视频编辑及数据存储系统解决方案——一条网络 V1.0
公司简介
威连通科技成立于 2004 年，以出色的硬件设计和软件工程技 术，为市场带来了众多卓越的技术和产品，保持着同行业中的名列前 茅地位。 威连通科技其品牌承诺为"优质的网络设备供应商"。公司专注于 提供专业级的网络附加存储（NAS）和网络视频录像机（NVR）解决方 案,具有极高的易用性、稳定性，大容量存储和值得信赖的可靠性。 威连通的集成技术和设计带来优质的产品，其文件共享，虚拟化应用 程序，存储管理和商业环境检测有效地提高企业运行效率；同时为家 庭用户提供了有趣的多媒体中心体验，丰富其娱乐生活。威连通以不 间断的新颖和激情为全球市场提供其解决方案。
第 1 章 前言
对于用户来说，最为宝贵的财富就是数据。要保证业务持续的运作和成功，就要保护基于计算机的信息。人为的错误，硬盘的损毁、电脑病毒、自然灾难等都有可能造成数据的丢失，给企业造成无可估量的损失。视频制作公司基于行业自身的特殊性，数据以媒体数据为主，数据存储量大且为非结构化数据为主，所需建设的存储系统是专为客户提供数据存储、制作、输出保存的系统，因此任何数据的丢失，对企业来说都是一笔极大的损失、甚至直接影响业务的正常进行。因此用户最关心的问题是：如何保障数据的安全、存储的高效、以及数据发生丢失时如何快速的恢复数据使系统正常运行。
随着计算机技术的飞速发展计算机业正在进入一场新的变革。智能化可直接与网络相连的存储设备(Network Attached Storage: NAS)给我们一个新的机会,让我们可以用一种新的方式，以数据为中心运行我们的业务系统, 而非计算机本身。
NAS 存储设备可以为用户带来如下的方便之处
1、即插即用快速提供网络存储
2、实现网络存储降低服务器负载和使用成本
3、实现异构环境的数据共享
4、灵活配置 NAS/IP SAN 存储架构满足不同需求
5、提供丰富应用软件实现
第二章 设计原则
2.1、 标准化与开放性
存储系统设计应遵循业界统一标准，具有开放性，与其它相关设备能相互兼容。
2.2、成熟先进性
存储系统在存储网络、资源配置、系统服务和系统管理上有良好的层次设计和统一的管理平台，使集中式的存储结构清晰，便于使用、管理和维护。在体现先进性的同时，保证成熟性。
2.3、 安全可靠性
存储系统的建设要保证软、硬件安全、可靠的运行，要有容错方案。系统不易崩溃或受破坏，具有良好的恢复能力。系统的稳定性要高，可以通过各种技术手段来保证系统的稳定性和高性能。
2.4、 可扩展性
存储系统的设计和建设要充分考虑网络、硬件的扩展需要。硬件应具有很好的可扩充性，以适应将来业务量和业务种类增加的需要。系统应能在线灵活扩展，并不影响原有系统的正常运行，不损坏原数据。随着 Internet 应用的不断发展，可能会有更多的对存储要求高的应用。所以，存储系统应该具备优良的扩展能力。例如，单存储系统内部扩展（缓存，网络带宽，容量）。
2.5、 可管理性
存储系统设备应提供方便、灵活的管理维护手段，方便应用人员的操作、维护和管理。系统应考虑设备分散部署、系统集中管理的维护模式。 系统应提供故障远程告警。系统应能提供设备运行情况、性能方面的日志和分析。
2.6、 经济性
存储系统的建设应考虑投资的经济性，具有较高的性价比。
第三章 用户需求分析
3.1 用户现状介绍
用户是一家视频制作单位，分别为每台制作设备直连小型存储设备，整体架构简单，安全性较低，数据孤岛化严重，使用雷电 das 直连，不能实现共享协同工作，工作效率不高。直连存储虽然可以解决部分传输性能问题，但随着制作要求和技术的发展，数据量和传输带宽只能暂时满足现有需求，系统扩展难度较大。
以下为用户当前生产环境存储系统的不足，供新建系统设计参考。
1) 存储设备分散，不易管理，利用率低，浪费大。
2) 系统管理员要针对每套系统进行个别管理，工作量大，不易管理。
3) 存储性能低，不利于海量数据的集中、共享及数据备份。
4）业务数据分散，网络负载大，不利于数据的安全管理。
5）数据共享性差，提高系统可用性的代价太高。
6）系统扩展性差，可能影响生产经营业务的进行。
作为视频制作企业，用户必然对存储系统的数据安全、数据传输、后期扩容有更高的要求以解决以上的不足。
3.2 用户需求分析
随着用户需求和相关技术的发展，4K 视频正在逐渐替代高清成为影视动画制作的主流技术。4K 技术的优势不言而喻，提供了接近胶片的画质；更高的画面层次感以及更丰富的细节表现，大大提升了用户观赏体验。但4K视频生产却使得IT基础架构面临了巨大的挑战，首当其冲的便是存储系统。由于影视动画视频生产的本质是数据处理，从前期的视频拍摄或动画制作，到后期的合成、编辑和发布，整个流程围绕着视频图像数据的存储而展开。因此，存储系统是整个IT 基础设施的核心，特别是在 4K 环境下，级数增长的视频图像数据更让存储系统成为影响影视动画生产效率的关键因素。
4K 视频后期制作对存储性能的要求极其严苛，4 倍于高清的码率，各种复杂的特效，通常需要多层编辑，导致存储带宽需求数倍增长，对于一些场景，使用万兆接口的网络存储设备都可能无法满足编辑的带宽需求；另一方面，在网络化的制作环境中，多个编辑节点，多种业务共享存储资源，并发地访问存储系统，对存储子系统的最大输出性能和扩展能力都提出了极高的要求。值得特别指出的是，视频图像编辑不但要求极高的存储带宽，还对存储访问延迟有特殊要求，不但要满足视频编辑中的低延迟要求，还需要延迟的表现稳定，否则，可能出现卡顿、丢帧等情况，极大影响编辑人员的工作体验。
现代视频图像生产呈现工业化的特征，拥有更大的制作团队，更详细的业务分工，强调生产流程中各个环节的紧密协作与交互，因此，在 IT 基础架构设计时，有必要构建基于共享存储系统的视频制作网络，实现数据在不同平台之间、不同的业务之间、不同节点之间高度共享，加速数据在不同业务间的流转速度，提升整个视频生产效率。同时，保证共享存储系统的可靠性和可用性也极为重要，否则，共享存储系统的故障将造成整个视频图像生产的中断，并可能造成重要视频图像素材的损失。
目前存储系统所面临的挑战可归纳为：
（1）极高的性能要求：稳定的高带宽和低延迟；
（2）具有高可扩展能力：按需扩展的海量存储系统；
（3）数据的安全共享：支持多种平台、业务的数据共享，高可靠/高可用数据存储。
（4）丰富的管理应用：实现独立与服务器的应用，支持存储系统相互的高速传输，降低服务器负载。
根据用户现有业务系统的高速扩展，同时结合存储技术的发展状况，我们考虑用户的需求分析如下：
3.2.1 存储容量分析
用户目前有 12 个视频编辑工作站，每台工作站配的雷电存储，根据客人的需求，雷电存储的容量是 15T 左右，中心存储服务器至少是 100T 的容量，后续会增加工作站和中心服务器的容量，所以目前一级中心存储服务器最少要 100T(后续可以扩容)。
因为客人对数据的安全性要求较高，为了保证数据的安全，需要对中心存储中的数据做二级备份，根据需求约需要 150T 的存储空间作为二级存储。
所以存储容量最少需求 250T，并要能够支持灵活扩展存储空间。
3.2.2 系统性能分析
如果客人编辑的是 4k 视频，4K 制作对于即时数据传输和处理的性能要求高，4K 编辑制作码率为 759~1251MB/s 左右，每个工作站搭配的雷电存储，传输速率理论上需求最少要 20Gb/s。
4K 制作对于存储访问延迟有特殊要求，不但要满足视频编辑中的低延迟要求还需要延迟的表现稳定，所以对于硬盘的要求就必须采用高速的 SSD 或 SAS 硬盘。
3.2.3 数据安全分析
一级存储追求数据实时的安全性，对于数据安全性仅次于二级存储；
二级存储主要是要求保证生产环境的业务连续性，对于存储的安全性要求最高；
3.2.4 系统管理分析
系统管理员改变原来的分散数据存储模式，将数据进行集中存储，这就对管理员的工作方式进行了根本的改变，需要方便快捷的对整个架构中的存储设备和工作站进行提供本地、远程甚至移动端的管理界面。
一/二线存储的数据有部分是热数据需要经常访问，所以需要提供自动分层技术以保证数据访问的最佳优化。存储系统以数据为主，围绕数据文件的，如数据压缩、数据加密、文件搜索、操作系统和资料备份应用都有一定的要求。
综上所述，用户要建立一个标准、开放、高性能的 NAS/IP SAN混合网络存储平台，为数据集中、共享和后期处理提供软硬件平台，同时为建设其它新系统时在硬件存储方面提供统一的平台，避免投资的重复。
第四章 网络数据存储系统解决方案
由于用户业务高性能、高可用性的需要，因此客户的大部分生产都需要能保证业务的连续进行，减少各种原因的数据丢失、性能低下和中断时间，所以建议采用 NAS 和 IP SAN 的混合架构来实现用户数据的存储和管理。
基于用户的需求，对于数据保护和传输性能的要求是本方案的重点。本方案提供了 2 种不同的 QNAP 产品来实现 NAS 和 IP SAN 的网络存储架构。
公司其他的其他的电脑和手机用户通过交换机或者 intenet 可 以连到编辑服务器和中心存储服务器，浏览或者下载资料，只要在 有网络的地方，随时随地上传资料到存储。（对不同的用户设置不 同的权限）
4.1 网络数据存储系统配置
编辑存储服务器需要快速的获取视频文件并进行快速剪辑，所以建议采用 QNAP TVS-1282T3 配置 12 套。（目前是 12 个工作站） A、 通过雷电 3 接口（40Gb/s）直连编辑工作站用于视频编辑；
B、 3.5 寸硬盘槽位安装 8 颗 4TB SATA 硬盘，设置 RAID5，提供 28TB 存储容量。
C、 通过 1GbE 网卡和 L2 交换机千兆口连接向所有的编辑工作站提供文件共享（NAS）服务。
D、 通过 1GbE 网卡设定排成定时把编辑后的文件归档到存储中心服务器。
E、 通过 HDMI 接口，可以直接将编辑视频输出到 HDMI 大屏以便实时观看；
F、 内置 QTS（QNAP Turbo NAS System）操作系统，提供更多软件应用，包括虚拟化和容器应用、数据分层管理、 QRM（远程服务器管理）、Q‘Center（NAS 集中管理）等，通过 QNAP NAS 对网络内的数据、服务器以及其 他 QNAP 产品进行统一管理和优化。
中心存储服务器需要海量的存储空间和不间断运行，所以建议采用 QNAP EC1680U-RP R2，配置 1 套主存储。
A、EC1680U-RP R2 专注于数据安全存储的企业级存储产品，为单控制器配置，满足数据存储的基本需求，同样亦可提 供 10GbE 网络接口，根据需求灵活配置 NAS 或 IP SAN 给用户访问；
B、内建 256GBmSATA 高速缓存模块，提升读写性能；
C、作为存储空间，建议采用低成本的 6Gb SATA 硬盘作为存储介质，以降低整体采购成本.主柜可连接 8 个扩展柜，单 台 1680U 机器如果上 10T 硬盘，做 raid6 可提供 126T 容量，后期加 REXP-1600U-RPR扩展柜做完 raid 后，可提供高 达 1.2PB 的容量。
D、内置 QTS（QNAP Turbo NAS System）操作系统，提供更多软件应用，包括数据分层管理、QRM（远程服务器管理）、 Q‘Center（NAS 集中管理）等，通过 QNAP NAS 对网络内的数据、服务器以及其他 QNAP 产品进行统一管理和优 化。 如果客人需要二级备份，那么备份服务器需要比主存储更大的容量空间，所以建议采用 QNAP EC2480U-RP R2，配 置 1 套主存储，后续可以拖扩展柜扩展容量。
4.2 解决方案分析
4.2.1 本方案根据用户的需求，分别针对不同的应用场景和需求选择了针对性的产品。在视频拍摄、导入和粗剪阶段，对于导入
速度和视频处理的高性能需求，采用了最新的雷电 3 接口的存储产品。在视频存储方面，提供了安全性高便于扩展的高
性能 NAS 产品。
4.2.2 在视频编辑存储上，客户的需求为 15TB 容量，在本方案中，我们提供了共约 28TB（上 4T 硬盘）容量。在中心存储服务
器上，提供了单台 126T 的容量，扩展到 1.2p，二级备份方面，我们提供了更大的备份空间保存中心存储器的数据。
4.2.3 因为是视频制作用户，除了对硬盘容量和性能有要求外，对于传输性能也有超高要求。QNAP NAS 产品将 Thunderbolt3、 10GbE 和1GbE 集成在一起对外提供服务，满足不同的应用场景需求。通过软件内置的虚拟交换机管理不同的应用服务，实
现网络分流，优化网络负载，
TVS-1282T3 是采用 Thunderbolt™ 3 接口的 MacBook Pro® 用户的最佳配备，亦可通过转接器兼容支 持 Thunderbolt™ 2 的 MacPro® 和 iMac® 等设备，大幅增加的带宽在视讯编辑与分享上拥有更大优势，尤其适合摄影 师、制片家、图像设计师和 4K 及 3D 内容的创意工作者使用。最新版 Final Cut Pro® X 10.3 支持 SMB 协议的文件分享， 您可将文件便利地存储在 TVS-1282T3 中，让 Windows®用户与来自 Thunderbolt™ 3、10GbE 或 GbE 链接的其他设备都 可有效率地加入影音编辑工作流。TVS-1282T3 可连接四台 Thunderbolt™ 设备，同时处理实时影音编辑而不影响 NAS 系统 性能；通过 HDMI端口连接 4K 屏幕，立即播放 4K 影像内容。大存储空间的TVS-1282T3 不仅是理想的文件存储中心， 让 Mac 计算机即插即用，更提供卓越不凡的性能，提升工作效率事半功倍。
4.2.4 当性能满足了用户的需求以后，数据的安全性就是用户最为看重的，除了采用传统 RAID 保护数据安全以外，我们还提 了弹性的存储空间。TS-EC1680U R2 可串接多台 QNAP RAID 储存扩充设备，不停机即可在线扩充存储空间，满足企业 与日俱增的数据与大文件存储需求。QNAP 存储扩充解决方案可让总存储空间依需求弹性增加，对于高数据密集需求产 业，如监控影像储存、巨量数据储存或电视影音录像储存等应用，特别实用。
Qsirch 酷先生 – 弹指间搜寻您 NAS 上的数据
QNAP 推出的 NAS 近实时 (Near Real-time) 全文搜索工具 Qsirch酷先生，操作上宛如 Google 搜索引擎一样简单直觉，帮助您迅速找到搜寻的文件、照片、影片及音乐，轻松无比。只要将任何您记得的关键词，包括文件名及内文等输入搜寻，Qsirch 会以缩图、前后文摘要、关键词标注等预览方式友善显示搜寻结果。Qsirch 甚至会自动汇集您曾经搜寻过的纪录，并成为下一次搜寻的智慧建议。Qsirch让数据搜寻越用越有效率，节省您的时间以处理更多任务。
QNAP QTS 提供了丰富软件应用，其中以下几款应用可以让管理更加简单和方便。
QRM+ 为 QNAP 专为 IT 管理人员所设计的远程计算机服务器集中化管理解决方案。网页式的管理接口可让您透过浏览器登入，由单一平台进行侦测、对应、监控和管理在您网络中所有重要装置(服务器／个人计算机／精简型计算机)，并自动建立网络拓朴图表，启动可视化的营运智慧。QRM+ 支持 IPMI 2.0，提供适用 IPMI 之远程 KVM (Keyboard、Video、Mouse) 操控，以及 KVM 录像和回放来追踪所有的操作。
Q'center 可让任何一台 QNAP NAS 成为一台中央管理系统，集中管理其他多台 QNAP NAS。自 QTS App Center 安装 Q'center 后，您即可集中化管理分布于不同地点的 QNAP NAS、统整掌握系统纪录、集中设置固件更新与维护等系统管理工作，享受简单安装、经济实惠、方便及弹性的好处，让 NAS 管理更加轻松、有效率。
内建快取埠，加速 IO 效能，TS-EC1680U R2 支持同时连线数为1500 个，远远大于客户现有的人数 500 人，TS-如果公司 500 同时访问的情况下，存储的 IOPS 是非常高的，正因为如此 EC1680U R2 支持两个内建 mSATA 快取埠及 4 颗 SSD 作为快取，安装上 mSATA 快取模块 (可选购)，可加速磁盘存取的 IOPS 效能。此功能对于亟需高度 IOPS 效能，如虚拟化的应用，能大幅地改善系统整体运作效率。内建快取端口的设计不会占用硬盘槽，系统内部空间运用更有效率。
第五章 方案配置清单