一种先进的、适合大容量IPTV业务的服务器架构

摘要:

　　大规模集群式刀片流媒体服务器具备可集群配置、超高密度计算、分布式计算、低功耗、低成本等诸多优点, 以及符合海量内容分发存储和大规模分布式部署的特征, 非常适合应用在IPTV这种全新的视音频交互式IP数字电视业务上。高密度高集群的刀片服务器采用通用的商用组件, 具备模块化、标准化等优点, 是目前电信和IT行业的非常成熟的服务器架构, 得到全世界众多厂家的实际支持。 UT斯达康奔流(RollingStream)IPTV系统集群式刀片服务器全部采用通用的商用组件, 性价比高, 顺应IT产品被广泛应用到电信市场的趋势,更可快速应对IPTV不断变化的需求。目前在日本YAHOO!BB承载着世界上最大规模的百万用户级IPTV系统,实践证明, 具备电信级高可靠性、高可用性、可灵活扩容、分布部署等诸多优点, 是运营商部署IPTV系统和业务的优先选择。

正文:

　　随着高密度计算和网络媒体服务器对并行处理能力需求的进一步发展，以及未来网络发展日益呈现的集中计算的趋势。以集群模式铸造强大处理能力的大规模集群式刀片服务器近年来得到飞速发展并日益成熟，尤其符合IPTV海量业务和分布式部署的需求。

1.  IPTV海量内容分发存储需要全新的服务器架构

　　从PC诞生起，服务器一直在朝高密度、高可靠性、高性价比方向发展，目标是体积更小、功耗更低、高可管理性和扩展性。第一代塔式服务器已得到广泛应用，随后推出的机架式服务器则更加节省空间和便于集中维护和管理。与传统的塔式/机架服务器相比，第三代高密度刀片服务器则更大限度地节约服务器的使用空间和费用，并为用户提供灵活、便捷的扩展升级手段。进入新世纪后, 更多的高性能服务器不断推陈出新, 其中最有影响的是ATCA服务器和大规模集群式刀片服务器。上述服务器各有相应的适用范围, 其特征和应用如表一所示:

表一 几种类型服务器

　　IPTV作为近年来全球迅速崛起的全新业务，为普通家庭提供了交互式的全新电视体验和感受，如时移电视、视频点播、高清电视、以及各类非视听类增值业务等，融合了语音、数据、视频（Triple play），带给用户视听感官新体验。这些种类众多, 功能强大的流媒体业务必须建立在大容量配置的服务器基础上。IPTV以其全新的业务模式、海量的业务内容、分布式部署的需求, 呼唤全新的服务器架构。

　　普通的塔式和机架式服务器是难以负荷这么繁重的业务量的, 甚至ATCA服务器也受到一定的考验。ATCA是先进电信运算架构, 是由PCI工业计算机制造商组织(PICMG)于2001年底制定的满足高吞吐量、高可靠性的计算平台标准。ATCA服务器最大优势在于硬件设备的可靠稳定设计,以及用户网络设备的容量兼容等。ATCA也可以采用刀片服务器配置模式, 其机架采用统一背板, 具备接口标准化、模块化的优点, 但目前主要集中在普通业务量配置应用中, 在配制多个ATCA机箱和机架的大容量系统的时候尚有困难，因此目前对IPTV等海量业务的支持还不具备优势，同时由于成本高和部署灵活度较低等弱点, 其大规模的商用还有待市场检验。这种类型服务器目前最适合应用在电信边缘接入设备,如DSLAM、BSC 、RNC、SGSN等。

　　IPTV海量媒体存储分发所需求的超高密度计算、高性价比、和高可扩展性是传统服务器所不具备的。相比较而言,近年来得到飞速发展并日益成熟的新一代大规模集群式刀片服务器则适应了IPTV海量视音频媒体内容分发和存储的需要。这是近年来服务器技术发展过程中的一个重大突破，它的意义远大于处理器频率的提升和内存、硬盘等存储介质容量的剧增。集群式刀片服务器在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境，并同时共享资源，为相同的用户群服务。在集群中插入新的刀片，就可以提高整体性能，刀片越多, 性能越强。每块刀片都可以热插拔，系统可以轻松地进行替换，将维护时间减少到最小。

　　单个使用刀片服务器时并没有优势,但在大规模集群模式工作下却具备无与伦比的高性能, 低成本优势。这种由量变到质变的集群优势, 非常适合IPTV海量内容存储分发的需要。与其它类型的媒体服务器相比, 大规模集群式刀片服务器具备可集群工作、超高密度计算、高性价比、体积小、功耗低、高可管理性和扩展性的优点,由于此种服务器近年来日益完善成熟, 可充分支持流媒体服务器和存储服务器整合, 这样一来, 传统流媒体系统中一直存在流媒体服务器与内容存储设备之间的瓶颈问题被充分解决, 可以让运营商应实现比传统PC流媒体业务更高的IPTV业务并发率。国内首家和最大的哈尔滨网通商用IPTV系统和日本YAHOO!BB百万用户级IPTV系统均是采用大规模集群式刀片服务器架构。

2. 大规模集群式(Cluster)刀片服务器适应IPTV业务和大规模分布式部署的需求

　　UT斯达康作为IPTV领域的先驱，基于对IPTV产业和业务的深刻理解，并充分研究了市场需求和技术发展, 创造性地推出了全球领先的奔流(RollingStream)IPTV系统。奔流(RollingStream)系统MediaStation媒体工作站是构建在一组分布式部署的大规模集群式(Cluster)刀片服务器上。采用了此种架构的奔流(RollingStream) MediaStation就成为一套电信级端到端的流媒体传送平台, 具有高性能、大容量、高可靠性、高网络效率和高性价比等优点, 适用于大型网络中快速地为各类终端用户传送广播质量的视频服务。不仅MediaStation中一个机架间的刀片可以集群, 机架与机架间也可以集群工作。而且, MediaStation和MediaStation间也可以通过集群模式协同工作。参与集群的刀片越多, 所获得的整体性能就越强大；系统规模越大, 展现的总体优势就越显著。

　　基于大规模集群工作的特点,所有的MediaStation均可灵活地分布式部署, 进而各个Station与它们所管理的终端(STB)间又可形成一种可管理的P2P业务模式(MP2P)。MP2P与IPTV的结合将计算资源与业务能力分开，让分布式架构彻底的扁平化，使P2P网络和IPTV业务网络具备了资源优化能力。这种具备了资源优化能力的分布式网络部署可保证大规模运营和低成本运营，顺应了IPTV业务运营的需求, 能无限满足IPTV业务和用户增长, 既能使得参与集群的刀片服务器性能提高,又能相应节约运营商的投资成本。

　　相比之下, 其它传统类型的服务器在最初设计时不是为集群模式应用和分布式部署考虑的,所以在单机或少量业务模式下可能有优势, 但却不具备集群式刀片服务器这么强大的集群和分布式部署优势。当未来IPTV业务和用户数量上规模时, 其成本难以象大规模集群式刀片服务器一样经济。

3. 大规模集群式刀片服务器是完全采用通用商用组件(COTS)的标准化产品, 价格低廉、部署灵活快速, 适应运营商不断推出IPTV新业务的需要

　　随着IP技术不断发展, 电信和IT两大领域逐步趋近和融合。目前和下一代媒体服务器多会采用低成本、高性能的商用（COTS）集群式刀片型服务器。而基于封闭的专有技术的传统电信网络设备将不再适应，因为它直接导致电信成本过高、开发和部署迟缓以及很多技术局限性。 未来的分工越来越专业化, 基于开放标准系统架构的COTS刀片服务器将很有潜力，它的各种组件是由很多生产商为某个市场领域而非特定用户提供的，价格由市场驱动，产品品质会在竞争中越来越强，开放的系统风格也很方便运营商业务模式的快速调整。

　　目前,基于COTS的集群式刀片服务器的市场占有率高速增长,受到众多跨国公司(诸如IBM、 HP、 SUN、DELL)的支持。IBM的 Blade Center T系统体系就是此种刀片服务器的一个代表，IBM全球首席技术执行总监 Bruce Anthony 表示：“目前的市场状况是，全球头10位的运营商都开始采用IBM架构的解决方案，Nortel、Nokia等都在和我们合作，原因很简单，IBM系统可以用更低的成本提供更快的将业务推向市场的速度。”Anthony还表示，“法国电信和冰岛电信等已经采用了Blade Center T标准硬件平台进行IPTV、IMS等未来电信网络和业务的部署，IBM将凭借丰富经验将更多领先的IT技术引入到电信领域来。”众多事实表明, 基于COTS的集群式刀片服务器性能价格比高, 产品成熟稳定, 支持的厂商众多, 而且经过多年市场磨练, 服务器性能获得大幅度的改善。

　　现在, 运营商们也意识到了新型通信业务使IT产品被广泛应用到电信市场，业务的调整给设备调整也带来了挑战。运营商采用COTS刀片服务器平台是因为其能以很快的速度满足新型业务，或者不断调整解决方案。

　　UT斯达康IPTV服务器架构完全采用COTS的标准化产品, 这有效地降低了成本，加速电信业务开发和部署的速度。经过多年的发展, UT斯达康基于COTS的大规模集群式刀片服务器在性能上不断获得改善和优化。各种媒体服务器和在线服务器均可采用通用一致的标准化刀片来实现，这大大降低了系统的复杂程度, 提高了刀片的通用性并降低了成本。UT斯达康IPTV业务内容存储和交换可以大规模分布式部署, 方便、灵活，且由MediaStation中的Blade单板直接为用户提供流媒体服务，如果一个Blade 宕掉，可以平滑的倒换到另外一个Blade；甚至一个MediaStation 宕掉，该station下的用户可以由另一个station接管，整个系统中没有一个单点故障，充分满足电信级的可靠性保证。相比之下, 将一个完整的内容集中存储的方式，反而存在很大的隐患。视频文件通常都相当大，调度非常困难，完整的节目如果集中存储在一处，如果有一点损坏，则整个节目都不能播放使用, 这将降低了系统的存储效率，也会影响命中率的提高。

4. 总结

　　目前市场上存在很多不同种类的服务器, 各有各的适用范围。有些服务器比较适用在电信接入网, 比如RAN, BSC, DSLAM等, 但是并不非常适用于大容量服务器领域, 尤其不适用在需要海量内容分发存储的服务器领域。而基于COST的大规模集群式刀片服务器,具备强大并行处理能力和集群优势,近年来得到飞速发展和成熟, 广泛应用在电信、互连网和海量服务器等领域。