大連臺電視播控系統網絡及服務器備份策略

譚 峰，于 俊

（大連廣播電視臺，遼寧 大連 116022）

大連臺電視播控系統網絡及服務器備份策略

譚 峰，于 俊

（大連廣播電視臺，遼寧 大連 116022）

針對電視播控系統網絡以及應用服務器安全，結合國家廣電總局《廣播電視安全播出管理規定》要求，從實際工作角度出發，設計并應用了網絡及服務器備份方案，包括交換機冗余備份策略、數據庫冗余備份策略、視頻服務器冗余備份策略、素材遷移冗余備份策略、自動技審冗余備份策略。經過一年半的正式運行，該套方案切實可行，保證了播控系統網絡以及服務器的安全運行，進而保證電視播控業務的正常進行。

播控系統；網絡；服務器；冗余備份

1 大連臺播控系統

隨著網絡化、文件化應用在播出系統中的廣泛普及，網絡及服務器在播出系統中的地位變得越來越重要，安全播出與這些設備的安全運行也密不可分，因此采用正確合理的冗余備份策略就顯得尤為重要。

為了確保網絡傳輸的可靠性，讓應用服務器、視頻服務器的核心業務穩定運行，保障整個播出工作流程的正常進行，在播控系統中對網絡以及服務器采用了冗余備份的設計。下面就大連臺播控系統中的網絡以及服務器的重要冗余備份策略進行簡要介紹。

大連臺電視播控系統中采用了18臺DeLL R710服務器作為核心應用服務器，用來實現域控、數據庫、遷移、監控、配置管理、網絡防毒等功能，使用Omeneon公司的Spectrum，MediaDeck，MediaGrid組成了視頻服務器系統，采用Cisco3750E交換機作為服務器間數據交換傳輸的設備。詳情見表1和圖1。

表1 網絡、服務器設備冗余表

2 交換機冗余備份策略

交換機是播控系統網絡數據傳輸交互的核心網絡設備，上載、播控、素材管理、播后管理、系統配置等工作站都要通過交換機與系統數據庫進行通信，如果交換機出現故障，整個播控系統數據通信將陷入癱瘓狀態，無法保障播控工作流程的正常進行，因此確保交換機的可用性就是系統設計的重要課題。

本系統采用了6臺Cisco 3750E交換機、2臺HP 2910交換機、3臺Dell5424交換機作為播出系統網絡交換機，6臺Cisco 3750E負責播出核心子網、字幕子網、Miranda設備子網的數據交換，并且與二級存儲以及周邊設備監控子網相連；2臺HP 2910交換機為二級存儲服務器系統自帶交換機，為二級存儲系統各子服務器提供網絡鏈路；3臺Dell5424作為周邊設備的監控子網，該子網實現Axon板卡、多畫面分割器等的配置和設備監控等功能，見圖1。

圖1 網絡系統拓撲圖

交換機冗余備份設計策略如下：

1）6臺Cisco 3750E是播出系統的核心交換機，在布線過程中，將相同功能互為備份的服務器或工作站連接到不同的交換機上，防止單臺交換機故障導致主備設備同時失去網絡連接；6臺Cisco 3750E交換機之間采用菊花鏈方式連接，每2臺交換機之間擁有2條數據傳輸通道，如果其中一條通道失效，數據會通過另一條通道傳輸；為了確保交換機網絡正常運行，冷備了一臺Cisco 3750E交換機，如果其中一臺交換機故障，用冷備交換機替換故障交換機，由于Cisco 3750E支持智能堆疊技術（即Cisco Stack Wise Plus技術，處于工作狀態的堆疊能接納新的成員或卸載舊設備，而不會中斷服務[1]），無需重新手動配置新交換機即可投入使用。整個替換過程在實際應用中不超過5 min即可實現。

2）二級存儲的交換機互為主備，在其中一臺交換機故障情況下，另一臺交換機依然可以支持二級存儲網絡正常工作，安全性達到廣電總局《62令實施細則》的一級保障要求[2]。

3）3臺Dell5424只是作為周邊設備監控子網的網絡設備，這部分子網功能對在線播出沒有直接影響，對于可靠性要求相對較低，這部分設備沒有設計冗余備份。

3 視頻服務器冗余備份策略

視頻服務器的主要功能就是素材編碼、素材解碼、素材存儲3部分功能。在播控系統中無論是播前準備、在線播出還是播后素材歸檔存儲都離不開視頻服務器，是硬盤播控系統的靈魂設備。

本系統視頻服務器主要包括Omneon公司的Spec?trum，MediaDeck，MediaGrid三個系列的服務器，分別用來上載、播出和二級存儲，見圖2。

1）Spectrum上載SAN冗余備份策略

Spectrum在本系統內部又稱為上載SAN，用于7個標清頻道的播前準備階段，將總編室送來的節目帶進行素材編解碼并以文件的形式存儲到上載磁盤陣列中，為下一步硬盤播出做好素材文件準備工作。上載SAN包括編解碼模塊、素材存儲磁盤陣列。首先系統設計的時候就考慮到了上載san的冗余備份，設計了12個直接上載通道、4個邊播邊載通道、8個審片通道，只要保證2/3數量的通道在工作，就能保證這個系統的正常運行，也就是說通道數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個直接上載通道部署在4組編碼機箱（每組包含2個獨立編碼模塊）上，在模塊這個級別上，8組編碼模塊互為備份（見圖3）。最后如果整個上載SAN因故障無法工作，系統還配置了6臺大洋公司VIPS服務器作為備份上載服務器，這6臺VIPS同樣提供12個通道上載，滿足了播控系統的應急播出需求。

圖2 視頻服務器總體架構

圖3 7頻道上載SAN服務器通道配置

2）MediaDeck播出服務器冗余備份策略

播出服務器采用了6臺MediaDeck服務器，其中4臺用于7個標清頻道在線播出階段，每臺標清Medi?aDeck服務器擁有2個編碼通道和4個解碼通道，考慮到冗余備份，采用分布式的播出架構（見圖4），每個頻道的主備硬盤播出通道分別部署在不同的播出服務器，如新聞頻道的主播出通道在標清播出服務器1，備播出通道位于標清播出服務器2，相當于每個頻道有2臺播出服務器支持其播出業務，這2臺服務器的2個播出通道互為備份。除此之外，每個標清頻道還擁有第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解碼通道，在播出服務器主備播出通道其中一個故障或全部故障的情況下手動啟用。另外2臺高清MediaDeck服務器用于1個高清頻道的在線播出階段，冗余備份架構和標清頻道基本相同，在此不再贅述。

圖4 7頻道標清視頻服務器通道配置

3）MediaGrid二級存儲冗余備份策略

二級存儲 MediaGrid是由 2臺 ContentDirector 1000B和4臺ContentServer 2124組成，2臺ContentDi?rector 1000B為系統管理機，4臺ContentServer 2124為存儲服務器（見圖2）。由于二級存儲系統管理機互為主備、4臺存儲服務器相互備份，存儲文件的方式是1∶1備份，無論從硬件備份還是文件存儲安全角度，系統安全性和可用性均很高。

4）視頻服務器管理冗余備份策略

為了方便管理Spectrum，MediaDeck，MediaGrid，在一臺Dell R710服務器上配置了Omneon SystemMan?ager，用來對上載、播出和二級存儲服務器實現配置、在線增加或刪除模塊、開關機管理、更廣泛的控制以及監控報警等功能。系統中還配置了一臺安裝了SystemMan?ager的筆記本電腦做冷備管理機，當在線的SystemMan?ager服務器出現軟硬件故障時，可以將筆記本電腦接入系統，迅速恢復Omneon視頻服務器的管理監控功能。

視頻服務器系統設計符合《62號令實施細則》的一級保障要求[2]。

4 播控數據庫冗余備份策略

播控數據庫是播控系統的數據中心，負責進行數據存儲和管理，與各個工作模塊進行信息交互。播控數據庫存儲各種與播出業務直接相關的數據，如播出素材的信息、播出節目單信息、用戶權限、播出系統軟件配置信息等。

播控數據庫存儲的數據安全與否影響整個播出系統的節目編單、素材上載、遷移和播出工作的正常進行，所以對播控數據庫的安全性要求較高。目前本系統采用了3臺Dell R710服務器＋SQL Server 2008數據庫軟件＋Autostart熱備軟件＋Secondcopy自動拷貝軟件構成了播出數據庫系統。

播控數據庫的硬件架構（圖5）采用了3臺Dell R710服務器，其中2臺設置為主備數據庫服務器，另外1臺作為第二備數據庫服務器。主備服務器通過2條網線相互通信，一條網線直接連接2臺服務器，用作數據庫鏡像數據同步以及偵聽心跳；另一條網線連接播控系統網絡，為播控業務系統提供正常網絡通信。為了防止單一網絡設備故障，主備服務器分別連接播出子網中不同的交換機。

圖5 播控數據庫硬件架構

軟件架構采用SQL Server 2008作為數據庫軟件；AutoStart軟件用作主備數據庫熱備切換軟件；Second?Copy軟件從當前活動數據庫中拷貝數據庫備份文件至第二備數據庫服務器中，用作冷備數據庫的恢復數據源文件。

為了防止當前活動的數據庫數據損壞，還需對數據庫文件進行備份，為日后數據庫恢復提供數據映像文件。數據庫備份是把某個時間點的數據和事務日志副本做成一個映像的過程，可以把這個映像存放在磁盤或磁帶上[3]。當發生故障時，通過映像文件恢復數據庫。當前活動數據庫的數據庫備份由維護計劃自動完成，每天凌晨3:00進行完整數據庫文件備份，每3 h進行差異數據庫文件備份，備份文件存儲在本地的磁盤陣列上，并通過SecondCopy軟件拷貝到第二備數據庫，作為第二份備份文件，供冷備數據庫使用。

播控數據庫系統架構上實現了1+1+1的冗余備份，主備數據庫服務器在線熱備，支持自動切換；第二備數據庫自動備份保存數據庫備份文件，手動恢復。播控數據庫系統符合廣電總局《62號令實施細則》的一級保障要求[2]。

5 素材遷移冗余備份策略

播控系統中的視頻素材文件存儲在不同的存儲區，在播前準備階段素材上載后存儲在上載存儲區中，在線播出前素材由上載存儲區遷移到播出存儲區中為在線播出做好準備，同時還要遷移到二級存儲區中為日后節目重播做儲備。對于不再使用的素材要及時刪除，確保磁盤空間及時回收，為下一步的存儲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器來完成。本系統采用6臺Dell R710組成遷移服務器組，這6臺服務器上安裝了2個遷移Manager軟件和6個遷移Actor軟件，實現素材在不同存儲區之間遷移、同步、刪除等工作。遷移系統是播出準備系統的核心功能之一，安全性要求較高。Manager軟件從數據庫中提取遷移、同步、刪除等工作任務，并根據各Actor服務器的工作情況分發工作任務，各Actor服務器根據Manager分配的任務執行具體的任務操作。遷移服務器1和2上分別部署了遷移Manager，一個為常開，另一個為冷備。當激活的Manager出現故障無法工作的時候，關閉發生故障的Manager，開啟冷備的Manager軟件，新開啟的Mangaer軟件從數據庫中重新讀取尚未完成的任務并分發任務；6個Actor分別部署在6臺服務器上，互為備份，其中一臺Actor出現故障的時候，尚未完成的工作任務會分配給其他5臺Actor繼續執行。工作流程如圖6所示。

6 自動技審冗余備份策略

自動技審是通過軟件自動分析被檢素材的每一幀視頻和音頻信號，并將解析出的數據與相關標準進行對比，從而確定被檢素材中是否含有黑場、靜幀、彩條、靜音等技術問題，并在認為有問題的地方打標記點，供人工復檢使用[4]。自動技審作為本系統四級質量監控體系之一，部署在播前準備階段，對上載節目素材進行檢測，確保素材符合播出要求。

圖6 素材遷移工作流程圖

自動技審冗余備份的架構與素材遷移冗余備份的架構相似，工作流程也相近，區別是自動技審采用了6臺VIPS服務器組成自動技審服務器組，其中自動技審服務器1和2上分別安裝了自動技審Manager軟件，用來獲取和分發自動技審任務；每臺VIPS服務器上配置了一個自動技審Actor軟件，用來執行自動技審任務。2個自動技審Manager軟件互為冷備；6個自動技審Ac?tor軟件互為在線備份。工作流程見圖7。

7 結束語

自國家廣電總局《62號令實施細則》發布以來，結合大連臺電視播控系統的實際需要，與新播控系統最初設計相比，對播出系統網絡、服務器部分做了局部優化調整。目前大連廣播電視臺電視播控系統網絡及服務器冗余備份策略既符合國家廣電總局《62號令實施細則》的保障要求，也滿足了大連臺電視播控系統的工作需要，經過一年半的正式運行，實踐證明，此套方案切實可行，在安全播出的系統工程中，起到了不可或缺的作用。

圖7 自動技審工作流程

[1] 王達.Cisco/H3C交換機配置與管理完全手冊[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定（62號令）[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：清華大學出版社，2010.

[4] 郭姍.互聯互通，走出播出孤島——論全臺網環境下播控系統設計的若干問題[J].現代電視技術，2009（6）:62.

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2013-11-29

【本文獻信息】譚峰，于俊.大連臺電視播控系統網絡及服務器備份策略[J].電視技術，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。