺物理存儲是什么設備,服務器及工作站看到的都是其熟悉的存儲設備的邏輯鏡像。即使物理存儲發(fā)生了變化,這種邏輯鏡像也不會改變,系統(tǒng)管理員不必關心后臺存儲,只需專注于管理存儲空間,所有的存儲管理操作,例如系統(tǒng)升級、建立和分配虛擬磁盤、改變RAID級別、擴充存儲空間等都比以前容易的多,存儲管理變得輕松簡單。

從用戶的角度來看,可以用一句更簡單的話來概括虛擬存儲--使用存儲空間而不是使用物理存儲硬件(磁盤、磁帶),管理存儲空間而不是管理物理存儲硬件。

虛擬存儲具有以下幾個特點:

1、虛擬存儲可以大大提高存儲系統(tǒng)的整體訪問帶寬,這也是其對于視頻網(wǎng)絡系統(tǒng)來說最有價值的一個特點。我們知道,視頻網(wǎng)絡的存儲系統(tǒng)一般是由多個存儲模塊組成,而虛擬存儲系統(tǒng)可以很好地進行負載平衡,把每一次數(shù)據(jù)訪問所需要的帶寬合理地分配到各個存儲模塊上,這樣系統(tǒng)的整體訪問帶寬就增大了。例如,一個存儲系統(tǒng)中有4個存儲模塊,每一個存儲模塊的訪問帶寬為50MB/s,則這個存儲系統(tǒng)的總訪問帶寬就可以接近各存儲模塊帶寬之和,即200MB/s。

2、虛擬存儲提供了一個大容量存儲系統(tǒng)的集中管理手段,由網(wǎng)絡中的一個環(huán)節(jié) (如服務器)進行統(tǒng)一管理,避免了由于存儲設備擴充而帶來的管理方面的麻煩。例如,使用一般的存儲系統(tǒng),當在增加新的存儲設備時,整個系統(tǒng)(包括網(wǎng)絡中的諸多用戶設備)都需要重新進行繁瑣的配置工作,這樣才可以使這個"新成員"加入到存儲系統(tǒng)中。而使用虛擬存儲技術,在增加新的存儲設備時,只需要網(wǎng)絡管理員對存儲系統(tǒng)進行較為簡單的系統(tǒng)配置更改,客戶端無需任何操作、只是感到存儲系統(tǒng)的容量增大了。

3、虛擬存儲技術為存儲資源管理提供了更好的靈活性。它可以將不同類型的存儲設備集中管理使用,保障了用戶以往購買存儲設備的投資。

三、虛擬存儲的實現(xiàn)方式

隨著越來越多的廠商都在發(fā)展各自的技術,虛擬存儲技術已經(jīng)融合到存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各個環(huán)節(jié)中。從系統(tǒng)的觀點看,有三種主要的虛擬存儲實現(xiàn)方式:基于服務器的虛擬存儲、基于存儲設備的虛擬存儲以及基于存儲網(wǎng)絡的虛擬存儲。如圖1所示。

下面對這三種虛擬存儲的實現(xiàn)方式分別進行介紹。

1、基于服務器的虛擬存儲

基于服務器的虛擬存儲是通過將虛擬化層放在服務器上實現(xiàn)的。這種實現(xiàn)方式不需要額外的特殊硬件,虛擬化層以軟件模塊的形式嵌入到服務器的操作系統(tǒng)中,將虛擬層作為擴展驅(qū)動模塊,為連接服務器的各種存儲設備提供必須的控制功能。

這種方法有其自身不可避免的缺點:首先,兼容性不好,由于虛擬化層駐留在服務器上,因而軟件模塊就必須能嵌入到各種類型的操作系統(tǒng)中,增加了軟件實現(xiàn)的難度。因此,這種方法往往適合配置在系統(tǒng)采用同一個廠商的服務器,甚至是一個同構(gòu)的存儲環(huán)境中。這顯然增加了用戶的設備依賴性和局限性;其次,需要采用集中管理策略,這種虛擬化的技術實際上是在一個分布式的環(huán)境中實現(xiàn)的,當任何一個服務器對數(shù)據(jù)進行惡意或非法的操作時,就可能會影響到所有連接到存儲設備的數(shù)據(jù)的完整性和一致性,因此需要適當?shù)募泄芾聿呗裕?最后,這種實現(xiàn)方法從客觀上造成了主機的負載和復雜度的增加。

但是,因為不需要任何附加硬件,基于服務器的虛擬實現(xiàn)方式最容易實現(xiàn),其成本最低。目前已經(jīng)有成熟的這類軟件產(chǎn)品

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