IP-SAN网络带宽性能分析

2016-03-04张卫年

西部广播电视 2016年17期

关键词：网卡瓶颈工作站

张卫年

（作者单位：扬州广播电视传媒集团）

IP-SAN网络带宽性能分析

张卫年

（作者单位：扬州广播电视传媒集团）

IP-SAN制作网络具有低成本、易维护、安全性高等特性，但由于是单网结构，管理数据和视音频数据都在单网架构传输，由于电视节目制作的大文件性，要求网络具有一定的带宽，这样才能满足视频制作的要求。所以网络的带宽性能显得尤为重要。但是有时遇到建设成的IP-SAN网络在使用时，非编工作站端出现卡顿现象，不能满足制作需求。是什么原因导致网络的带宽性能下降？而网络的带宽瓶颈在哪？本文对这些问题进行探讨。

IP-SAN制作；阵列；带宽性能

在电视非线性制作网络中，由于电视画面的数据文件具有大文件的特性，所以在以前的非编网络中的主要是以光纤网络来达到大文件的实时传输。由于光纤设备价格昂贵，所以逐渐被IP-SAN架构的网络来代替。由于一开始在使用过程中出现了实测带宽达不到设计带宽的问题，为了找到出现问题的环节，现在就扬州电视台IP-SAN网络的带宽性能做具体分析。

1 IP-SAN网络的带宽性分析

首先，简单介绍扬州电视台制作网络的物理结构：扬州电视台3号制作网的网络系统的结构设计采用流行的IPSAN结构。网络核心设备由中心在线存储子系统DMS220A-D；以太网交换机采用两台CISCO-3750；服务器部分由4台DELL-2850构成，其中2台DELL-2850服务器作为MDC服务器运行SANergy管理软件，采用MSCS实现MDC服务器高可用、热备切换；2台DELL-2850服务器作为数据库服务器采用Legato AAM解决方案实现双机容错和服务器集群。数据库软件采用SQL2000。有卡工作站采用大洋自产的红桥II代卡。

在正常情况下，根据DMS220A-D的性能，系统的设计带宽应该为170 Mbit/s（具体带宽占用情况为：13台有卡站，有卡采集一般采用dv25格式，一轨视频就是25 Mbps(25 Mbit/s)，一般编辑轨道以4轨道来算，实时视频占用带宽为：25÷8×4×13=162.5 M bit/s,还有音频、10台无卡占、3台配音以及控制命令消耗等，共计约170 Mbit/s）以内，但在实际使用时，通过多台工作站同时读写，发现该系统的带宽仅为100 Mbit/s左右时，图象已经出现停顿等现象，不能满足设计需求。

2 整个网络的带宽瓶颈

IP SAN即通过IP 网络，将SCSI 区块数据转换成网络封包的一种传输标准，它通过IP 网络来传输数据，但在数据存取方式上，则采用与FC-SAN 相同的Block Protocol 协议。使用的软件是ISCSI Initiato。通过分析，ISCSI Initiator软件的额外开销很少，所以数据传输转换的软件不是系统带宽的瓶颈。

每个工作站的都是千兆以太网接口，我们在实际应用中一般不会超过5层，每层是25 Mbps的流量（实际测试时一般不超过3层，每层是50 Mbit/s的流量），可以计算出工作站的读写最大带宽为50÷8×3=18.75 Mbit/s，远远小于工作站网卡带宽1 000 Mbit/s÷8×0.6=75 Mbit/ s,其中的0.6为网卡实际使用时效率的因子。可以看出工作站网卡不是带宽瓶颈。

视音频数据在得到工作站的调用请求或写入请求时，还必须通过物理通道——交换机，现在网络是采用2台CISCO3750G-48TS作为以太网的核心交换层。交换机之间采用堆叠技术相连，背板的交换率达到32 Gbps，包交换率为35.7 Mpps，也就是285.6 Mbit/s（1pps=64bitps）。可以认为交换机不是系统带宽的频颈。

那么系统带宽的瓶颈究竟在哪儿呢？最有可能是ISCSI协议和在线存储子系统DMS220A-D。我们知道，IP-SAN的核心技术是ISCSI协议，该协议在内部结构上比较简单，该协议只需要将传输的网络数据包中的TCP/IP与SCSI命令分离或合并，效率很高，应该不会成为瓶颈。最终我的目标盯上了在线存储子系统DMS220A-D，由于该存储子系统是大洋Super Micro控制器用SCISI线和SATA硬盘连接，不是以前在FC-SAN中常用的控制器用铜芯线和SCISI硬盘连接，SATA硬盘和SCISI硬盘在性能上还是有差距的，SATA规范将硬盘的外部传输速率理论值提高到了150 MB/s，SCSI目前最高的水平是320 MB/s，可以认为是硬盘的速度和raid的配置不当是导致网络系统带宽性能的下降的主要原因。

通过摸索，我们最终把DMS 220A-D阵列有两个盘阵分别做了以下的RAID方式为；在第一个盘阵的设置中，选择第一块和第二块磁盘做了一个RAID1作为一个LUN，用作MDC的心跳盘，第3～14块共12块磁盘，做了RAID5，作为一个大的RAID5组，在其中划分了两个大小相等的分区，分别作为了第二和第三个LUN，第15块作为第四个LUN，剩下的第十六块盘，作为全局的热备盘。在第二个盘阵的设置中，我们选择第一块至第14块共14块盘做了RAID5，在此RAID组中划分了两个大小相等的两个分区，作为第一和第二个LUN。第15块单盘作为第二个盘阵的第三个LUN，剩下的第十六块，作为全局的热备盘。经过这样的设置后，DMS 220A-D阵列的性能达到设计的系统带宽170 Mbit/s。