Messungen an vernetzten Produktionsstrukturen
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- Marcus Beyer
- vor 8 Jahren
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1 Messungen an vernetzten Produktionsstrukturen Sachgebiet: Vernetzte Produktionssysteme Nürnberg - Wallensteinstraße Geschäftsführer: Dipl.-Ing. (FH) Alfred Preissner Telefon:
2 Gliederung Sachgebiet: Vernetzte Produktionssysteme Betrachtungsebenen Zentrale Speicher in der bandlosen Produktion Unterscheidung SAN / NAS Shared Filesysteme Unterscheidung File-IO / Block-IO Streaming Mess-/Lasttools und deren Problematik (Video-) Streaming Frame-Checker Valid A/V-Delay-Messung AuViDAP Funktionale workflow-basierende Untersuchungen Havariebetrachtungen
3 Zielsetzung SG VP Test von einzelnen IT-Komponenten und Systemen Integration und Anpassung von Einzelkomponenten in vernetzte Strukturen Zusammenspiel von unterschiedlichen Einzelsystemen Abgleich von Herstellerangaben mit dem Anforderungsprofil des Projektentwurfs Entwicklung spezieller Untersuchungsmethoden je nach Einsatzgebiet Entwurf spezieller Testhandbücher Entwicklung von unterschiedlichen Testszenarien (Performancetest, Interoperabilitätstest etc.) und Messwerkzeugen (Softwaretools)
4 Tätigkeitskatalog SG VP Derzeitige Themenschwerpunkte: Videoserversysteme Nichtlinearer Schnitt (NLE) und Newsroom-Lösungen Archivierungssysteme Storage-Lösungen LWL-Messtechnik Produktions- und Sendekomplexe Sicherheit im Produktionsbetrieb (IT-Security)
5 Betrachtungsebenen Steuerungsund Verwaltungsebene Materialebene (Audio/Video als File & Signal Datentechnische Ebene (zentrale Speicherlösungen)
6 Zentrale Speicher in der bandlosen Produktion Grundlagen: SAN-Design und Untersuchungen (z.b. Performancetests, Load-Balancing-Mechanismen, Anpassungen von Cache- Mechanismen, FC-Analysen,...) Haverieverhalten innerhalb eines SANs bei Ausfall unterschiedlicher Komponenten Shared-Filesysteme Speichererweiterung im laufendem Produktionsbetrieb
7 SAN vs. NAS NAS SAN
8 NAS File-IO Protokolle: CIFS (Common Internet File System) SMB (Server Message Block) NFS (Network File System) FTP (File Transfer Protokoll)
9 SAN Block-IO Protokolle/Zugriffsarten: FCP (Fibre Channel Protokoll) iscsi (internet Small Computer System Interface) SAS (Serial Attached SCSI)
10 Shared Filesysteme SNFS (Quantum) Sanergy (Tivoli) GPFS / SOFS (IBM) CXFS (SGI) QFS (Sun)
11 File-IO File-IO = Filegröße / Übertragungsdauer Nürnberg - Wallensteinstraße Geschäftsführer: Dipl.-Ing. (FH) Alfred Preissner Telefon:
12 Block-IO Datenrate D Durch Datenrate Vorgegebene Datenmenge pro Zeiteinheit Durch Datenrate vorgegebene Datenmenge pro Zeiteinheit Benötigt ein IO Vorgang benötigt kürzere Zeit als durch Datenrate vorgegen wird, wird eine Wartepause vor Übtertragung des nächsten Block eingelegt.bei Datenrate = 0 werden die Datenblöcke schnellstmöglich hintereinander übertragen Kann ein IO-Vorgang schneller abgewickelt werden als durch die Datenrate vorgegeben ist, wird eine Wartepause vor Übertragung des nächsten Blocks eingelegt. Bei Datenrate=0 (Simtra) werden die Datenblöcke schnellstmöglich hintereinander übertragen. Vorgegebene Datenrate D2 D tn Zeit t t(1+2+3+n) nach 11 übertragenen Blöcken BlockIO: Messung der Datenübertragung für jeden Einzelblock Bildung von Mittelwert(Mean), Maximum (Max) und Minimum (Min) Vn/tn= Simtra: BlockIO Block-IO: Messung der Datenübertragung für jeden Einzelblock Bildung von Mittelwert (Mean), Maximum (Max) und Minimum (Min) File-IO: Mittelung über alle bislang übertragenen Datenmengen FileIO Mittelung über alle bislang übertragenen Datenmengen
13 Block-IO vs. Streaming Datenrate D Durch Datenrate Vorgegebene Datenmenge pro Zeiteinheit Durch Datenrate vorgegebene Datenmenge pro Zeiteinheit IO Error Unterschreitung der Vorgegebenen Datenrate IO-Error: Unterschreitung der vorgegebenen Datenrate Out of Sync Datenrate zwar über vorgegebenem Wert aber Blöcke kommen im falschen Zeitfenster keine Wartezeit - nächster Block wird sofort übertragen bis Zeitraster wieder erreicht wird Out Of Sync: Übertragung erfolgt zwar schneller als durch die Datenrate vorgegeben, Blöcke kommen aber im falschen Zeitfenster keine Wartezeit, nächster Block wird sofort übertragen bis Zeitraster wieder erreicht wird Vorgegebene Datenrate Tf zur Verfügung stehende Zeit für Wiederholungen der Datenübertragung bei Auftreten eines Fehlers Tf zur Verfügung stehende Zeit für Wiederholungen der Datenübertragung bei Auftreten eines Fehlers Zeit t
14 Last-Tools IOMeter (Intel) DD (Bordmittel Unix/Linux) Lmdd (Larry McVoy, SGI) Xdd (I/O Performance, Inc.) IOZone (William Norcott, Don Capps) Simtra(x) (RBT)
15 Simtra
16 Simtra im Netzwerk
17 Analysatoren Einsatz von leistungsfähigen hardwarebasierenden Netzwerkanalysatoren für Fibre Channel (1Gbit/s, 2Gbit/s, 4 Gbit/s), iscsi und Gigabit Ethernet
18 Cache-Mechanismen Applikation Betriebssystem Übergeordnetes (Shared-)Filesystem Storage-Controller Festplatten File-Open-Flags
19 Betrachtungsebenen Steuerungsund Verwaltungsebene Materialebene (Audio/Video als File & Signal) Datentechnische Ebene (zentrale Speicherlösungen)
20 Frame-Checker VITC im aktiven Bildbereich eines SDI-Signals LTC als Ton in einen Audiokanal Auswertung auf Frame-Kontinuität (Frameverluste, freezed Frames) Auswertung Video-Audio-Delay im Framebereich Erzeugung einer konfigurierbaren textbasierenden LOG-Datei Verschiedene System-Referenzzeiten Frame-Checker auf Fileebene gerade in Entwicklung
21 Frame-Checker GUI und LOG-Datei
22 Valid A/V-Delay-Messung
23 Beispiel aus der Praxis Video LoRes-Schnitt: HiRes LoRes HiRes-File & LoRes-File LoRes 1,5 Std. HiRes 1 Std.
24 AuViDAP Audio-Video-Datei-Analyse-Programm entspricht Frame-Checker auf Fileebene für LoRes automatisierte Fileanalyse über Watchfolder- Überwachung auch HiRes-Analysen möglich genauere A/V-Delay-Messung
25 AuViDAP GUI
26 Betrachtungsebenen Steuerungsund Verwaltungsebene Materialebene (Audio/Video als File & Signal Datentechnische Ebene (zentrale Speicherlösungen)
27 Funktionale workflow-basierende Untersuchungen Ingest- / Playout-Tools (z.b. Verhalten bei Timecodesprüngen, Codecanalysen) Transfertools evtl. mit Transwrapping-Funktionalität (Medway, mxf4mac) Transcodingsysteme (Fielddominanz, Bildqualitätsanalysen) Sendeautomationen Fileformat-Analysen (Tools von MOG-Solutions, IRT- Analyser) Content-Management-Systeme und ihre Module (Materialerkennung, LoRes-Erzeugung, Fusing)
28 Havariebetrachtungen Untersuchungen an Systemen unter maximaler Betriebsbzw. Produktionslast (worst case) Beaufschlagung der Systeme mit synthetischer Zusatzlast ( Headroom-Ermittlung) Belastung des Gesamtsystems mit Störgrößen (Ausfälle von Komponenten und Teilsystemen) Beobachtung der Auswirkungen auf: - Einzelkomponenten - Teilsysteme - Gesamtsystem - Ausspielsignal
29 Mögliche Störgrößen Plattenausfälle Datenwiederherstellung/Restripe- Prozesse/Disk-Rebuild-Prozesse Einfluss auf Performance Ausfall von redundanten Systemanbindungen (aktivaktiv vs. aktiv-passiv) Unterbrechungszeiten, Einfluss auf Performance Ausfall redundanter Systemkomponenten Unterbrechungszeiten, Einfluss auf Performance Fragmentierungsbetrachtungen
30 Referenzen Bayerischer Rundfunk (MediaSAN SZFM) Mitteldeutscher Rundfunk (Projekt NLM, CMS3) Südwest-Rundfunk (IKS, diverse Projekte) Rundfunk Berlin-Brandenburg (Projekt DPS) Radio Bremen (Projekt RB neu) Saarländischer Rundfunk (Digitalisierung Fernsehen) Hessischer Rundfunk (DigiBemA, Gesamtkonzept bandlos) Norddeutscher Rundfunk (Vernetzte Produktionsumgebung) Red Bull Mediahouse (Produktionsspeicher)
31 Sachgebiet Vernetzte Produktionssysteme Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Nürnberg - Wallensteinstraße Geschäftsführer: Dipl.-Ing. (FH) Alfred Preissner Telefon:
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