LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ LƯU TRỮ TRONG TRUYỀN HÌNH 

TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG LƯU TRỮ

Trong những năm gần đây nội dung số đã chuyển biến mạnh mẽ theo mọi phương diện, do vậy nó đòi hỏi những hệ thống lưu trữ mạnh mẽ để có thể đáp ứng được yêu cầu nở rộ về nội dung số. Hãng nghiên cứu và phân tích thị trường nổi tiếng thế giới Frost-Sullivan đã nhận thấy thị trường lưu trữ sẽ tăng trưởng mạnh mẽ trong những năm tới. Trong năm 2007 tổng doanh thu toàn thị trường là gần 26 tỷ đô la Mỹ và sẽ có mức tăng trưởng hàng năm ít nhất là hai con số và doanh thu đạt mức 50 tỷ Đô là Mỹ đến năm 2013.

Động lực dẫn đến sự tăng trưởng mạnh mẽ này là do yêu cầu của ngành công nghệ giải trí đang trong giai đoạn chuyển đổi sang số. Sự tăng trưởng này dẫn đến việc các nhà sản xuất sẽ đẩy mạnh việc phát triển và thiết kế ra các hệ thống lưu trữ chuyên nghiệp để đáp ứng được các yêu cầu tăng trưởng này. Mặc dù lợi nhuận và sự sôi động trong trong lĩnh vực cung cấp các giải pháp lưu trữ, khách hàng vẫn còn phải chịu đựng những thách thức lớn.

THÁCH THỨC CỦA THỊ TRƯỜNG VÀ NHỮNG BẤT CẬP TỪ PHÍA KHÁCH HÀNG

Do xu hướng số hóa nội dung đang diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu, các định dạng phong phú về âm thanh, hình ảnh, hoạt hình và các ảnh độ phân giải cao đang được giao dịch mạnh mẽ trên mọi phương diện, do vậy hệ thống lưu trữ hiện tại đang trở nên hạn chế về mặt kiến trúc. Điều nàu sẽ tạo ra độ phức tạo gây nhiều trở ngại đối với khách hàng. Khách hàng thường xuyên phải quan tâm đến yêu cầu trang bị hệ thống lưu trữ  để tăng cường về mặt dung lượng, độ ổn định, tính tương thích và danh sách dài các yêu cầu về hoạt động.

Yêu cầu lưu trữ và bảo quản nội dung số là cấp bách do hai lý do sau: yêu cầu tính pháp lý và vận hành. Về phía các doanh nghiệp thì sự đồng thuận và quy trình kinh doanh là lý do hiển nhiên là lý do hiển nhiên để dịch chuyển sang thị trương truyền thông giải trí.

Luật pháp quy định những Đài truyền hình phải bảo vệ và chịu trách nhiệm đối với tất cả nội dung. Nội dung được tạo ra trong quá khứ có thể được phát lại và vì vậy cần phải bảo vệ. Vai trò của việc nạp tín hiệu, lưu trữ và phát sóng các nội dung có thể gặp trở ngại. Các thách thức này bao gồm việc hoạch định về cơ sở hạ tầng cho các thiết bị và lựa chọn giải pháp lưu trữ để tích hợp với cơ sở hạ tầng thiết bị đó. Điều này sẽ bảo đảm quy trình sẽ trở nên trôi chảy và tích hợp với các thành phần trong quy trình một cách trơn tru, vì thế hệ thống lưu trữ bây giờ đã trở thành trung tâm của bất kỳ quy trình nào.

MÔ HÌNH GIÁ TRỊ CỦA TƯ LIỆU SỐ

Các cơ quan, tổ chức đều có nhu cầu về lưu trữ do 02 đặc điểm sau:

- Trong các tổ chức và nhóm làm việc luôn có truy nhập dữ liệu theo yêu cầu tới dữ liệu theo mọi loại hình cạnh tranh và hiệu quả.

- Việc bảo vệ dữ liệu dựa trên nền tảng IP trong doanh nghiệp do vậy việc để mất dữ liệu sẽ là thảm họa.

Để nhận biết được hai yêu cầu trên, người dùng thường sử dụng các hệ thống sử dụng công nghệ virtualization và RAID. Virtualization sẽ giúp cho công tác quản lý và hệ thống lưu trữ dữ liệu trong khi công nghệ RAID giúp bảo vệ độ an toàn cho dữ liệu. Tuy nhiên cả hai phương án trên đều có những hạn chế sẽ liệt kê như sau:

Hạn chế với công nghệ Virtualization

Khi nhu cầu về lưu trữ lớn thì khả năng mở rộng hệ thống lưu trữ là yêu cầu quan trọng. Tuy nhiên việc tăng cường lưu trữ đồng nghĩa với việc tăng độ phức tạp của hệ thống trong hầu hết mọi trường hợp do vậy khả năng quản lý hệ thống sẽ hạn chế hơn. Để nhận biết được quá trình quản lý hệ thống cồng kềnh phức tạp nhiều người dùng chỉ xem việc công nghệ quản lý ảo virtualization như là lựa chọn.

Virtualization giúp người quản lý hệ thống nhận biết, dự trữ và quản lý các hệ thống lưu trữ riêng biệt như là một tài nguyên thống nhất, do vậy nó cũng sẽ phát sinh việc chia sẻ các vấn đề nghiêm trọng. Các lớp ảo thêm vào sẽ làm tăng độ phức tạp của hệ thống có sẵn và không nhận biết được tính tương thích và tương tác. Dựa trên công nghệ này giúp cho nhà quản lý lưu trữ có khả năng quản lý các tài nguyên lưu trữ từ một điểm đơn, khi bất kỳ một phần nào của hệ thống bị sự cố thì nó cần được can thiệp thủ công. Vì vậy khi hệ thống được quản lý dựa trên công nghệ ảo hóa virtualized thì sẽ rất khó để hủy bỏ một quá trình.

Thêm vào đó trong môi trương thông tin về dữ liệu Metadata được quản lý ảo hóa thì metadata mô tả dữ liệu lưu trữ, khi bị mất metadata thì không thể khắc phục được. Cách quản lý metadata hiệu quả sẽ bị ảnh hưởng đến toàn bộ hoạt động của hệ thống trong môi trường ảo hóa. Khi thị trường truyền thông giải trí đang chuyển mạnh mẽ sang hướng theo theo yêu cầu on-demand thì yêu cầu về metadata và khả năng cập nhật metadata nhanh là điều rất quan trọng để giảm thiểu thời gian xử lý. Điều này sẽ gây ảnh hưởng đến hoạt động của do yêu cầu về băng thông và khi hệ thống trở nên phức tạp hơn.

Hạn chế của công nghệ RAID

Hệ thống sử dụng công nghệ RAID có đặc điểm là độ phức tạp cao và càng trở lên phức tạp hơn khi người dùng muốn mở rộng hệ thống của họ để lưu trữ nhiều dữ liệu và nhiều file lớn hơn. Để đặt được độ tin cậy, tính sẵn sàng, độ an toàn không bị lỗi trong khi vẫn bảo đảm hoạt động của hệ thống là nhiệm vụ khó thực hiện.

Trong hệ thống RAID, các ổ cứng có cùng dung lượng và sẽ càn thời gian dài để khôi phục lại tư liệu khi ổ cứng gặp sự cố. Điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống trong suốt quá trình khôi phục lại tư liệu do hoàn toàn có khả năng các ổ cứng khác cũng sẽ bị sự cố trong quá trình khôi phục đó. Hoạt động của toàn bộ hệ thống lưu trữ luôn là một vấn đề lớn và phải cân nhắc đánh đổi giữa việc bảo vệ khôi phục tư liệu khả năng ghi, đọc khi các ổ cứng bị sự cố. Khi ổ cứng gặp sự cố hoạt động của toàn bộ hệ thống sẽ bị ảnh hưởng do các tài nguyên trong hệ thống phải phân chia cho quá trình khôi phục lại tư liệu. Trong suốt quá trình này khả năng ghi/đọc vào trong hệ thống RAID sẽ bị gián đoạn.

Khả năng mở rộng của hệ thống như đề cập ở bên trên sẽ làm tăng độ phức tạp và ảnh hưởng đến độ tin cậy. Khi hệ thống mở rộng, các ổ cứng và bộ điều khiển RAID sẽ thêm vào, thì thời gian xảy ra giữa các sự cố trở thành mối lo ngại lớn hơn đối với việc quản lý lưu trữ. Mối lo ngại dựa trên thực tế là thời gian xảy ra sự cố của toàn bộ hệ thống nhỏ hơn thời gian xảy ra các sự cố của các thành phần trong hệ thống có độ ổn định thấp hơn như ổ cứng và bộ điều khiển.

Mặc dù các hệ thống lưu trữ sử dụng công nghệ RAID hay Virtualization vẫn mang đến các lợi ích ở điểm nào đó, nhưng độ phức tạp sẽ gây nên nhiều thách thức đối với công tác quản lý, độ mở rộng hệ thống, hoạt động của hệ thống, tính tương tác và sự cố của hệ thống.

Như đã phân tích ở phần trên, yêu cầu người dùng luôn đòi hỏi và các nhà sản xuất tiếp tục cải tiến hệ thống lưu trữ để vượt qua các thách thức trên. Omneon là một trong số các nhà sản xuất hệ thống lưu trữ như vậy. Công ty tiếp tục phát triển các sản phẩm về hệ thống server lưu trữ trong ngành truyền hình. Phần tiếp theo sẽ trình bày giải pháp của  Omneon nhằm vượt qua các thách thức do các công nghệ RAID và virtualization tạo ra.

PHẢN HỒI TỪ PHÍA NHÀ CUNG CẤP

Tóm lược giải pháp: Hệ thống lưu trữ MediaGrid.

Mô hình hệ thống lưu trữ Nearline - Omneon MediaGrid.

Hệ thống lưu trữ MediaGrid được thiết kế dựa trên cấu trúc file hệ thống phân tán làm tăng cường khả năng tương tác giữa các node trong hệ thống mạng lưới. Mỗi nút đều tham gia trong quá trình lưu và phục hồi tư liệu lưu trữ và mỗi cá nhân lấy dữ liệu yêu cầu ra khỏi hệ thống từ vài nút. Hệ thống được xấy dựng để xử lý các file video, media với kích thước lớn do Omneon đã có kinh nghiệm làm việc với tư liệu Video trong nhiều thập kỷ qua.

Trong hệ thống MediaGrid các file sẽ được dàn trải đều trên các nút trong hệ thống do vậy cho phép cac file được nhiều ứng dụng truy cập. Do kiến trúc phân tán lên mối máy trạm có thể truy nhập vào các file hay dữ liệu mà không gây ảnh hưởng đến băng thông của các máy trạm khác. Điều này thường gặp phải trong các hệ thống NAS và SAN thông thường, khi nhiều máy trạm truy nhập vào hệ thống thì băng thông khả dụng của hệ thống sẽ bị giảm.

Hệ thống MediaGrid hoạt động như thế nào?

Hệ thống MediaGrid bao gồm hai thành phần chính sau đây:

- Máy chủ quản lý Content Director - Hoạt động như là bộ quản lý file hệ thống.

- Máy chủ lưu trữ tư liệu ContentServer - cho phép truy nhập vào nội dung trên hệ thống lưu trữ.

Máy chủ quản lý - Content Director

Để truy nhập vào các file, thì yêu cầu sẽ gửi đến máy chủ Content Director, máy chủ sẽ tham chiếu tới một hay vài máy chủ lưu trữ nội dung Content Server. Máy chủ Content Director quản lý toàn bộ hoạt động của hệ thống MediaGrid và làm cho hệ thống lưu trữ như là một hệ thống file ảo đồng nhất.

Như đã đề cập bên trên, máy chủ Content Director sử dụng thuật toán quản lý việc ghi/đọc dữ liệu từ các máy trạm đến các máy chủ lưu trữ nội dung Content Servers. thuật toán này sẽ làm cân bằng giữa dung lượng và lưu lượng của hệ thống nhằm loại bỏ hiện tượng nghẽn cổ chai thường thấy trong các hệ thống lưu trữ NAS hay NAS clustered.

Để bảo đảm độ ổn định tin cậy của hệ thống, trong mỗi hệ thống MediaGrid đều sử dụng hai hay nhiều hơn các máy chủ quản lý Content Directors. Các máy chủ Content Directors trong mỗi hệ thống MediaGrid sẽ liên lạc đồng bộ thường xuyên với các máy chủ Content Director khác. Trong trường hợp một bộ bị sự cố các máy chủ còn lại tiếp tục hoạt động để xử lý yêu cầu của các máy trạm mà không làm ảnh hưởng gián đoạn yêu cầu truy nhập.

Máy chủ lưu trữ nội dung - Content Server 

Máy chủ lưu trữ nội dung Content Server là thiết bị lưu trữ thông minh nhằm cung cấp dung lượng lưu trữ và băng thông cho hệ thống. Có nhiều loại máy chủ nội dung Content Server khác nhau: Loại băng thông lớn, loại dung lượng lưu trữ lớn, loại cấu hình hoạt động cao, liên kết trong một hệ thống sẽ tạo ra một hệ thống lưu trữ phân tầng có thiết kế.

Các thành phần khác trong hệ thống

GridPass: là driver hệ thống cài trong mỗi máy trạm làm việc và để các máy trạm có thể truy nhập xuyên suốt và trong hệ thống MediaGrid thông qua hoạt động của các file hệ thống tiêu chuẩn. GridPass hỗ trợ hệ điều hành Windows Server, Windows XP, Vista, Windows 7 (mới), MAC, LINUX... Khi người dung lưu hay lấy file từ MediaGrid thì thao tác tương tự như đối với các hệ thống lưu trữ kết nối mạng. Các ứng dụng của người dung chạy trên các máy trạm đều truy nhập vào trong hệ thống MediaGrid màn không cần sửa đổi.

Máy chủ quản lý giao tiếp - Content Bridge: Theo thời gian khi việc sử dụng GridPass không thực hiện được thì các máy trạm có thể kết nối với giao thức file hệ thống trên mạng như: FTP, CIFS, AFP và NFS thông qua máy chủ quản lý giao tiếp Content Bridge. Mỗi Content Bridge có thể hỗ trợ nhiều máy trạm truy nhập dữ liệu cùng lúc và nhiều Content Bridge trong hệ thống sẽ làm tăng cường băng thông, số lượng máy trạm truy nhập vào hệ thống và làm tăng tính dự phòng giữa các Content Bridge.

Bộ quản lý hệ thống - System Manager: Như tên mô tả thì System Manager xử lý chức năng quản trị hệ thống MediaGrid, bao gồm cấu hình, kết nối, bảo mật, quản lý lỗi, hoạt động.

Quản lý nội dung - Content Manager: Là ứng dụng chạy trên nền Windows để thiết lập, xem lại, thay đổi các thuộc tính của file, đường dẫn hay quyền hạn người dùng trong hệ thống MediaGrid. Content Manager cung cấp đặc tính Logging để giải quyết các vấn đề hệ thống. Mức độ ghi nhật ký Log sẽ được thiết lập trong mỗi sự kiện lớn hay nhỏ trong file hệ thống đẻ có thể nhanh chóng nhận biết được các lỗi và vấn đề.

Hệ thống MediaGrid giải quyết được các vấn đề trong các hệ thống lưu trữ truyền thống

Sử dụng công nghệ nhân bản dữ liệu động Dynamic Data Replication (DDR) là yếu tố chính. Hệ thống lưu trữ của Omneon được thiết kế để hoạt động trong môi trường truyền hình chuyên nghiệp với những đáp ứng cho các nội dung đòi hỏi về thời gian truy cập. Công nghệ DDR tự động lưu giữ nhiều bản copies của dữ liệu phân bố trên nhiều nút.

Khi dữ liệu ghi vào trong hệ thống MediaGrid, nội dung sẽ được phân mảnh thành nhiều đoạn segments. Để tăng tốc quá trình xử lý các phân mảnh dữ liệu này thì các phân mảnh được phân bố thông minh lên các máy chủ lưu trữ nội dung Content Servers và sau đó được nhân bản lên trên nhiều Content Server để bảo vệ dữ liệu. Nhờ công nghệ DDR việc nhân bản có thể được thực hiện một cách linh động trên mỗi đường dẫn thư mục hay trên các file. Điều này cho phép đảm bảo băng thông truy nhập, tính linh hoạt của hệ thống lưu trữ đáp ứng tuyệt vời cho các nội dung số về mặt thời gian và yêu cầu truy nhập.

Công nghệ DDT mang đến khả năng bảo đảm an toàn dữ liệu toàn diện vì hệ thống không tính đến việc một file lưu trữ thành công trên hệ thống cho đến khi nó có ít nhất một bản sao. Số lượng các bản sao có thể thay đổi được dựa trên yêu cầu về số lượng đặt trên nhiều vị trí. Điều này cho phép việc phục hồi dữ liệu nhanh hơn khi một ổ cứng hay thành phần nào xảy ra sự cố.

Khi lỗi xuất hiện thì bản sao của dữ liệu bị mất sẽ tự động tìm kiếm và sao chép trong khi đó đối với các hệ thống ảo hóa thì cần phải can thiệp thủ công để sao chép. Cửa sổ cảnh báo nguy hiểm sẽ đóng lại ngay sao khi hoàn thành sao chép các bản sao.

Quản lý mở rộng hệ thống là vấn đề phức tạo như đã nêu ra ở phân trên. Hệ thống MediaGird là hệ thống Modular dựa trên cấu trúc mạng lưới do đó hỗ trợ khả năng mở rộng. Nó tổng hợp dung lượng từ nhiều Content Server được kết nối trên môi trường mạng. Do vậy theo lý thuyết hệ thống không có hạn chế về mặt dung lượng. Hệ thống MediaGrid đã được mở rộng  từ vài Terabyte lên tới 300 Terabyte trong một hệ thống đơn. Dung lượng lưu trữ và băng thông của hệ thống có thể được mở rộng màn không mất thời gian tắt hệ thống. Điều này đã được chúng minh khi nâng cấp phần mềm được thực hiện online. Quá trình phục hồi tư liệu từ các ổ cứng hay các nút bị lỗi là hoàn toàn tự động và xuyên suốt.

MediaGrid cho phép mở rộng hệ thống lưu trữ mà không ảnh hưởng đến quy trình. Phần cứng bị sự cố không ảnh hưởng đến hoạt động và gây mất dữ liệu vì nội dung được lưu trữ trên nhiều vị trí khác nhau. Trong trường hợp một ổ cứng hỏng, hệ thống MediaGrid sẽ tự động khôi phục dữ liệu mất bằng cách nhân bản lại từ các bản sao mà không làm mất thời gian thay thế ổ cứng.

Hơn thế nữa do sử dụng kiến trúc mạng lưới nên hệ thống hỗ trợ khả năng xử lý theo kiến trúc mạng lưới, mỗi nút trong hệ thống đều chứa dung lượng nhất định và khả năng xử lý nhất định. Sản phẩm này đã đáp ứng với các ứng dụng chạy trên nhiều bộ xử lý cho phép quá trình xử lý như chuyển đổi mã hóa chạy ngay trong mạng lưới. Hệ thống Mediagrid đáp ứng chức năng này bằng việc sử dụng giao diện phần mềm để tận dụng các quá trình xử lý dự phòng ngay trong các máy chủ Content Servers.

Hệ thống lưu trữ MediaGrid đã ra đời từ năm 2006 và đã nhận được nhiều phản hồi tích cực từ các Đài truyền hình và công ty sản xuất do áp ứng dụng xu hướng thiết kế mới trong sản phẩm.

TỔNG HỢP VÀ KẾT LUẬN

Dựa trên các vấn đề phân tích nêu trên, các sản phẩm lưu trữ ngày nay không chỉ là các thiết bị đóng vai trò như là kho lưu trữ tư liệu số mà còn là giải pháp bảo đảm các quá trình xử lý an toàn và phân phối tư liệu. Yêu cầu về hệ thống lưu trữ dựa trên nhiều nhiều yếu tố, chủng loại dữ liệu lưu trữ, khoảng thời gian cần lưu trữ, số lượng người truy nhập và dữ liệu. Mặc dù đã đưa ra nhiều phân tích như trên tuy nhiên trong thực tế vẫn cồn nhiều yêu cầu mà vẫn chưa có câu trả lời.

Yêu cầu này đặt ra nhằm thúc đẩy các nhà cung cấp tiếp tục nghiên cứu để cung cấp giải pháp lưu trữ đáp ứng được các thách thức hiện tại. Bản báo cáo này đề cập đến công nghệ RAID và Virtualization mang đến các lợi ích nhất định nhưng cũng có những hạn chế. Những vấn đề phức tạp trong hệ thống lưu trữ luôn là thách thức đối với các nhà cung cấp và người dùng. Các nhà sản xuất tiên phong như Omneon MediaGrid đang thiết lập giai đoạn mới để đưa công nghệ lưu trữ tiến lên các bước phát triển tiếp theo và giảm bớt được các vấn đề bất cập từ phía khách hàng.

Kỹ sư Phạm Vinh Hiển

Phòng Kỹ thuật Dự án - Tekcast