日立面向DVR的AVSM流媒体子系统技术

亮点

• 提高STB/DVR系统的可靠性
  • 缩短硬盘任务负载和运行温度
  • 减少由于硬件错误导致的文件系统损坏
  • 降低现场故障率和支持成本
• 增强终端用户的视觉体验
  • 改善服务质量，管理多达14条高清视频流
  • 高可预测性的多室高清流性能
  • 减少文件系统碎片，防止相关性能下降
• 易于集成，有助于降低设计和制造成本
  • POSIX API结合AV流扩展，简化混合流和最佳应用程序的集成
  • 支持多个制造商的硬盘产品
  • 适应硬盘性能差异
  • 将系统所需占用的空间降到最低，无需额外硬件资源

应用

• 具备DVR功能的机顶盒和IP机顶盒
• 具备DVR功能的家庭媒体服务器
• 多频道视频监视DVR

具备DVR（数字录像设备）功能的最新的有线和卫星信号机顶盒（STB）可以录制电视节目，从互联网下载和传输数字媒体信息，并且用户可以在家中任何角落欣赏娱乐内容。然而，同时录制和播放多个视频流对硬盘空间以及大多数DVR所用的常规PC文件系统提出巨大的需求。

许多广泛使用的文件系统，如ext3和FAT32，本身没有能力区分流应用（如播放电影）和性能优化的应用（如查看照片）。在流应用中，视频画面或音频数据必须以一种可预见的、不间断的方式传输给显示器、硬盘或扬声器。如果在负载较大的流环境中使用常规文件系统，有时将无法满足实时流任务的要求。这将会导致画面停顿、硬盘过度运转、运行温度上升等问题的出现，同时服务质量（QoS）开始下降。随着时间的推移，文件系统逐渐老化，过多的碎片导致磁盘性能缓慢下降，有时便出现了硬件故障。这些通常由硬盘引起的质量和可靠性问题，可以通过使用一种不同的流文件管理方法得到缓解。

改善可靠性和性能

AVSM™（Audio-Visual Storage Manager，音频/视频存储管理器）技术的子系统由流媒体文件系统和IO调度器组成，设计用于在DVR类系统如STB中的硬盘管理。这项技术可以处理流和优化文件操作，提供卓越的服务，确保性能的一致性，不随使用时间和频率而降低。与常规的文件系统相比，AVSM技术可减少多达60%（几乎3倍）的硬盘任务负载，提高硬盘可靠性，减少现场DVR系统故障。

红色区域代表AVSM技术

简言之，AVSM技术让硬盘更加智能化。这项技术可以处理多个高清流，即使在多房间配置中，也可通过区分实时应用操作和优化文件操作，以及优化任务调度，最大限度地提高硬盘性能。基于最后期限的先进调度运算法则能够确保流任务满足其最后期限要求，并且使优化任务能够在不中断AV流的情况下尽快得到处理。

在处理高清电视流时，与FAT32文件系统相比，AVSM技术可以缩短多达60%的任务负载。*

与ext3文件系统相比，AVSM技术可以降低运行温度*

卓越的现场可靠性

通过缩短任务负载，降低工作运行温度，减少文件系统破坏情况，AVSM技术可以提高系统的可靠性，降低现场支持成本。

• 对于流AV系统而言，硬盘任务负载QoS（服务质量）通常是不能兼顾的两个因素。例如，在流负载较低的情况下，通过加大读取缓存（或清空录写缓存），可以利用剩余的硬盘带宽提高服务质量或者提高硬盘静止时间的百分比。AVSM技术可以按照系统设计员制定的系统服务质量目标，优化任务负载。采用AVSM技术的IO调度器可以在满足既定服务质量目标的同时，最大限度地缩短硬盘任务负载。这一功能可在流负载较低时（最常见的操作模式）显著缩短硬盘任务负载，提高硬盘的可靠性。

• AVSM技术改进了元数据的处理和冗余，提高了系统损坏的恢复能力，这些损坏是由对由于硬件故障或震动（撞击使用中的DVR）等间断问题所造成的。由此，该系统也有助于减少现场故障并降低支持成本。

可预知的服务质量

AVSM软件技术可以极大地改善和支持流应用和性能优化应用的可预知的性能。

• 使用标准PC文件系统时，性能会随时间的推移而下降，尤其是当硬盘接近满载时。磁盘碎片增加常常会使任务负载延长，这样即使在AV流负载较低时，也会导致硬盘故障率的上升。AVSM软件技术能够从根本上管理数字媒体文件的存储和读取。这项技术可以解决与碎片相关的服务质量问题，因此性能不会随时间的推移而降低。

• 采用AVSM技术，一台DVR可以同时管理多达14条ATSC高清电视流，且服务质量不会下降。这项技术具备从单SD流到多室、多流和支持高清系统的扩展能力。

简化设计、便于集成

AVSM技术很容易集成到现有的应用程序中。该项技术运行于Linux VFS界面，并带有一个标准POSIX API，可通过简单的扩展来支持流AV命令。

• AVSM技术的流量混频器确保了AV流的QoS（服务质量）和其他应用程序的性能优化吞吐，同时还能防止这些数据之间的相互影响。即使原始设计已经完成，这项技术使软件设计员很容易集成新的性能优化应用程序，而不需担心对有最后期限的流量产生意想不到的影响。

• 命令响应时间和原始硬盘性能会因品牌或硬盘型号的不同而有差异。AVSM技术能够适应它所安装的各种硬盘的性能和响应时间，帮助实现服务质量的目标。

AVSM技术规格

驱动需求

*在实验中获得的结果，在实际的现场使用中，性能可能会有差异。