視頻編輯及數據存儲系統解決方案——一條網絡 V1.0

　　　　　　　　　　　　　　　　　　公司簡介

　　威連通科技成立于 2004 年，以出色的硬件設計和軟件工程技  術，為市場帶來了眾多卓越的技術和產品，保持著同行業中的名列前  茅地位。  威連通科技其品牌承諾為"優質的網絡設備供應商"。公司專注于  提供專業級的網絡附加存儲（NAS）和網絡視頻錄像機（NVR）解決方  案,具有極高的易用性、穩定性，大容量存儲和值得信賴的可靠性。  威連通的集成技術和設計帶來優質的產品，其文件共享，虛擬化應用  程序，存儲管理和商業環境檢測有效地提高企業運行效率；同時為家  庭用戶提供了有趣的多媒體中心體驗，豐富其娛樂生活。威連通以不  間斷的新穎和激情為全球市場提供其解決方案。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 1 章 前言

　　對于用戶來說，最為寶貴的財富就是數據。要保證業務持續的運作和成功，就要保護基于計算機的信息。人為的錯誤，硬盤的損毀、電腦病毒、自然災難等都有可能造成數據的丟失，給企業造成無可估量的損失。視頻制作公司基于行業自身的特殊性，數據以媒體數據為主，數據存儲量大且為非結構化數據為主，所需建設的存儲系統是專為客戶提供數據存儲、制作、輸出保存的系統，因此任何數據的丟失，對企業來說都是一筆極大的損失、甚至直接影響業務的正常進行。因此用戶最關心的問題是：如何保障數據的安全、存儲的高效、以及數據發生丟失時如何快速的恢復數據使系統正常運行。

　　隨著計算機技術的飛速發展計算機業正在進入一場新的變革。智能化可直接與網絡相連的存儲設備(Network Attached Storage: NAS)給我們一個新的機會,讓我們可以用一種新的方式，以數據為中心運行我們的業務系統, 而非計算機本身。

                                                    NAS 存儲設備可以為用戶帶來如下的方便之處

                                                            1、即插即用快速提供網絡存儲

                                                            2、實現網絡存儲降低服務器負載和使用成本

                                                            3、實現異構環境的數據共享

                                                            4、靈活配置 NAS/IP SAN 存儲架構滿足不同需求

                                                            5、提供豐富應用軟件實現

　　　　　　　　　　　　　　　 第二章 設計原則

2.1、 標準化與開放性

　　存儲系統設計應遵循業界統一標準，具有開放性，與其它相關設備能相互兼容。

2.2、成熟先進性

　　存儲系統在存儲網絡、資源配置、系統服務和系統管理上有良好的層次設計和統一的管理平臺，使集中式的存儲結構清晰，便于使用、管理和維護。在體現先進性的同時，保證成熟性。

2.3、 安全可靠性

　　存儲系統的建設要保證軟、硬件安全、可靠的運行，要有容錯方案。系統不易崩潰或受破壞，具有良好的恢復能力。系統的穩定性要高，可以通過各種技術手段來保證系統的穩定性和高性能。

2.4、 可擴展性

　　存儲系統的設計和建設要充分考慮網絡、硬件的擴展需要。硬件應具有很好的可擴充性，以適應將來業務量和業務種類增加的需要。系統應能在線靈活擴展，并不影響原有系統的正常運行，不損壞原數據。隨著 Internet 應用的不斷發展，可能會有更多的對存儲要求高的應用。所以，存儲系統應該具備優良的擴展能力。例如，單存儲系統內部擴展（緩存，網絡帶寬，容量）。

2.5、 可管理性

　　存儲系統設備應提供方便、靈活的管理維護手段，方便應用人員的操作、維護和管理。系統應考慮設備分散部署、系統集中管理的維護模式。 系統應提供故障遠程告警。系統應能提供設備運行情況、性能方面的日志和分析。

2.6、 經濟性

　　存儲系統的建設應考慮投資的經濟性，具有較高的性價比。

　　　　　　　　　　　　　　　第三章 用戶需求分析

3.1 用戶現狀介紹

　　用戶是一家視頻制作單位，分別為每臺制作設備直連小型存儲設備，整體架構簡單，安全性較低，數據孤島化嚴重，使用雷電 das 直連，不能實現共享協同工作，工作效率不高。直連存儲雖然可以解決部分傳輸性能問題，但隨著制作要求和技術的發展，數據量和傳輸帶寬只能暫時滿足現有需求，系統擴展難度較大。

　　以下為用戶當前生產環境存儲系統的不足，供新建系統設計參考。

    1) 存儲設備分散，不易管理，利用率低，浪費大。

      2) 系統管理員要針對每套系統進行個別管理，工作量大，不易管理。

     3) 存儲性能低，不利于海量數據的集中、共享及數據備份。

     4）業務數據分散，網絡負載大，不利于數據的安全管理。

     5）數據共享性差，提高系統可用性的代價太高。

     6）系統擴展性差，可能影響生產經營業務的進行。

　　作為視頻制作企業，用戶必然對存儲系統的數據安全、數據傳輸、后期擴容有更高的要求以解決以上的不足。

3.2 用戶需求分析

　　隨著用戶需求和相關技術的發展，4K 視頻正在逐漸替代高清成為影視動畫制作的主流技術。4K 技術的優勢不言而喻，提供了接近膠片的畫質；更高的畫面層次感以及更豐富的細節表現，大大提升了用戶觀賞體驗。但4K視頻生產卻使得IT基礎架構面臨了巨大的挑戰，首當其沖的便是存儲系統。由于影視動畫視頻生產的本質是數據處理，從前期的視頻拍攝或動畫制作，到后期的合成、編輯和發布，整個流程圍繞著視頻圖像數據的存儲而展開。因此，存儲系統是整個IT 基礎設施的核心，特別是在 4K 環境下，級數增長的視頻圖像數據更讓存儲系統成為影響影視動畫生產效率的關鍵因素。

    4K 視頻后期制作對存儲性能的要求極其嚴苛，4 倍于高清的碼率，各種復雜的特效，通常需要多層編輯，導致存儲帶寬需求數倍增長，對于一些場景，使用萬兆接口的網絡存儲設備都可能無法滿足編輯的帶寬需求；另一方面，在網絡化的制作環境中，多個編輯節點，多種業務共享存儲資源，并發地訪問存儲系統，對存儲子系統的最大輸出性能和擴展能力都提出了極高的要求。值得特別指出的是，視頻圖像編輯不但要求極高的存儲帶寬，還對存儲訪問延遲有特殊要求，不但要滿足視頻編輯中的低延遲要求，還需要延遲的表現穩定，否則，可能出現卡頓、丟幀等情況，極大影響編輯人員的工作體驗。

　　現代視頻圖像生產呈現工業化的特征，擁有更大的制作團隊，更詳細的業務分工，強調生產流程中各個環節的緊密協作與交互，因此，在 IT 基礎架構設計時，有必要構建基于共享存儲系統的視頻制作網絡，實現數據在不同平臺之間、不同的業務之間、不同節點之間高度共享，加速數據在不同業務間的流轉速度，提升整個視頻生產效率。同時，保證共享存儲系統的可靠性和可用性也極為重要，否則，共享存儲系統的故障將造成整個視頻圖像生產的中斷，并可能造成重要視頻圖像素材的損失。

   目前存儲系統所面臨的挑戰可歸納為：

  （1）極高的性能要求：穩定的高帶寬和低延遲；

  （2）具有高可擴展能力：按需擴展的海量存儲系統；

  （3）數據的安全共享：支持多種平臺、業務的數據共享，高可靠/高可用數據存儲。

   （4）豐富的管理應用：實現獨立與服務器的應用，支持存儲系統相互的高速傳輸，降低服務器負載。

     根據用戶現有業務系統的高速擴展，同時結合存儲技術的發展狀況，我們考慮用戶的需求分析如下：

3.2.1 存儲容量分析

　　用戶目前有 12 個視頻編輯工作站，每臺工作站配的雷電存儲，根據客人的需求，雷電存儲的容量是 15T 左右，中心存儲服務器至少是 100T 的容量，后續會增加工作站和中心服務器的容量，所以目前一級中心存儲服務器最少要 100T(后續可以擴容)。

　　因為客人對數據的安全性要求較高，為了保證數據的安全，需要對中心存儲中的數據做二級備份，根據需求約需要 150T 的存儲空間作為二級存儲。

　　所以存儲容量最少需求 250T，并要能夠支持靈活擴展存儲空間。

3.2.2 系統性能分析

　　如果客人編輯的是 4k 視頻，4K 制作對于即時數據傳輸和處理的性能要求高，4K 編輯制作碼率為 759~1251MB/s 左右，每個工作站搭配的雷電存儲，傳輸速率理論上需求最少要 20Gb/s。

      4K 制作對于存儲訪問延遲有特殊要求，不但要滿足視頻編輯中的低延遲要求還需要延遲的表現穩定，所以對于硬盤的要求就必須采用高速的 SSD 或 SAS 硬盤。

3.2.3 數據安全分析

       一級存儲追求數據實時的安全性，對于數據安全性僅次于二級存儲；

　　二級存儲主要是要求保證生產環境的業務連續性，對于存儲的安全性要求最高；

3.2.4 系統管理分析

　　系統管理員改變原來的分散數據存儲模式，將數據進行集中存儲，這就對管理員的工作方式進行了根本的改變，需要方便快捷的對整個架構中的存儲設備和工作站進行提供本地、遠程甚至移動端的管理界面。

　　一/二線存儲的數據有部分是熱數據需要經常訪問，所以需要提供自動分層技術以保證數據訪問的最佳優化。存儲系統以數據為主，圍繞數據文件的，如數據壓縮、數據加密、文件搜索、操作系統和資料備份應用都有一定的要求。

　　綜上所述，用戶要建立一個標準、開放、高性能的 NAS/IP SAN混合網絡存儲平臺，為數據集中、共享和后期處理提供軟硬件平臺，同時為建設其它新系統時在硬件存儲方面提供統一的平臺，避免投資的重復。

　　　　　　　　　　　　第四章 網絡數據存儲系統解決方案

　　由于用戶業務高性能、高可用性的需要，因此客戶的大部分生產都需要能保證業務的連續進行，減少各種原因的數據丟失、性能低下和中斷時間，所以建議采用 NAS 和 IP SAN 的混合架構來實現用戶數據的存儲和管理。

　　基于用戶的需求，對于數據保護和傳輸性能的要求是本方案的重點。本方案提供了 2 種不同的 QNAP 產品來實現 NAS 和 IP SAN 的網絡存儲架構。

　　公司其他的其他的電腦和手機用戶通過交換機或者 intenet 可  以連到編輯服務器和中心存儲服務器，瀏覽或者下載資料，只要在  有網絡的地方，隨時隨地上傳資料到存儲。（對不同的用戶設置不  同的權限）

4.1 網絡數據存儲系統配置

　　 編輯存儲服務器需要快速的獲取視頻文件并進行快速剪輯，所以建議采用 QNAP TVS-1282T3 配置 12 套。（目前是 12 個工作站）　A、 通過雷電 3 接口（40Gb/s）直連編輯工作站用于視頻編輯；

          B、 3.5 寸硬盤槽位安裝 8 顆 4TB SATA 硬盤，設置 RAID5，提供 28TB 存儲容量。

          C、 通過 1GbE 網卡和 L2 交換機千兆口連接向所有的編輯工作站提供文件共享（NAS）服務。

          D、 通過 1GbE 網卡設定排成定時把編輯后的文件歸檔到存儲中心服務器。

          E、 通過 HDMI 接口，可以直接將編輯視頻輸出到 HDMI 大屏以便實時觀看；

          F、 內置 QTS（QNAP Turbo NAS System）操作系統，提供更多軟件應用，包括虛擬化和容器應用、數據分層管理、                           QRM（遠程服務器管理）、Q‘Center（NAS 集中管理）等，通過 QNAP NAS 對網絡內的數據、服務器以及其                 　         他 QNAP 產品進行統一管理和優化。

　　　中心存儲服務器需要海量的存儲空間和不間斷運行，所以建議采用 QNAP EC1680U-RP R2，配置 1 套主存儲。

        A、EC1680U-RP R2 專注于數據安全存儲的企業級存儲產品，為單控制器配置，滿足數據存儲的基本需求，同樣亦可提　                      供 10GbE 網絡接口，根據需求靈活配置 NAS 或 IP SAN 給用戶訪問；

        B、內建 256GBmSATA 高速緩存模塊，提升讀寫性能；

        C、作為存儲空間，建議采用低成本的 6Gb SATA 硬盤作為存儲介質，以降低整體采購成本.主柜可連接 8 個擴展柜，單　         　        臺 1680U 機器如果上 10T 硬盤，做 raid6 可提供 126T 容量，后期加 REXP-1600U-RPR擴展柜做完 raid 后，可提供高           　    達 1.2PB 的容量。

       D、內置 QTS（QNAP Turbo NAS System）操作系統，提供更多軟件應用，包括數據分層管理、QRM（遠程服務器管理）、               Q‘Center（NAS 集中管理）等，通過 QNAP NAS 對網絡內的數據、服務器以及其他 QNAP 產品進行統一管理和優　        　        化。 如果客人需要二級備份，那么備份服務器需要比主存儲更大的容量空間，所以建議采用 QNAP EC2480U-RP R2，配   　         置 1 套主存儲，后續可以拖擴展柜擴展容量。

4.2 解決方案分析

     4.2.1 本方案根據用戶的需求，分別針對不同的應用場景和需求選擇了針對性的產品。在視頻拍攝、導入和粗剪階段，對于導入

　　　　速度和視頻處理的高性能需求，采用了最新的雷電 3 接口的存儲產品。在視頻存儲方面，提供了安全性高便于擴展的高　

　　　　性能 NAS 產品。

    4.2.2 在視頻編輯存儲上，客戶的需求為 15TB 容量，在本方案中，我們提供了共約 28TB（上 4T 硬盤）容量。在中心存儲服務

　　　　器上，提供了單臺 126T 的容量，擴展到 1.2p，二級備份方面，我們提供了更大的備份空間保存中心存儲器的數據。

    4.2.3 因為是視頻制作用戶，除了對硬盤容量和性能有要求外，對于傳輸性能也有超高要求。QNAP NAS 產品將 Thunderbolt3、            10GbE 和1GbE 集成在一起對外提供服務，滿足不同的應用場景需求。通過軟件內置的虛擬交換機管理不同的應用服務，實

　　　　現網絡分流，優化網絡負載，

      TVS-1282T3 是采用 Thunderbolt? 3 接口的 MacBook Pro? 用戶的最佳配備，亦可通過轉接器兼容支　                                          持 Thunderbolt? 2 的 MacPro? 和 iMac? 等設備，大幅增加的帶寬在視訊編輯與分享上擁有更大優勢，尤其適合攝影   　        師、制片家、圖像設計師和 4K 及 3D 內容的創意工作者使用。最新版 Final Cut Pro? X 10.3 支持 SMB 協議的文件分享，            　您可將文件便利地存儲在 TVS-1282T3 中，讓 Windows?用戶與來自 Thunderbolt? 3、10GbE 或 GbE 鏈接的其他設備都   　      可有效率地加入影音編輯工作流。TVS-1282T3 可連接四臺 Thunderbolt? 設備，同時處理實時影音編輯而不影響 NAS 系統  　       性能；通過 HDMI端口連接 4K 屏幕，立即播放 4K 影像內容。大存儲空間的TVS-1282T3 不僅是理想的文件存儲中心，       　        讓 Mac 計算機即插即用，更提供卓越不凡的性能，提升工作效率事半功倍。

     4.2.4 當性能滿足了用戶的需求以后，數據的安全性就是用戶最為看重的，除了采用傳統 RAID 保護數據安全以外，我們還提　          　    了彈性的存儲空間。TS-EC1680U R2 可串接多臺 QNAP RAID 儲存擴充設備，不停機即可在線擴充存儲空間，滿足企業　 　 　 　與日俱增的數據與大文件存儲需求。QNAP 存儲擴充解決方案可讓總存儲空間依需求彈性增加，對于高數據密集需求產　 　 　 　 　業，如監控影像儲存、巨量數據儲存或電視影音錄像儲存等應用，特別實用。

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　　　　　　　　　　　　　　　　　第五章 方案配置清單