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Apple Xsan
Apple propose avec Xsan sa solution de gestion de stockage partagé au sein d'un groupe de travail, très nettement orienté postproduction vidéo / Final Cut Pro.
Xsan est la dernière brique de l'édifice Apple pour continuer de révolutionner la vidéo…
Notre structure (VIDEO DESIGN) a acquis un système Xsan, et à cette occasion, nous vous proposons une explication de ses fondamentaux ainsi qu'un test grandeur nature et réel... Un système de stockage partagé, pour quoi faire ?
Que ce soit au sein de structures manipulant quotidiennement des dizaines d'heures de vidéo comme une chaîne de télévision ou bien dans des sociétés de production travaillant sur dix ou quinze docs 52/90 minutes chacun, la nécessité de pouvoir partager facilement des données entre différents utilisateurs de manière fiable et contrôlée se fait rapidement ressentir. Si la plupart des services news des grosses chaînes de télévision ont déjà acquis un système de données partagées, généralement Avid Unity, Apple Xsan propose le même type de solution technique, en fibre optique, à un coût global divisé environ par trois/quatre…
Le principe du stockage partagé est d'éviter la multiplication onéreuse des unités de stockage station par station, et évidemment d'augmenter la flexibilité et la rapidité de traitement, en enchaînant sans frein capture, montage, habillage, étalonnage, mixage, masterisation, voire en les pratiquant en parallèle ! Un parc de quelques stations sans aucun stockage vidéo individuel, de 2 à 64 stations maximum (par serveur), partagera ainsi une grosse masse de stockage, de manière sécurisée et rapide, découpable et accessible à tous et selon les besoins de chacun.
Quelles performances pour les stockages actuels ?
Un flux DV ou HDV pèse 3,6Mo/s. Final Cut Pro gère ces flux en temps réel, multipliant par 3 à 5 la demande de performances pour un disque dur : 11 à 20Mo/s sont nécessaires pour que Final Cut travaille en lecture temps réel dans les situations classiques. Si on dispose de 5 postes de travail qui veulent accéder à une même zone de stockage, voire aux mêmes médias, il faut multiplier par 5 ce débit nécessaire, soit 60 à 100Mo/s. Si les disques durs actuels assument sans problème un débit de 20Mo/s, ils ne peuvent le dépasser de beaucoup. Il faut alors associer plusieurs disques, en leur faisant écrire simultanément un média, pour augmenter le débit possible :
les modes « RAID » 0, 3, 5, notamment, accélèrent les écritures/lectures, et certains modes raid (3, 5…) permettent également de sécuriser les données. En cas de panne d'un disque, les autres disques sauront reconstituer nos précieuses informations. Ensuite vient l'interface de communication entre les disques et les ordinateurs… Ata, SCSI, UltraATA, SATA ne conviennent pas, n'étant pas partageables sur un réseau, même si certaines ont des performances dignes de groupes de travail. Avec sa bande passante théorique de 125Mo/s le gigabit Ethernet pourrait sembler convenir pour travailler en DV. Malheureusement aucun constructeur n'a développé de logiciel utilisant Ethernet, et si on l'utilise soi-même, le débit réel ne dépassera pas 20Mo/s, à peine suffisant pour quelques flux DV. Seule la technique fibre optique (« Fibre Channel ») a été développée pour le partage de données. Sa bande passante est élevée. La norme utilisée par Apple permet d'obtenir 200Mo/s par canal, sachant qu'une carte Fibre Channel est dotée de deux canaux. Donc une bande passante de 400Mo/s. Et la fibre optique supporte des câbles de 500m de longueur.
Apple démocratise le réseau FibreChannel avec des cartes (cuivre) à 500€ HT !
Apple propose ainsi une unité de stockage Raid, hardware (donc rapide et fiable), basée sur 4, 7 ou 14 disques Ata, avec redondance des contrôleurs, des alimentations et de la connectique, permettant ainsi de fiabiliser nos données. Leur interface fibre channel (deux canaux) permet en théorie un débit de 400Mo/s. Hélas, les contrôleurs ATA intégrés aux Xserve Raid brident le débit à 200Mo/s par Xserve Raid… Ainsi, avec un Xserve Raid bien pourvu (14 disques), on obtient un débit de 200Mo/s maxi, distribuable aisément, sur un parc maximum de 64 machines, G4 ou G5, sur du réseau fibrechannel qui supporte cela sans broncher. Un tel débit permet donc normalement de gérer du DV en temps réel, avec une dizaine de machines. Si on travaille en SD non compressé, il faudra se contenter de 5 machines environ, ou mieux, d'ajouter un ou deux Xserve Raid. Idem pour le travail en HD non compressé, qui généralement demande 135Mo/s pour un seul flux.
pour gérer du SD non compressé il faudra accumuler plusieurs Raids et serveurs Xserve
Le partage facile ?
S'il existe depuis plusieurs années de telles unités de stockage, en Raid, et avec interface FibreChannel, pourquoi ne partage-t-on pas depuis aussi longtemps nos données ?
D'abord parce que la fibre optique coûte très cher : switch, câbles, cartes et disques… Apple a divisé les prix par 4 en proposant une carte FibreChannel à 499€ HT, des Raids à prix réduit grâce à des mécaniques et des contrôleurs ATA.
Ensuite, il faut une solution logicielle pour partager un stockage entre plusieurs utilisateurs ! Sans Xsan, il était impossible de partager de manière sécurisée et optimisée à la vidéo un tel disque dur.
Il faut donc installer Xsan sur chaque machine « client », et sur… un serveur ! Les monteurs habitués à la révolution DV et Final Cut Pro vont se refroidir légèrement en apprenant qu'il faut donc obligatoirement un serveur Mac OS X, qui gèrera les « méta-données », sur un réseau Ethernet privatif, en liaison avec les machines clientes qui seront reliées au serveur par FibreChannel et Ethernet.
Topologie d'un stockage partagé Xsan
Décrivons le stockage partagé que nous avons construit au sein de notre structure : autour de 5 machines, des G5, qui n'ont pas besoin de stockage individuel (hors le disque système).
Il faut un Xserve Raid, avec 14 disques pour obtenir les meilleures performances.
Une version 3500Go coûte 10000€ HT. Ne pas oublier les batteries cache, indispensables en cas de coupure de courant.
Le serveur Xserve sert donc à gérer les méta-données : il fait la liaison entre les données (sur le ou les raids, aux emplacements réels de ces données) et les demandes des machines clientes, les stations de travail qui demandent à accéder à tel fichier, ou à écrire une capture vidéo, un calcul… Ce serveur réalise un travail très important, intensif, et communique en FibreChannel et en Ethernet. Nous avons choisi un monoprocesseur pour un maximum d'une dizaine de stations DV, et pour réduire le côut... Un biprocesseur est recommandé dans les autres cas (SD, HD, plus de 10 stations), voire deux, ou trois… Compter 4400€ HT pour un biprocesseur, avec 2Go de ram et une carte FibreChannel.
Il faut un bon switch gigabit-ethernet (300€ HT), un switch FibreChannel (8 ports minimum, 3000 € HT), une carte FibreChannel par machine (499€ HT), une licence Xsan par machine (999€ HT). Une installation en nodal permet d'oublier le bruit des Xserve et Xserve RAID, assez effrayants dans un home studio ! Le câblage peut faire augmenter l'adition, si l'on désire de grandes distances entre machines.
Hors installation, le coût est de 27000€ HT environ, pour partager 3500 Go entre 5 machines déjà acquises, soit 270H en DV. Ou bien 45000€ HT avec en plus 5 G5 équipés de licences Final Cut, de ram et d'écrans…
Ce coût, conséquent, est sans commune mesure avec un parc Avid, surtout si on le compare à un parc Avid MediaComposer sous Unity (et non pas NewsCutter !). Et il baissera d'autant plus en terme de coût du GigaOctet, si on ajoute des G5 et des TeraOctets…
un groupe de travail minimal…
un groupe de travail de base mais adapté à des flux DV & SD importants
Est-ce facile à installer ?
Nous avons donc installé notre premier réseau Xsan à cette occasion. Nous sommes très à l'aise avec Final Cut Pro et tout type de logiciel de postproduction, mais nous n'avions alors aucune expérience des systèmes d'exploitation serveurs ou de ce type de réseau partagé. En une bonne semaine de lectures et questionnements nous sommes parvenus à mettre en route un réseau de 5 machines (G5) avec un serveur et un Xserve Raid. Les branchements sont très aisés. L'installation d'OS X server est simple. Le paramétrage est relativement logique. Il faut ensuite installer les logiciels de paramétrage/administration système/Raid sur la ou les machines « administrateur », et bien sûr Xsan sur chaque machine, serveur inclus.
En pratique, il faut commencer par configurer le Xserve et activer l'Open Directory. L'utilitaire Admin Server permet de configurer le serveur depuis n'importe quelle machine du réseau. Open Directory est un puissant service de gestion des autorisations qui s'appuit sur une base de données centralisée des utilisateurs.
Pour la configuration des Xserve RAID avec Raid Admin, on crée des matrices Raid (LUN, pour Numéro d'Unité Logique), unités de stockage fondamentales. Il est judicieux de créer des LUN avec des systèmes RAID différents en fonction de leurs applications : par exemple un LUN en Raid 0 pour les rendus, rapide mais peu sécurisé, et un LUN en Raid 5 pour les captures, sécurisé mais un peu plus lent.
la gestion des volumes de stockage
L'architecture globale d'un SAN est un véritable jeu de poupées russes.
Nous avons en haut de la hiérarchie le ou les périphériques de stockage (Xserve RAID), viennent ensuite les LUN. Un ensemble de LUN constitue une réserve de stockage. Une ou plusieurs réserves de stockage forment un volume, qui est la plus grande unité de stockage partagée au sein d'un SAN et que les utilisateurs voient comme un banal disque dur monté sur leur système. La taille maximale d'un volume est de 15,99 To. A tout moment, l'administrateur peut ajouter ou enlever une réserve de stockage à un volume, sans déconnecter ce dernier des utilisateurs en cours.
Xsan permet de gérer aisément volumes, autorisations et bandes passantes…
Xsan Admin est l'outil de contrôle du réseau Xsan. C'est avec Xsan que l'on constitue les réserves de stockage, les volumes, et que l'on gère les autorisations et les quotas. On remarquera la relative simplicité de ce logiciel de gestion, en comparaison avec sa puissance. D'un simple glisser/déposer on attribue de gigantesques espaces de stockage à un grand nombre de postes et il est tout aussi facile de restreindre l'accès de certains utilisateurs à un volume ou d'en autoriser l'accès à d'autres sous certaines conditions (uniquement en lecture par exemple). Xsan Admin permet de gérer l'espace disque disponible en allouant un quota de stockage aux utilisateurs et l'administrateur peut être prévenu par mail de tout dépassement de quotas. La réservation de bande passante est également possible - attribuer un débit prioritaire à une station qui capture ou à une autre qui masterise - mais il faut maîtriser les lignes de commande Unix…
Pour les utilisateurs, les volumes partagés s'utilisent de manière transparente, comme de simples disques réseau. L'administrateur, via le système des affinités, peut définir la destination de stockage de quelques dossiers à l'intérieurs d'un volume (en fonction du niveau de sécurisation ou de rapidité voulus pour ces dossiers), sans que l'utilisateur ne s'en rende compte.
les volumes partagés apparaissent comme de simples disques
Quelles performances réelles ?
Globalement, Xsan, en version 1.01, s'est montré très satisfaisant, parfaitement fiable, et relativement facile à installer. Notre configuration était la suivante: serveur G5 mono 2Ghz, 5 macs G5 2x2Ghz, 1 Xserve Raid 2,8To (14 disques) en Raid 5, switch FC 8 ports et Ethernet de qualité. Une telle configuration s'est montrée fiable en DV : on peut capturer sur une machine, pendant que 5 autres machines montent ce qui vient d'être capturé ! Avec des montages denses et complexes, multicouches avec effets, 5 accès simultanés la lecture reste fluide. En SD non compressé, la lecture n'est pas toujours aussi fluide. Les performances du raid ne sont pas en cause : 165Mo/s. Pour améliorer les performances en usage, avec plus de stations, en usage SD ou HD, il faurait un serveur bi-processeur. Par ailleurs, les nouvelles versions de Xsan (1.1) et OS X Server (Tiger) amélioreront probablement les performances. Ensuite, il faudrait ajouter un ou deux autres Xserve Raid, pour augmenter le débit... On notera que Xsan dans sa version actuelle (1.01) n'est pas capable d'agréger les deux canaux FC... une chose indispensable qui devrait arriver avec la prochaine mise à jour mineure (1.1 ?). Par ailleurs, on attend de la prochaine génération de Xserve Raid l'utilisation de la norme FC 4Gb, comme les nouveaux Unity, permettant ainsi d'atteindre 800Mo/s de la bande passante. Cela ne saurait tarder, c'est plus une question de coût que de qualités logicielles... Ainsi, Xsan sera réellement opérationnel en HD non compressé pour du travail en groupe.
Xsan comparé à Unity ?
Côté différences techniques avec Avid, on notera que Unity distribue les méta-données sur tous les volumes, ce qui promet un peu plus sécurité. Sinon, Xsan est particulièrement moins coûteux (4 à 5 fois !), à peu près aussi complexe à configurer, et nettement plus aisé à administrer pour un néophyte. Après qu'un système Xsan ait été paramétré, il est très facile à gérer via la fenêtre Xsan. Un bon technicien s'y retrouvera rapidement.
Xsan n'est donc pas seulement la dernière brique (logicielle) que nous attendions d'Apple, mais aussi le dernier pavé de la révolution vidéo numérique lancée par Final Cut Pro !
la première chaîne de TV produisant entièrement sous Xsan et Final Cut Pro
James Simon - mai 2005.
(Article paru initialement dans SONOVISION.)
FICHE TECHNIQUE
Editeur / constructeur Apple (www.apple.fr)
Compatibilité Mac G4 (2 x 800 Mhz mini) ou G5, Mac OS X 3 / OS X Server 3.6.
Prix Xsan 999€ HT la licence un poste - Xserve G5 à partir de 3219 € HT - Xserve Raid à partir de 5300€ HT - 499€ HT la carte FiberChannel
Pour avoir une idée assez précise d'une configuration basée sur Xsan, une simple visite sur l'Apple Store permet de bien évaluer le coût, hormis le câblage et l'installation, qu'il vaudra évidemment mieux confier à un spécialiste. |
