揚州電視臺新型云媒資系統(tǒng)設計與實現

范袁飛

（揚州廣播電視總臺 制播技術部，江蘇 揚州 225000）

揚州電視臺新型云媒資系統(tǒng)設計與實現

范袁飛

（揚州廣播電視總臺 制播技術部，江蘇 揚州 225000）

通過揚州電視臺云媒資系統(tǒng)總體架構，闡述了該媒資系統(tǒng)的結構組成和詳細的流程設計。該系統(tǒng)在現有主干平臺的基礎上利用云計算技術實現揚州臺的媒體資產存儲、管理、分發(fā)等應用。最后從揚州臺云媒資系統(tǒng)實際出發(fā)，總結了實際調試和應用操作中的關鍵點和一些使用經驗。

媒體資產管理；云計算；ESB；EMB；雙歸檔

近年來，隨著廣電事業(yè)和文化產業(yè)的進一步繁榮與發(fā)展，各級電視臺節(jié)目收錄、編輯、存儲、播出系統(tǒng)的數字網絡化日臻完善。揚州電視臺也先后建設了高清數字非編制作網系統(tǒng)、數字化播出系統(tǒng)、主干平臺系統(tǒng)和集中收錄系統(tǒng)等一批在技術行業(yè)內有影響的項目。從2013年開始，揚州臺著手建設全臺云媒資系統(tǒng)。通過前期充足的考察和學習，把云計算技術應用于媒資系統(tǒng)，構建具有國內領先水平的云媒資平臺。

該系統(tǒng)在現有主干平臺的基礎上利用云計算技術實現揚州臺的媒體資產存儲、管理、分發(fā)等應用。該系統(tǒng)正式投入運用以后，全面提升了業(yè)務管理水平，提高信息使用效率，大大降低整體運行成本，為前期節(jié)目的制作提供了便捷而高效的保障和技術支撐。

1 系統(tǒng)的架構設計和分析

1.1 媒資系統(tǒng)在全臺網中的定位

圖1是揚州電視臺媒資系統(tǒng)的架構圖，可以看出該系統(tǒng)在揚州電視臺全臺網絡中的定位。全臺媒資系統(tǒng)作為全臺網建設的一個重要環(huán)節(jié)，通過統(tǒng)一的采集、編目、編輯、備播，實現全臺視音頻節(jié)目資源有效共享，為新媒體業(yè)務和臺外云服務的發(fā)展提供豐富的內容資源和有效的技術保障。

揚州臺的全臺制作網絡系統(tǒng)包括數字化混合播出（HBS）網絡系統(tǒng)、臺內集中收錄系統(tǒng)、廣播制播網絡、新的文稿系統(tǒng)、臺內辦公網、臺外的公有云服務平臺以及現在的媒體資產管理系統(tǒng)。全臺制播網絡系統(tǒng)內各板塊之間通過全臺互聯(lián)主干平臺實現數據交互。

1.2 整體板塊架構

媒體管理板塊工藝架構圖如圖2所示。揚州臺的云媒資系統(tǒng)包括了入庫子系統(tǒng)、下載子系統(tǒng)、編目檢索門戶子系統(tǒng)、存儲子系統(tǒng)、運行管理子系統(tǒng)、公共服務子系統(tǒng)、整備子系統(tǒng)和公有云服務子系統(tǒng)[1]。其中，入庫子系統(tǒng)通過網絡接收新聞及各制作系統(tǒng)提交媒資系統(tǒng)的節(jié)目、素材，并對節(jié)目素材進行篩選和整理，同時對攜帶進入媒資系統(tǒng)的元數據進行整理。對于視音頻媒體的整理主要通過篩選剪輯后重新打包生成新的對象，對于攜帶進入元數據可以進行修訂編輯和預編目。通過上載工作站對歷史資料進行數字化生產。下載子系統(tǒng)是媒資系統(tǒng)的一個數據輸出。根據用戶的不同需求，下載系統(tǒng)通過下載工作站和下載輸出軟件模塊將媒體數據進行多種存儲介質（例如模擬磁帶或者數字磁帶）復制或者轉錄。

圖1 媒資系統(tǒng)架構圖

編目檢索門戶面向全臺域內最終用戶，提供媒體資產的檢索查詢和使用。通過媒資服務門戶，用戶可以檢索、查詢、調用媒資管理板塊所存儲的節(jié)目資料，以及使用媒資管理板塊提供的文件資料柜存儲資源。編目子系統(tǒng)對節(jié)目和素材進行自動或人工分類，同時可以對節(jié)目和素材進行自動或人工關聯(lián)捆綁，自動與相關元數據進行對應；還可以根據節(jié)目代碼自動繼承相關元數據，支持編目人員對節(jié)目素材進行整理、著錄和補充元數據；最后可以通過該門戶系統(tǒng)對已完成編目節(jié)目進行審核。

圖2 媒體管理板塊工藝架構圖

此次媒資的存儲子系統(tǒng)系統(tǒng)設計為在線、近線、離線三種存儲架構。媒資系統(tǒng)內經常使用的節(jié)目素材可根據策略將其存放于在線存儲體中（磁盤陣列），不經常使用的節(jié)目素材可通過遷移服務器歸檔入近線存儲內（數據流磁帶庫），當需要調用近線存儲體的素材時，可通過遷移服務器將近線的節(jié)目回遷到在線存儲里再進行使用。需要長期保存同時不需要經常使用的節(jié)目可以選擇離線存儲的方式，直接將其放入磁帶架（庫房磁帶架群）。

運行管理子系統(tǒng)可以實現數據的統(tǒng)計分析、任務調度、狀態(tài)監(jiān)控、版權管理、用戶反饋、系統(tǒng)運行管理等功能，該子系統(tǒng)主要為媒資運行管理服務，面向系統(tǒng)管理員。公共服務子系統(tǒng)主要是媒資系統(tǒng)內大量基礎服務器機群，該子系統(tǒng)主要為各個子系統(tǒng)提供運行支撐服務。整備子系統(tǒng)向播出系統(tǒng)提供自辦節(jié)目重播及電視劇、廣告節(jié)目的備播，最終將完成準備的節(jié)目文件輸出給播出。公有云服務子系統(tǒng)用于對公網提供相應的公有云檢索、轉碼和分發(fā)服務。

2 系統(tǒng)關鍵技術

2.1 云計算

云計算（Cloud Computing）是一種商業(yè)計算模型，旨在通過網絡把多個成本相對較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的完美系統(tǒng)，構成計算資源池，并把這強大的計算能力分布到終端用戶手中[2]，使各種應用系統(tǒng)能夠根據需要獲取計算力、存儲空間和信息服務。

本次揚州臺媒資系統(tǒng)采用T-Cloud虛擬化管理平臺系統(tǒng)、N-Cloud云存儲平臺系統(tǒng)（含云創(chuàng)T-Cloud）作為云媒資平臺設計基礎設施建設方案。該方案包含兩方面：媒資系統(tǒng)應用的虛擬部署環(huán)境基礎設施和媒資數據的存儲云基礎設施。同時采用“云”+“端”的模式，除上下載工作站等廣電專用設備和歸檔回遷等對資源要求過高的設備外，大部分服務器和工作站，如傳輸服務器、轉碼服務器、技審服務器、流媒體服務器、Web應用服務器、策略服務器、編目工作站、檢索工作站、審核工作站等，都構建在“云”端。云計算在媒資系統(tǒng)中的應用如圖3所示。

圖3 云計算在媒資系統(tǒng)中的應用

系統(tǒng)特點有：1）系統(tǒng)建設時根據事先定義好的編目、轉碼等虛擬機模板快速部署業(yè)務系統(tǒng)所需的工作站，通過應用虛擬化技術也可加快辦公軟件等日常應用的部署。根據業(yè)務需要動態(tài)擴展每個業(yè)務系統(tǒng)的計算資源，快速增加或縮減站點，由于都是采用虛擬化的操作，擴展起來非常方。2）易于使用，云媒資系統(tǒng)平臺上部署了媒資系統(tǒng)的絕大多數業(yè)務，而這些業(yè)務都可以通過瘦終端、PC等云的終端設備進行訪問，可適應不同的工作場景。3）易于管理，通過統(tǒng)一的云媒資系統(tǒng)管理平臺，可以實時監(jiān)看系統(tǒng)的運行狀態(tài)，控制工作站點的啟動和停止，還可以實現物理服務器的動態(tài)負載均衡。4）具有高安全性的優(yōu)勢，云媒資系統(tǒng)通過服務器故障轉移群集、虛擬機在線熱遷移、關鍵應用熱備份、關鍵設備冗余等多種技術手段確保了系統(tǒng)的安全運行，可持續(xù)對外提供服務。

2.2 系統(tǒng)軟硬件設計

揚州臺云媒資系統(tǒng)的服務器包含虛擬服務器和實體服務器兩種?；谠朴嬎愕奶摂M服務器包括了10個刀片服務器用于部署虛擬化服務（目前投入實際使用4臺虛擬服務器）和10臺虛擬工作站。項目中還部署1臺物理容量為48 Tbyte的虛擬帶庫，用于備份存儲媒資入庫歸檔的重要數據。虛擬磁帶庫通過存儲虛擬化技術把一個磁盤存儲系統(tǒng)完全模擬成一個磁帶庫，包括磁帶庫機械臂、磁帶驅動器、各種類型的磁帶及容量。

實體服務器中，網絡核心存儲設備由在線存儲系統(tǒng)EMC Isilon X200和數據庫存儲共享陣列Dell Power?Vault MD3600f構成。近線存儲系統(tǒng)采用數據流磁帶庫Quantum Scalar i6000。以太網交換機分別采用H3C 5800-60c和H3C S5120-52C-EI。2臺數據庫服務器由DELL PowerEdge R720構成，采用Linux操作平臺和服務器雙機并行方式工作，數據采用獨立雙控盤陣RAID1方式存儲，采用專用備份軟件自動進行數據備份。分級存儲遷移服務器采用2臺DELL Power?Edge R720，實現對歸檔系統(tǒng)以及近線帶庫進行管理。采用4臺DELL PowerEdge R720作為轉碼遷移服務器，以實現媒體資源數據的交換和共享、視音頻格式轉換、文件傳輸、文件校驗、自動技審等功能。2臺打包服務器采用HP 380G7，用于高清制作網絡系統(tǒng)故事板的合成轉碼。上下載、審核以及縮編工作站采用大洋D3-HD5 PRO，編目審核工作站采用HP Z220。

實體服務器操作系統(tǒng)軟件采用Windows Server 2008 R2 Enterprise，Red Hat Enterprise Linux Server 5.8 X64。數據庫軟件采用ORACLE 10G RAC。媒資系統(tǒng)采用大洋ESB互聯(lián)平臺和EMB（Enterprise Media Bus）轉碼中心。

2.3 系統(tǒng)的安全設計

1）數據庫的安全設計

為了保證網絡安全，數據庫服務器采用先進的雙機容錯技術（即服務器集群技術），保證數據、應用程序和信息系統(tǒng)的高可用性。本網絡采用ORACLE 10G RAC技術，用戶可以充分利用多個使用集群技術互聯(lián)的計算機處理能力。

在數據庫安全設計時將2臺服務器通過軟件建立1個虛擬服務器名，數據庫資源掛在虛擬的服務器下，客戶機訪問數據庫時直接訪問虛擬機，2臺服務器一主一備，一旦主機癱瘓，備份機可以在1 min之內接管數據庫服務，接管過程對客戶機是透明的，通過這樣的措施可以大大提高數據庫的容災能力。

2）交換系統(tǒng)的安全設計

以太網核心為2臺H3C5800萬兆交換機，可配置48口千兆模塊，2臺交換機形成級聯(lián)，每臺服務器用雙網線做成TEAM，同時連接到2臺交換機，任意一根網線斷開或接觸不良都不會引發(fā)服務器連接故障。

Isilon X200存儲系統(tǒng)內配置有主備Infiniband交換機，每個X200節(jié)點有2根Infiniband線纜分別連接到主備交換機，任意節(jié)點的1根Infiniband連接線傳輸中斷都不會影響數據傳輸。

3）服務器硬件安全

本系統(tǒng)中關鍵服務器采用雙機熱備工作模式，即核心FC交換機、服務器FC交換機和主要樓層交換機支持可熱插拔的SFP接口、冗余電源、冗余風扇等，這樣無論單個電源模塊、風扇、端口鏈路損壞都不會影響服務器和存儲系統(tǒng)提供的訪問服務，保證系統(tǒng)高可靠性。

梅歐兒童健康研究中心的研究人員經過反復實驗研究，證明二手煙確實對人體產生不良影響，其中孕婦和兒童受二手煙的影響最為嚴重。

3 系統(tǒng)的流程設計

3.1 系統(tǒng)總體流程設計

圖4是媒資系統(tǒng)的總體流程設計圖，其中有媒資資料入庫、資料管理、節(jié)目下載輸出等數據交互流程設計。數據的互聯(lián)互通是一個系統(tǒng)化的工程，本系統(tǒng)在流程設計時考慮ESB和EMB之間會有很多數據的傳遞，所以在流程服務之間的注冊及調用都采用了WebService、消息隊列等成熟的、標準的接口協(xié)議。在后臺數據交換中心包含了ESB、EMB、轉碼中心、媒體遷移中心等，這些在整個互聯(lián)互通平臺中起著至關重要的作用。

3.2 節(jié)目入庫流程

節(jié)目素材入庫流程圖如圖5所示。媒資入庫流程首先由欄目制作人員進行一次編目，由資源管理器提交媒資系統(tǒng)，或由媒資系統(tǒng)上載、導入歷史資料及補充素材。入庫完成后，由媒資分級存儲軟件進行按照歸檔策略對文件歸檔。歸檔結束后由媒資編目人員對歷史資料節(jié)目素材進行元數據編目。編目審核人員對編目元數據進行審核，符合的編目元數據就能通過并完成元數據入庫，如果不通過則打回重新編目。

3.3 節(jié)目檢索流程

節(jié)目檢索流程圖如圖6所示。節(jié)目制作人員通過Web檢索瀏覽低碼率，確認所需媒體文件發(fā)出檢索指令，通過HTTP/TCP協(xié)議傳遞給Web服務器。后臺的Web服務器對于非靜態(tài)頁面的代碼（JSP代碼等）傳遞給應用服務器解析。應用服務器通過查詢數據庫檢索出用戶需要的檢索結果，把查詢結果轉化為超文本標記語言（Hypertext Markup Language，HTML）傳遞回Web服務器，Web服務器再將結果通過HTTP/TCP協(xié)議傳遞給用戶[3]。用戶瀏覽查詢結果中對應的流媒體數據，通過HTTP/TCP協(xié)議發(fā)出查看指令傳遞給Web服務器。Web服務器將統(tǒng)一資源定位符（Uniform Resource Locator，URL）文件定位傳遞給流媒體服務器。流媒體服務器從媒資在線盤塔中找到相應的流媒體文件，通過RTP/UDP協(xié)議將流媒體文件數據傳遞給用戶端，用戶可以邊下載邊瀏覽流媒體數據。

圖4 系統(tǒng)總體流程設計圖

圖5 節(jié)目素材入庫流程圖

圖6 節(jié)目檢索流程圖

節(jié)目歸檔流程圖如圖7所示。媒資系統(tǒng)進行資料上載后，根據需要產生高低雙碼流資料（將標清視頻高碼轉為DV50，低碼轉換為H.264），為了避免高碼流資料在線時間過長對在線存儲系統(tǒng)造成壓力，上載節(jié)目在進行高碼流質量審核之后進入歸檔流程，根據遷移策略條件完成高碼流素材歸檔；再依據系統(tǒng)制定的數據遷移策略，滿足遷移策略的數據被遷移到近線存儲區(qū)中，并根據策略決定在線硬盤上的數據對象是否刪除。

圖7 節(jié)目歸檔流程圖

其他應用系統(tǒng)傳送過來的素材經質量審核后同樣進入歸檔流程。自產素材的低碼流文件和其他業(yè)務系統(tǒng)上傳并通過轉碼產生的低碼流文件經編目、編目終審之后進入歸檔流程，其中關鍵幀以及低碼流文件分別進入關鍵幀歸檔區(qū)和低碼流歸檔區(qū)，并同時根據遷移策略決定是否刪除原有的關鍵幀、低碼流文件，至此關鍵幀、低碼流文件歸檔完成。

當近線存儲區(qū)達到一定的存儲容量后，同樣根據策略將滿足離線條件的數據流磁帶直接進行離線處理，并生成離線介質，進入庫房管理。

3.5 節(jié)目素材查詢調用流程

節(jié)目素材調用流程圖如圖8所示。根據全網檢索瀏覽共享平臺的審核調度中心發(fā)出的數據調用指令請求后，存儲遷移系統(tǒng)判斷數據對象存儲狀態(tài)，并按照優(yōu)先級從速度最快的存儲區(qū)調用的原則，將數據對象自動回遷到在線存儲區(qū)中。如果所需素材存在于在線存儲中，則由遷移調度服務器進行相應的遷移操作。如果存在于近線存儲中，則首先從近線存儲中遷移到在線存儲中，然后遷移到用戶指定的位置。如果素材處于離線狀態(tài)，則向管理員發(fā)出提示，說明所需素材在離線架的哪盤磁帶上。

高碼流節(jié)目完成離線、近線及在線的回遷后，系統(tǒng)下載管理工作站判斷該檢索結果的輸出方式，將高碼流節(jié)目下載到錄像帶上交給檢索請求用戶，或者將高碼流節(jié)目通過業(yè)務系統(tǒng)之間的數據交換鏈路傳送給發(fā)送調用請求的業(yè)務系統(tǒng)二級庫存儲。

圖8 節(jié)目素材調用流程圖

4 總結

揚州臺云媒資系統(tǒng)創(chuàng)新地采用云計算技術，將媒資的大量應用服務部署到虛擬刀片服務器上，大大提高了數據保護的整體安全性和性能，降低了數據保護成本。本系統(tǒng)建成后，經過技術部門反復詳細的測試和維護，已經正常投入使用，滿足了節(jié)目的日常制作以及歷史資料的搶救性恢復入庫需求。

揚州臺的媒資系統(tǒng)的后期發(fā)掘尚在起步階段，相關的系統(tǒng)端口交互以及后期的基于云計算虛擬化存儲還在進一步調試中，通過下一步的技術優(yōu)化，相信揚州臺云媒資系統(tǒng)的功能會更加完善和成熟。

[1] 鄧繼濤，張云廣.淺談全臺網架構下安全播出的策略[J].電視技術，2013，37（5）：27-29.

[2]賈士利.云計算在電視新聞直播技術中的應用探討[J].廣播與電視技術，2010（11）：28-33.

[3] 徐儉.云媒資系統(tǒng)安全問題解決方案設計考慮要點[J].傳播與制作，2013（12）：23-24.

TN948

B

??健男

2014-05-14

【本文獻信息】范袁飛.揚州電視臺新型云媒資系統(tǒng)設計與實現[J].電視技術，2014，38（18）.