大連臺(tái)電視播控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器備份策略

譚 峰，于 俊

（大連廣播電視臺(tái)，遼寧 大連 116022）

大連臺(tái)電視播控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器備份策略

譚 峰，于 俊

（大連廣播電視臺(tái)，遼寧 大連 116022）

針對(duì)電視播控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用服務(wù)器安全，結(jié)合國家廣電總局《廣播電視安全播出管理規(guī)定》要求，從實(shí)際工作角度出發(fā)，設(shè)計(jì)并應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器備份方案，包括交換機(jī)冗余備份策略、數(shù)據(jù)庫冗余備份策略、視頻服務(wù)器冗余備份策略、素材遷移冗余備份策略、自動(dòng)技審冗余備份策略。經(jīng)過一年半的正式運(yùn)行，該套方案切實(shí)可行，保證了播控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)器的安全運(yùn)行，進(jìn)而保證電視播控業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。

播控系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)；服務(wù)器；冗余備份

1 大連臺(tái)播控系統(tǒng)

隨著網(wǎng)絡(luò)化、文件化應(yīng)用在播出系統(tǒng)中的廣泛普及，網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器在播出系統(tǒng)中的地位變得越來越重要，安全播出與這些設(shè)備的安全運(yùn)行也密不可分，因此采用正確合理的冗余備份策略就顯得尤為重要。

為了確保網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃?，讓?yīng)用服務(wù)器、視頻服務(wù)器的核心業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行，保障整個(gè)播出工作流程的正常進(jìn)行，在播控系統(tǒng)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)器采用了冗余備份的設(shè)計(jì)。下面就大連臺(tái)播控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)器的重要冗余備份策略進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

大連臺(tái)電視播控系統(tǒng)中采用了18臺(tái)DeLL R710服務(wù)器作為核心應(yīng)用服務(wù)器，用來實(shí)現(xiàn)域控、數(shù)據(jù)庫、遷移、監(jiān)控、配置管理、網(wǎng)絡(luò)防毒等功能，使用Omeneon公司的Spectrum，MediaDeck，MediaGrid組成了視頻服務(wù)器系統(tǒng)，采用Cisco3750E交換機(jī)作為服務(wù)器間數(shù)據(jù)交換傳輸?shù)脑O(shè)備。詳情見表1和圖1。

表1 網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器設(shè)備冗余表

2 交換機(jī)冗余備份策略

交換機(jī)是播控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸交互的核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，上載、播控、素材管理、播后管理、系統(tǒng)配置等工作站都要通過交換機(jī)與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信，如果交換機(jī)出現(xiàn)故障，整個(gè)播控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信將陷入癱瘓狀態(tài)，無法保障播控工作流程的正常進(jìn)行，因此確保交換機(jī)的可用性就是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要課題。

本系統(tǒng)采用了6臺(tái)Cisco 3750E交換機(jī)、2臺(tái)HP 2910交換機(jī)、3臺(tái)Dell5424交換機(jī)作為播出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，6臺(tái)Cisco 3750E負(fù)責(zé)播出核心子網(wǎng)、字幕子網(wǎng)、Miranda設(shè)備子網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，并且與二級(jí)存儲(chǔ)以及周邊設(shè)備監(jiān)控子網(wǎng)相連；2臺(tái)HP 2910交換機(jī)為二級(jí)存儲(chǔ)服務(wù)器系統(tǒng)自帶交換機(jī)，為二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)各子服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)鏈路；3臺(tái)Dell5424作為周邊設(shè)備的監(jiān)控子網(wǎng)，該子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)Axon板卡、多畫面分割器等的配置和設(shè)備監(jiān)控等功能，見圖1。

圖1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

交換機(jī)冗余備份設(shè)計(jì)策略如下：

1）6臺(tái)Cisco 3750E是播出系統(tǒng)的核心交換機(jī)，在布線過程中，將相同功能互為備份的服務(wù)器或工作站連接到不同的交換機(jī)上，防止單臺(tái)交換機(jī)故障導(dǎo)致主備設(shè)備同時(shí)失去網(wǎng)絡(luò)連接；6臺(tái)Cisco 3750E交換機(jī)之間采用菊花鏈方式連接，每2臺(tái)交換機(jī)之間擁有2條數(shù)據(jù)傳輸通道，如果其中一條通道失效，數(shù)據(jù)會(huì)通過另一條通道傳輸；為了確保交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，冷備了一臺(tái)Cisco 3750E交換機(jī)，如果其中一臺(tái)交換機(jī)故障，用冷備交換機(jī)替換故障交換機(jī)，由于Cisco 3750E支持智能堆疊技術(shù)（即Cisco Stack Wise Plus技術(shù)，處于工作狀態(tài)的堆疊能接納新的成員或卸載舊設(shè)備，而不會(huì)中斷服務(wù)[1]），無需重新手動(dòng)配置新交換機(jī)即可投入使用。整個(gè)替換過程在實(shí)際應(yīng)用中不超過5 min即可實(shí)現(xiàn)。

2）二級(jí)存儲(chǔ)的交換機(jī)互為主備，在其中一臺(tái)交換機(jī)故障情況下，另一臺(tái)交換機(jī)依然可以支持二級(jí)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)正常工作，安全性達(dá)到廣電總局《62令實(shí)施細(xì)則》的一級(jí)保障要求[2]。

3）3臺(tái)Dell5424只是作為周邊設(shè)備監(jiān)控子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這部分子網(wǎng)功能對(duì)在線播出沒有直接影響，對(duì)于可靠性要求相對(duì)較低，這部分設(shè)備沒有設(shè)計(jì)冗余備份。

3 視頻服務(wù)器冗余備份策略

視頻服務(wù)器的主要功能就是素材編碼、素材解碼、素材存儲(chǔ)3部分功能。在播控系統(tǒng)中無論是播前準(zhǔn)備、在線播出還是播后素材歸檔存儲(chǔ)都離不開視頻服務(wù)器，是硬盤播控系統(tǒng)的靈魂設(shè)備。

本系統(tǒng)視頻服務(wù)器主要包括Omneon公司的Spec?trum，MediaDeck，MediaGrid三個(gè)系列的服務(wù)器，分別用來上載、播出和二級(jí)存儲(chǔ)，見圖2。

1）Spectrum上載SAN冗余備份策略

Spectrum在本系統(tǒng)內(nèi)部又稱為上載SAN，用于7個(gè)標(biāo)清頻道的播前準(zhǔn)備階段，將總編室送來的節(jié)目帶進(jìn)行素材編解碼并以文件的形式存儲(chǔ)到上載磁盤陣列中，為下一步硬盤播出做好素材文件準(zhǔn)備工作。上載SAN包括編解碼模塊、素材存儲(chǔ)磁盤陣列。首先系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮到了上載san的冗余備份，設(shè)計(jì)了12個(gè)直接上載通道、4個(gè)邊播邊載通道、8個(gè)審片通道，只要保證2/3數(shù)量的通道在工作，就能保證這個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也就是說通道數(shù)本身就考慮到備份的問題，通道之間可以互為備份。其次將12個(gè)直接上載通道部署在4組編碼機(jī)箱（每組包含2個(gè)獨(dú)立編碼模塊）上，在模塊這個(gè)級(jí)別上，8組編碼模塊互為備份（見圖3）。最后如果整個(gè)上載SAN因故障無法工作，系統(tǒng)還配置了6臺(tái)大洋公司VIPS服務(wù)器作為備份上載服務(wù)器，這6臺(tái)VIPS同樣提供12個(gè)通道上載，滿足了播控系統(tǒng)的應(yīng)急播出需求。

圖2 視頻服務(wù)器總體架構(gòu)

圖3 7頻道上載SAN服務(wù)器通道配置

2）MediaDeck播出服務(wù)器冗余備份策略

播出服務(wù)器采用了6臺(tái)MediaDeck服務(wù)器，其中4臺(tái)用于7個(gè)標(biāo)清頻道在線播出階段，每臺(tái)標(biāo)清Medi?aDeck服務(wù)器擁有2個(gè)編碼通道和4個(gè)解碼通道，考慮到冗余備份，采用分布式的播出架構(gòu)（見圖4），每個(gè)頻道的主備硬盤播出通道分別部署在不同的播出服務(wù)器，如新聞?lì)l道的主播出通道在標(biāo)清播出服務(wù)器1，備播出通道位于標(biāo)清播出服務(wù)器2，相當(dāng)于每個(gè)頻道有2臺(tái)播出服務(wù)器支持其播出業(yè)務(wù)，這2臺(tái)服務(wù)器的2個(gè)播出通道互為備份。除此之外，每個(gè)標(biāo)清頻道還擁有第2備播出通道，此播出通道位于上載SAN中，與審片通道共用一個(gè)解碼通道，在播出服務(wù)器主備播出通道其中一個(gè)故障或全部故障的情況下手動(dòng)啟用。另外2臺(tái)高清MediaDeck服務(wù)器用于1個(gè)高清頻道的在線播出階段，冗余備份架構(gòu)和標(biāo)清頻道基本相同，在此不再贅述。

圖4 7頻道標(biāo)清視頻服務(wù)器通道配置

3）MediaGrid二級(jí)存儲(chǔ)冗余備份策略

二級(jí)存儲(chǔ) MediaGrid是由 2臺(tái) ContentDirector 1000B和4臺(tái)ContentServer 2124組成，2臺(tái)ContentDi?rector 1000B為系統(tǒng)管理機(jī)，4臺(tái)ContentServer 2124為存儲(chǔ)服務(wù)器（見圖2）。由于二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)管理機(jī)互為主備、4臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器相互備份，存儲(chǔ)文件的方式是1∶1備份，無論從硬件備份還是文件存儲(chǔ)安全角度，系統(tǒng)安全性和可用性均很高。

4）視頻服務(wù)器管理冗余備份策略

為了方便管理Spectrum，MediaDeck，MediaGrid，在一臺(tái)Dell R710服務(wù)器上配置了Omneon SystemMan?ager，用來對(duì)上載、播出和二級(jí)存儲(chǔ)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)配置、在線增加或刪除模塊、開關(guān)機(jī)管理、更廣泛的控制以及監(jiān)控報(bào)警等功能。系統(tǒng)中還配置了一臺(tái)安裝了SystemMan?ager的筆記本電腦做冷備管理機(jī)，當(dāng)在線的SystemMan?ager服務(wù)器出現(xiàn)軟硬件故障時(shí)，可以將筆記本電腦接入系統(tǒng)，迅速恢復(fù)Omneon視頻服務(wù)器的管理監(jiān)控功能。

視頻服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合《62號(hào)令實(shí)施細(xì)則》的一級(jí)保障要求[2]。

4 播控?cái)?shù)據(jù)庫冗余備份策略

播控?cái)?shù)據(jù)庫是播控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理，與各個(gè)工作模塊進(jìn)行信息交互。播控?cái)?shù)據(jù)庫存儲(chǔ)各種與播出業(yè)務(wù)直接相關(guān)的數(shù)據(jù)，如播出素材的信息、播出節(jié)目單信息、用戶權(quán)限、播出系統(tǒng)軟件配置信息等。

播控?cái)?shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)安全與否影響整個(gè)播出系統(tǒng)的節(jié)目編單、素材上載、遷移和播出工作的正常進(jìn)行，所以對(duì)播控?cái)?shù)據(jù)庫的安全性要求較高。目前本系統(tǒng)采用了3臺(tái)Dell R710服務(wù)器＋SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫軟件＋Autostart熱備軟件＋Secondcopy自動(dòng)拷貝軟件構(gòu)成了播出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

播控?cái)?shù)據(jù)庫的硬件架構(gòu)（圖5）采用了3臺(tái)Dell R710服務(wù)器，其中2臺(tái)設(shè)置為主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，另外1臺(tái)作為第二備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。主備服務(wù)器通過2條網(wǎng)線相互通信，一條網(wǎng)線直接連接2臺(tái)服務(wù)器，用作數(shù)據(jù)庫鏡像數(shù)據(jù)同步以及偵聽心跳；另一條網(wǎng)線連接播控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，為播控業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供正常網(wǎng)絡(luò)通信。為了防止單一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障，主備服務(wù)器分別連接播出子網(wǎng)中不同的交換機(jī)。

圖5 播控?cái)?shù)據(jù)庫硬件架構(gòu)

軟件架構(gòu)采用SQL Server 2008作為數(shù)據(jù)庫軟件；AutoStart軟件用作主備數(shù)據(jù)庫熱備切換軟件；Second?Copy軟件從當(dāng)前活動(dòng)數(shù)據(jù)庫中拷貝數(shù)據(jù)庫備份文件至第二備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，用作冷備數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)數(shù)據(jù)源文件。

為了防止當(dāng)前活動(dòng)的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)損壞，還需對(duì)數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行備份，為日后數(shù)據(jù)庫恢復(fù)提供數(shù)據(jù)映像文件。數(shù)據(jù)庫備份是把某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)和事務(wù)日志副本做成一個(gè)映像的過程，可以把這個(gè)映像存放在磁盤或磁帶上[3]。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，通過映像文件恢復(fù)數(shù)據(jù)庫。當(dāng)前活動(dòng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫備份由維護(hù)計(jì)劃自動(dòng)完成，每天凌晨3:00進(jìn)行完整數(shù)據(jù)庫文件備份，每3 h進(jìn)行差異數(shù)據(jù)庫文件備份，備份文件存儲(chǔ)在本地的磁盤陣列上，并通過SecondCopy軟件拷貝到第二備數(shù)據(jù)庫，作為第二份備份文件，供冷備數(shù)據(jù)庫使用。

播控?cái)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了1+1+1的冗余備份，主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器在線熱備，支持自動(dòng)切換；第二備數(shù)據(jù)庫自動(dòng)備份保存數(shù)據(jù)庫備份文件，手動(dòng)恢復(fù)。播控?cái)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)符合廣電總局《62號(hào)令實(shí)施細(xì)則》的一級(jí)保障要求[2]。

5 素材遷移冗余備份策略

播控系統(tǒng)中的視頻素材文件存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)區(qū)，在播前準(zhǔn)備階段素材上載后存儲(chǔ)在上載存儲(chǔ)區(qū)中，在線播出前素材由上載存儲(chǔ)區(qū)遷移到播出存儲(chǔ)區(qū)中為在線播出做好準(zhǔn)備，同時(shí)還要遷移到二級(jí)存儲(chǔ)區(qū)中為日后節(jié)目重播做儲(chǔ)備。對(duì)于不再使用的素材要及時(shí)刪除，確保磁盤空間及時(shí)回收，為下一步的存儲(chǔ)工作提供可用磁盤空間。素材遷移、刪除的具體工作由素材遷移服務(wù)器來完成。本系統(tǒng)采用6臺(tái)Dell R710組成遷移服務(wù)器組，這6臺(tái)服務(wù)器上安裝了2個(gè)遷移Manager軟件和6個(gè)遷移Actor軟件，實(shí)現(xiàn)素材在不同存儲(chǔ)區(qū)之間遷移、同步、刪除等工作。遷移系統(tǒng)是播出準(zhǔn)備系統(tǒng)的核心功能之一，安全性要求較高。Manager軟件從數(shù)據(jù)庫中提取遷移、同步、刪除等工作任務(wù)，并根據(jù)各Actor服務(wù)器的工作情況分發(fā)工作任務(wù)，各Actor服務(wù)器根據(jù)Manager分配的任務(wù)執(zhí)行具體的任務(wù)操作。遷移服務(wù)器1和2上分別部署了遷移Manager，一個(gè)為常開，另一個(gè)為冷備。當(dāng)激活的Manager出現(xiàn)故障無法工作的時(shí)候，關(guān)閉發(fā)生故障的Manager，開啟冷備的Manager軟件，新開啟的Mangaer軟件從數(shù)據(jù)庫中重新讀取尚未完成的任務(wù)并分發(fā)任務(wù)；6個(gè)Actor分別部署在6臺(tái)服務(wù)器上，互為備份，其中一臺(tái)Actor出現(xiàn)故障的時(shí)候，尚未完成的工作任務(wù)會(huì)分配給其他5臺(tái)Actor繼續(xù)執(zhí)行。工作流程如圖6所示。

6 自動(dòng)技審冗余備份策略

自動(dòng)技審是通過軟件自動(dòng)分析被檢素材的每一幀視頻和音頻信號(hào)，并將解析出的數(shù)據(jù)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，從而確定被檢素材中是否含有黑場(chǎng)、靜幀、彩條、靜音等技術(shù)問題，并在認(rèn)為有問題的地方打標(biāo)記點(diǎn)，供人工復(fù)檢使用[4]。自動(dòng)技審作為本系統(tǒng)四級(jí)質(zhì)量監(jiān)控體系之一，部署在播前準(zhǔn)備階段，對(duì)上載節(jié)目素材進(jìn)行檢測(cè)，確保素材符合播出要求。

圖6 素材遷移工作流程圖

自動(dòng)技審冗余備份的架構(gòu)與素材遷移冗余備份的架構(gòu)相似，工作流程也相近，區(qū)別是自動(dòng)技審采用了6臺(tái)VIPS服務(wù)器組成自動(dòng)技審服務(wù)器組，其中自動(dòng)技審服務(wù)器1和2上分別安裝了自動(dòng)技審Manager軟件，用來獲取和分發(fā)自動(dòng)技審任務(wù)；每臺(tái)VIPS服務(wù)器上配置了一個(gè)自動(dòng)技審Actor軟件，用來執(zhí)行自動(dòng)技審任務(wù)。2個(gè)自動(dòng)技審Manager軟件互為冷備；6個(gè)自動(dòng)技審Ac?tor軟件互為在線備份。工作流程見圖7。

7 結(jié)束語

自國家廣電總局《62號(hào)令實(shí)施細(xì)則》發(fā)布以來，結(jié)合大連臺(tái)電視播控系統(tǒng)的實(shí)際需要，與新播控系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)相比，對(duì)播出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器部分做了局部優(yōu)化調(diào)整。目前大連廣播電視臺(tái)電視播控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器冗余備份策略既符合國家廣電總局《62號(hào)令實(shí)施細(xì)則》的保障要求，也滿足了大連臺(tái)電視播控系統(tǒng)的工作需要，經(jīng)過一年半的正式運(yùn)行，實(shí)踐證明，此套方案切實(shí)可行，在安全播出的系統(tǒng)工程中，起到了不可或缺的作用。

圖7 自動(dòng)技審工作流程

[1] 王達(dá).Cisco/H3C交換機(jī)配置與管理完全手冊(cè)[M].2版.北京：中國水利水電出版社，2012：28-31.

[2]中華人民共和國國家新聞出版廣電總局.廣播電視安全播出管理規(guī)定（62號(hào)令）[EB/OL].[2013-10-10].http://www.sarft.gov.cn/ articles/2009/12/21/20091221171804840035.htm l.

[3]KNIGHT B，PATEL K.SQL Server 2008管理專家指南[M].騰靈靈，付勇，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[4] 郭姍.互聯(lián)互通，走出播出孤島——論全臺(tái)網(wǎng)環(huán)境下播控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的若干問題[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2009（6）:62.

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2013-11-29

【本文獻(xiàn)信息】譚峰，于俊.大連臺(tái)電視播控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器備份策略[J].電視技術(shù)，2014，38（12）.

譚 峰，工程師，主要從事電視播控工作；

于 俊，工程師，主要從事電視播控工作。