В рубрику "Оборудование для нелинейного монтажа" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Сергей Спиридонов
Начальник эфирного комплекса телеканала REN TV
Дмитрий Быстров
Заместитель начальника эфирного комплекса телеканала REN TV
В настоящее время на рынке систем хранения информации наблюдается стремительное наступление накопителей с IDE/ATA-интерфейсом. С появлением SATA-интерфейса эта экспансия только усиливается. Да, их характеристики улучшаются. Да, они дешевле. Да, с открытием линейки накопителей на IDE/ATA многие производители сделали свою продукцию доступной широкому кругу пользователей. Но все чаще техническому персоналу даже крупных телевещательных и кино-, телепроизводственных компаний приходится выслушивать от финансовых руководителей упреки: "Вы что, хотите разорить компанию, делая выбор в пользу SCSI?"
Пьеса со сценарием из реальной жизни
Действующие лица:
Финансист — бухгалтер, финансовый директор, продюсер, спонсор и т.п.
Творец — режиссер, creator, сценарист и т.п.
Технарь — инженер, технический директор, системный интегратор и т.п.
Гарантия — сервисная служба поставщика, "горячая линия" и т.п.
Действие первое
Финансист: Ну, что тут у вас?
Творец: Вот. Сценарий - улетный. Рейтинг и кассовые сборы будут нашими.
Технарь: Для того чтобы уложиться в сроки, нам понадобится нелинейный монтаж в реальном времени.
Финансист: Сколько это будет стоить?
Творец: Выезд творческой бригады с HD-оборудованием на Мальдивы плюс монтаж и озвучка. Итого: ...дцать миллионов долларов.
Технарь: При этом понадобится штук десять HD-нелинеек, к ним - рейдовый массивчик и SCSI.
Итого: ...сот тысяч долларов.
Финансист: Ну уж нет, ребята, миллионов я вам дать не могу.
Творец: Ладно, тогда заменим Мальдивы на Пироговское водохранилище, HD - на Digital Betacam.
И ты, Технарь, не грузи. Мы тут на одной презентации устройство видели: RAID 5, пять некомпрессированных потоков. Стоит всего ...дцать тысяч.
Финансист: По рукам. Бюджет утвержден.
Технарь: А как же технические расчеты?..
Творец: Все. Финансист сказал "бюджет". Значит, бюджет.
Занавес. Конец первого действия.
Действие второе
Те же и Гарантия. После съемок
Творец: С пяти видаков по SDI закачиваем третий день - и ни одного сбоя. Видишь, Технарь: пять (!!!) потоков, а ты все "SCSI" да "SCSI" .
Технарь: Спорить бесполезно. Стиснули зубы и ждем.
Творец: Ну-с, начнем. Мне на тайм-лайн, пожалуйста, 1, 3, 4, 5, 6, 7 и 9-ю камеры.
Технарь: Семь камер - не многовато ли?
Творец: Вечно ты нудишь! Ладно, давай пять. И, пожалуйста, убери лишнее: здесь секунда, здесь 15 кадров...
...Ой! Висим... Технарь, зови Гарантию.
Прошло несколько часов, дней, месяцев...
Гарантия: Пять потоков дает? Дает. Чего же еще вы хотите?
Немая сцена.
Творец: Где обещанные реал-тай-мовские потоки?!
Мы не укладываемся в сроки!
Выходим за рамки бюджета!
Финансист: Как же так? А сроки?! А проценты по кредиту?! Занавес.
Для того чтобы понять, как все описанное выше могло произойти и не лукавят ли производители в погоне за массовым клиентом, обратимся к основам технологий хранения.
Современные технологии хранения: что они собой представляют?
В основе большинства современных оперативных систем хранения информации для нелинейного монтажа лежат накопители на жестких дисках (HDD или винчестер). Как правило, подобные накопители устроены так, как показано на рис. 1 и 2. Диск вращается, с помощью магнитной головки происходит запись информации (например, видеокадров) или ее считывание.
Информация записывается на диск порциями (кластерами) в виде концентрических колец (треков/дорожек).
Для того чтобы записать на диск порцию информации, требуется время: магнитная головка должна передвинуться на дорожку, где есть свободное место, а свободное место на дорожке — передвинуться (прокрутиться) и оказаться под магнитной головкой.
Чтобы считать с диска порцию информации, тоже требуется время: магнитная головка должна передвинуться на дорожку, где находится нужная информация, а место на дорожке с нужной информацией — передвинуться и оказаться под магнитной головкой.
Пока диск пустой, запись информации идет с самой высокой скоростью. После записи первой дорожки (кластеры 1, 2, 3 и т.д.) головка перемещается на соседнюю дорожку и процедура повторяется. Потери времени при этом минимальны (см. рис. 2).
Позже информация в частях 4, 6, 13 становится ненужной и ее стирают, в результате чего на диске освобождается часть пространства. Пока это "пустое место" 4 "доедет" до головки при следующей записи, потребуется время, как и для того, чтобы перевести головку на другую дорожку и подождать, когда пустое место 6 "доедет" до головки и т.д. (рис. 3).
Принцип работы жесткого диска
Нужно записать всего три кластера, а сколько суеты...
Описанный процесс называется фрагментацией.
И все бы ничего: придуманы программы, которые позволяют периодически избавляться от этой самой фрагментации. И если вы монтируете сериал или новости "нарезкой" ("катом"), то такие программы — это выход.
Но вот вы монтируете совсем другие программы и вдруг понимаете: вяло все, драйва не хватает. Хорошо бы добавить слой с монстром, два слоя с пожаром и взрывом и непременно пять слоев с пяти камер для круговой панорамы пулеметной очереди, пронзающей одного из героев.
Посмотрим, как в этом случае будет себя вести винчестер.
Головка честно "побежит" за первой порцией для слоя № 1, потом — за первой порцией для слоя № 2... Что будет после этого, думается, объяснять уже не надо — все показано на рис. 3.
Таким образом, при работе с несколькими разными слоями (при сложном монтаже) винчестер ведет себя так же, как при фрагментации, хотя на самом деле в данном случае ее нет.
Из современных винчестеров при потоках некомпрессированного или слабокомпрессированного видео (а именно они используются в чистовом многослойном монтаже) в реальном времени с такой работой не справится ни один.
Что же делать?
Много лет назад, еще в прошлом веке, когда винчестеры были гораздо "слабее", чем сегодня, специалисты придумали, как записывать и считывать реал-тайм-потоки в большом количестве. Схематично этот процесс изображен на рис. 4. Его суть состоит в следующем. С монтажной станции со скоростью потока 15 Мбит/с приходит первый кадр. С помощью контроллера его дробят на несколько потоков по 5 Мбит/с, которые параллельно записывают на несколько винчестеров. Запись и считывание происходит не очень быстро, но за счет одновременной работы всех винчестеров удается воспроизвести и записать кадр в реальном времени.
Считывание кадра контроллером происходит параллельно с нескольких винчестеров: части кадра собираются в единое целое и передаются на монтажную станцию.
Для получения нескольких слоев видео нужно считывать/записывать несколько кадров одновременно, увеличив для этого количество винчестеров, работающих параллельно. Кроме того, стоит позаботиться о резервных винчестерах на случай поломки какого-то из основных.
Сооружения из нескольких винчестеров, организованных для совместной работы, называются RAID-массивами.
RAID-технологии были придуманы для того, чтобы увеличить надежность систем хранения информации, а заодно и скорость их работы.
Существуют две разновидности RAI D-технологий:
Программные: вся работа по распределению и защите информации на дисках выполняется на обычном персональном компьютере или даже на самой монтажной станции.
Аппаратные: вся работа по распределению и защите информации на дисках выполняется посредством специализированного контроллера; на монтажную станцию видеоинформация приходит в наиболее удобном виде.
Здесь необходимо пояснить, каким образом подключаются винчестеры к монтажной станции.
Способ подключения винчестеров к монтажной станции называется интерфейсом.
Из широко применяемых в настоящее время интерфейсов раньше всех появился SCSI — интерфейс для малых компьютерных систем.
Потом спохватились и придумали более дешевый вариант IDE (в американском стандарте — ATA).
Чуть позже появился FC (fiber channel).
Ну и самый "молодой" из всех — SA-ТА (это тот же ATA, только serial. Проводов стало меньше раз в десять).
Как правило, скорость работы (производительность) интерфейса значительно опережает производительность винчестеров. Это позволяет в самых дешевых RAID применять исключительно программные решения.
Самый простой вариант, который идеально подходит для начинающих, — когда винчестеры находятся внутри персонального компьютера. Как правило, на продвинутой "материнской" плате уже установлен SATA-контроллер на четыре винчестера — остается лишь докупить недостающие винчестеры, сделать соответствующие настройки в Windows — и RAID 0 stripe без контрольных сумм готов. Вы получаете 1-1,5 Тбайт непрерывного пространства и солидное увеличение скорости (на несложном видеомонтаже).
Однако вскоре вас это перестанет устраивать: вам захочется чего-то большего.
Таким большим является внешний массив хранения данных.
Внешние массивы
Какой интерфейс выбрать: AT A, SA-TA, SCSI, FC?
Говорят, SCSI лучше всех, но он и дороже.
АТА дешевле, но работает, говорят, так же, как SCSI.
Главное отличие между ними в том, что SCSI действует по принципу "отдал и забыл". Он обладает "интеллектом", достаточным для того чтобы разгрузить компьютер от многих забот, тем самым повышая быстродействие системы в целом. Компьютер отправляет команды винчестеру, где они выполняются либо сразу, либо — если компьютер занят — поочередно (при этом порядок их выполнения оптимизируется, в результате чего время поиска нужных участков диска сокращается). Пока винчестер разбирается с посланными ему командами, компьютер может использоваться для решения других задач.
Интерфейс SCSI позволяет включать до 15 винчестеров на канал.
Если же для работы выбран IDE/АТА в том виде, в котором он существует сегодня, то следует учитывать, что компьютер не сможет посылать следующую команду, пока винчестер не выполнит предыдущую, — об оптимизации выполнения команд в данном случае думать не приходится. Одновременно можно включать всего 2-4 винчестера (без применения специального контроллера).
Здесь специалисты могут воскликнуть: но есть же SATA! Да, SATA "умнее" и "шустрее" своих "родителей" IDE и дешевле SCSI, но "гены" — то те же.
Что сегодня предлагают вендоры?
Они заботятся о нас, потребителях (чтобы не только голливудские "монстры" могли позволить себе нелинейный монтаж и "Звездные войны") и предлагают спектр решений, промежуточных между high-end и персональным компьютером, обеспечивающих поэтапное наращивание возможностей системы нелинейного монтажа.
Первый этап — емкость
Можно за меньшие деньги приобрести в несколько раз большую емкость на AT A, чем на SCSI, и рендерить себе не спеша даже самые сложные сцены.
Но не зря говорят, что бесплатный сыр бывает только в мышеловке. У ATA существует ограничение — два винчестера на интерфейс, поэтому вендорам приходится добавлять в систему контроллер, поддерживающий несколько интерфейсов АТА. К монтажной станции он подключается уже не напрямую, а через SCSI или FC (рис. 5).
Следовательно, покупкой только дешевых ATA-винчестеров не обойтись, иначе монтажной станции придется каждому винчестеру в отдельности "объяснять", чем он должен заниматься. В таком случае когда же монтировать?
Для решения этой проблемы многие крупнейшие производители предлагают гибрид из hardware&software на базе усиленного РС. Посредством hardware осуществляется физическое подключение винчестеров к РС, а посредством software — распределение блоков информации по винчестерам.
Тем самым удается достичь увеличения скорости работы за счет распараллеливания видеопотока. Вы даже сможете получить несколько долгожданных слоев видео — правда, с множеством оговорок.
Второй этап — надежность
Рендерите вы себе спокойно сутки, вторые, но вдруг "вылетает" винчестер. Закон статистики: чем на большее количество винчестеров будет раскинут видеопоток, тем выше вероятность выхода из строя всей системы в целом. А надежность АТА всегда меньше, чем SCSI (так задумали производители).
Вы вздохнули, поменяли винт, "подняли" монтажный лист, заново закачали материал и опять спокойно рендерите. Некоторым при этом везет, другим же приходится упражняться по нескольку раз и получать штрафные санкции за невыполнение сроков. Что делать?
А делать надо RAID 1, 3 или 5. Специализированный софт для организации RAID, обеспечивающий оптимальные алгоритмы по производительности и надежности, стоит достаточно дорого, к тому же один или несколько винчестеров задействованы в организации контрольных данных. У некоторых производителей половина дисков уходит в резерв (в случае с RAID 1). Стоимость хранения гигабайта информации при этом увеличивается — следовательно, увеличивается и стоимость всей системы (рис. 6, 7, 8).
Третий этап — скорость
Итак, надежность достигнута. Но тут вы замечаете, что скорость рендеринга упала, а о реальном времени говорить вообще не приходится. Как быть?
Наверняка для работы с вашим дисковым массивом используется самый продвинутый ксеон[0].
Некоторые вендоры за отдельную плату предлагают вынести управление файловой системой на отдельный ксеон. Возможно, вам этого будет достаточно. Но здесь следует учитывать, что АТА для осуществления каждой команды задействует компьютер, а ваш ксеон — всего лишь мощный PC, само название которого говорит о том, что предназначен он для персональной работы, а не для массового обслуживания нескольких десятков винчестеров. Преодолеть этот барьер можно, только поставив специализированный контроллер.
Когда все эти необходимые качества будут собраны воедино в вашей системе хранения информации, то ее устройство (как, впрочем, и стоимость) будет сравнимо с устройством (и стоимостью) системы на основе SCSI/FC. Поэтому, как правило, на этом этапе вендоры предлагают системы на базе SCSI/FC.
Кстати о FC
В последнее время широкое распространение в верхней ценовой категории получили RAID-массивы на винчестерах с интерфейсом FC-AL. Во многих случаях этот интерфейс позволяет получить большую производительность по сравнению с SCSI. Также FC позволяет получить большую емкость, поскольку на один канал можно подключить до 126 винчестеров.
При работе с FC массивы могут быть удалены от монтажных станций на расстояние до 10 км, даже если они выполнены на дисках ATA/SATA/SCSI. Это очень важно, если в работе над одним проектом задействовано сразу несколько монтажных станций.
В настоящее время самые быстрые винчестеры выпускаются только с интерфейсами FC/SCSI.
С другой стороны, ATA продолжает гонку за скоростями, обретая "второе дыхание" в образе SATA. По "интеллекту" и скоростям винчестеры с SATA стали приближаться к SCSI, отвоевывая позиции при работе с множеством мелких пакетов данных, характерных для сложных видов многослойного монтажа, или при работе над одним проектом множества монтажных станций.
Таким образом, на вопрос, что лучше — SCSI или ATA, трудно ответить однозначно.
Тем не менее можно уловить направление от меньшей производительности к большей, увидеть "подводные камни" при сравнении одинаковых по производительности, но разных по цене систем и понять, что производительность производительности рознь.
Но главное резюме данной статьи состоит в том, что, прежде чем приобретать систему монтажа, необходимо, исходя из творческих планов, разработать техническое задание, которое будет согласовано с выделенным бюджетом.
Опубликовано: Каталог "Оборудование для видеомонтажа"-2005
Посещений: 11507
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование для нелинейного монтажа" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
