面向全臺網的高標清同播播控系統冗余備份技術應用

【摘要】 本文主要從備播流程冗余備份、功能性服務器冗余備份、數據庫冗余備份、二級存儲冗余備份、視頻服務器冗余備份、播控工作站冗余備份、切換設備冗余備份等方面，總結和介紹了揚州電視臺面向全臺網的高標清同播播控系統冗余備份技術應用情況。

【關鍵詞】高標清同播 備播流程冗余備份 數據庫冗余備份 二級存儲冗余備份 視頻服務器冗余備份播控工作站冗余備份

揚州電視臺自辦節目播控機房目前建有面向全臺網的1個高清頻道播控系統和4+1個標清頻道播控系統，其中1個標清頻道是與高清頻道同播的頻道。如何精心設計并正確應用諸多冗余備份技術，保障播控系統安全可靠運行，確保自辦節目安全優質播出，是我臺電視播控技術人員必須完成的重要課題。

一.備播流程冗余備份

我臺高標清播控系統配置了12臺上載、編單全功能工作站，負責編單、文件化上載（寫二級存儲系統和數據庫）、應急上載（寫視頻服務器和數據庫）、軟審（讀二級存儲系統）、段落打包（讀寫數據庫）、播前審看（讀視頻服務器）等。

1.主干平臺文件化自動推送

在全臺網環境下，為了滿足高標清播控系統文件化和自動化備播需求，我臺將播控系統通過兩臺防火墻和兩臺USB擺渡服務器連接上全臺網主干平臺，使播控系統通過主干平臺的ESB接口、EMB接口以及備播緩存系統實現與非編制作網、媒資網、廣告包裝網等系統的文件級互聯，節目素材MXF文件走防火墻通道傳輸到播出主二級存儲系統，元數據XML文件和消息走USB擺渡通道并自動注冊到播控系統數據庫。

2臺USB擺渡/接口服務器能夠切斷TCP/IP網絡連接，阻止利用網絡協議傳播的各種木馬、病毒，數據傳輸通道帶寬為30MB/s。

2臺防火墻采取雙機熱備且負載均衡，每臺防火墻吞吐量≥6G b/s，提供8個千兆接口，支持鏈路聚合，輸入、輸出端都用4個千兆口聚合后提供不低于3Gb/s的通道帶寬。

正常備播流程是待播成品節目以文件形式從全臺網主干平臺備播緩存系統推送到播出主二級存儲系統，首播是直播的節目在復播前，以MXF打包文件推送到播控系統，或以專業光盤/P2卡送播。非直播類成品節目首播以專業光盤/P2卡送播，復播以MXF打包文件推送到播控系統。

2.點對點網閘數據擺渡

這是第1種應急備播流程，非編制作網、媒資網、廣告包裝網通過2臺數據擺渡網閘等安全設備，經播控系統核心交換機與播出主二級存儲系統之間構建了待播節目素材文件直送應急備份通道，實現點對點方式互聯，只遷移傳輸節目素材MXF文件到播出主二級存儲系統，元數據采取在播出環節由人工注冊到播控系統數據庫，完成節目素材文件化應急備播。

每臺網閘具備網閘+防火墻功能，文件傳輸實測帶寬≥60MB/s。

3.防火墻拉取傳輸

這是第2種應急備播流程，主干平臺備播緩存系統經防火墻之后映射盤符到播出上載工作站本地，由上載工作站主動拉取主干平臺備播緩存系統中的待播節目素材MXF文件到上載工作站本地，再由上載工作站將待播節目素材以文件形式導入到播出主二級存儲系統，同時將對應的元數據由人工注冊到播控系統數據庫。

4.本地專業光盤/P2卡文件化上載

這是第3種應急備播流程，配置2臺專業光盤放像機用于標清節目素材專業光盤介質本地FTP文件化上載和SDI信號方式應急上載，配置2只P2卡驅動器用于高清節目素材P2卡介質本地FTP文件化上載。

5.極端情況處置

在基于主干平臺網絡互聯等網絡化手段都不可用的極端情況下，可由非編制作網、媒資網、廣告包裝網下載應急介質（專業光盤、P2卡）直接用于在線播出。

二.功能性服務器冗余備份

配置4臺MD5校驗服務器負責執行從非編制作網、媒資網、廣告包裝網等遷移到播出主二級存儲系統的節目素材文件的MD5校驗和遷移任務。

配置6臺自動技審服務器負責對進入主二級存儲系統的節目素材文件進行自動技審。

配置2臺文件遷移管理服務器提供對節目素材管理任務的統一分發和管理，執行節目素材管理任務，驅動2臺文件遷移執行服務器執行播出網內節目素材文件的同步遷移任務，提供播出網內節目素材拷貝、鏡像、刪除、自動技審等策略，并依據策略生成各種任務。

配置2臺文件遷移執行服務器負責執行播出網內節目素材文件的同步遷移任務。

播出數據傳輸網的4臺千兆交換機采取兩兩堆疊使用，播出控制數據網的2臺百兆交換機也采取了冗余備份工作方式。

三。數據庫冗余備份

配置主備2臺數據庫服務器，負責存儲與管理除MXF視音頻文件之外的節目素材元數據文件、節目單、系統配置數據、系統操作數據、用戶及其權限信息、操作日志等數據，高標清播控系統共用數據庫，便于實現節目共享。

正常情況下，主備數據庫服務器同時運行，播控系統內所有應用程序的配置文件均指向主數據庫服務器，數據庫實時數據只往主數據庫服務器寫，主備數據庫服務器之間利用soL Sever 2008的“快照分發”功能，在每天空閑時段，主數據庫服務器定時每天2次自動向備數據庫服務器做快照分發方式的數據鏡像，定期保證主備數據庫數據同步。當主數據庫服務器出現故障時，可以通過手動更改編單、上載、播控等工作站以及功能性服務器應用程序的配置文件，使其指向備數據庫服務器。

由于數據庫備份動作本身也占用數據庫服務器一定的系統資源，所以數據庫本地備份動作不能過于頻繁，我們采取在每天空閑時段，主數據庫服務器每天1次定時自動進行本地完整備份，每天2次定時自動進行本地差異備份。備數據庫服務器每天1次定時自動進行本地完整備份，不進行本地差異備份。

主數據庫服務器自動保存主數據庫10+1天之內的備份數據文件，備數據庫服務器自動保存備數據庫5+1天之內的備份數據文件。主備數據庫服務器能夠自動清除過期的備份數據文件，確保數據庫服務器的硬盤空間能夠有效地滾動利用。

主數據庫服務器能夠自動清除過期的日志、編單數據、段落包數據等，只動態保留60天的日志、編單數據、段落包數據，這樣確保數據庫中上述日志和數據不至于太過龐大，從而保證數據庫服務器能夠提供足夠高的服務響應效率。

四。二級存儲冗余備份

在全臺網環境下，播出二級存儲不僅是播出視頻服務器在線存儲的近線擴展，而且是播控系統與相關業務系統互聯的備播緩沖存儲體，還是備播與播出業務流程中節目素材文件待播存儲、整備遷移、自動技審、軟審、重播歸檔的核心設備。我臺高清頻道播控系統與標清頻道播控系統共用了主備兩套二級存儲系統，非編制作網、媒資網、廣告包裝網的備播成片素材文件通過全臺網主干平臺的安全通道先遷移到主二級存儲系統，然后再遷移到高標清主、備、第2備視頻服務器中待播和備二級存儲系統中鏡像，這樣就將自動技審、軟審等業務與視頻服務器隔離，避免相關業務系統與視頻服務器在線存儲體進行直接連接和直接操作，從而提高了播控系統安全性和靈活性。

1.EMC Isilon NAS存儲系統

主二級存儲系統采用EMC Isilon X200集群式NAS存儲系統，具有4個存儲節點，基于分布式操作系統OneFS創建了一個智能跨越所有節點的單一文件系統，對外提供NAS存儲服務。每個存儲節點配有12塊1TB的SATA硬盤，集群物理容量為48TB，采用“N+2：1”節點級容錯方案，有效存儲容量為43TB，集群實測混合讀寫帶寬≥400MB/s。

Isilon X200集群式存儲網絡中4個存儲節點地位平等，每個存儲節點上4個千兆以太網端口以聚合方式直連主備核心交換機，每個節點有自己獨立的IP，對外虛擬出一個智能連接IP。集群內部4個節點之間通過2臺8端口InfiniBand交換機互聯。

2.NetApp NAS存儲系統

備二級存儲系統采用l套NetApp FAS3220 NAS存儲系統，配置雙控制器，24塊3TB的SATA盤，12個千兆網口，支持多GbE口綁定。該NAS存儲系統配置成單個邏輯卷，物理容量為72TB，有效存儲容量為42TB，實測混合讀寫帶寬≥400MB/s。

NetApp FAS3220采用RAID-DP雙奇偶校驗容錯技術，每個RAID中配有2塊校驗盤，在一個RAID中支持任意位置2塊硬盤同時故障，在盤箱配置2塊HotSpare熱備盤的情況下，支持任意位置4塊硬盤同時故障，有效提升了存儲可用性和數據安全性。

五.視頻服務器冗余備份

1.標清主備視頻服務器

配置一主兩備3臺Omneon MediaDeck標清視頻服務器主機，其中2臺作為主備播出視頻服務器使用，共提供4個頻道主備播出通道、2個播前審看通道、2個半雙工應急上載兼上載審看通道。第3臺作為應急備份視頻服務器使用，提供1個機動備播通道、1個播前審看通道、1個半雙工應急上載兼上載審看通道。

每臺MediaDeck內置存儲采用500GB企業級SATA熱插拔硬盤，6+2=8塊硬盤組成雙奇偶校驗RAID6冗余容錯硬盤陣列，有效存儲容量3TB，硬盤陣列具有雙控制器，支持2塊硬盤同時故障，每臺Mediadeck提供30MB/s有效FTP帶寬。

2.高清主備視頻服務器

配置主備2臺Omneon Mediadeck7000高標清兼容視頻服務器，共提供2個頻道（現只用1個頻道）主備播出通道、2個播前審看通道等。Me cliad ec k7000的電源、風扇、硬盤等均為冗余熱備份熱插拔，采用4塊企業級2TB SATAII硬盤組成3+1 RAID3冗余陣列，有效存儲容量6TB，每臺Mediadeck7000提供90MB/s有效FTP帶寬。

配置異構的第3臺（第2備）軟解碼高清視頻服務器，有效存儲容量5.33TB、有效FTP帶寬20MB/s。

3.多種播出方式

配置8臺專業光盤放像機用于4個標清頻道應急播出，標清播控系統可以靈活地實現“硬盤+專業光盤”混合播出、“全硬盤”播出、“全專業光盤”播出等多種播出方式，實現了專業光盤放像機與視頻服務器在線互為備份和并行工作。

配置2臺P2卡放像機用于1個高清頻道應急播出，高清播控系統可以靈活地實現“硬盤+P2卡”混合播出、“全硬盤”播出、“全P2卡”播出等多種播出方式，實現了P2卡放像機與視頻服務器在線互為備份和并行工作。

六.播控工作站冗余備份

1.標清頻道播出控制方式

每個標清頻道配置主備2臺播控工作站，通過播控軟件和RS-422倒換器實現主從冗余和同步播控，自動控制相應的主備標清視頻服務器解碼通道、主備應急播出專業光盤放像機、主備標清切換臺等播出設備依據節目單自動完成幀精度主備同步播出與切換。

2.高清頻道播出控制方式

高清頻道配置主、備、第2備共3臺播控工作站，主備播控工作站通過播控軟件和RS-422倒換器實現主從冗余和同步播控，自動控制主備高清視頻服務器解碼通道、主備應急播出高清P2放像機、主備高清SDI 16×2切換器、主備高清鍵混器等播出設備依據節目單自動完成幀精度主備同步播出與切換。第2備播控工作站專門用于控制第2備高清視頻服務器實現第2備同步播出。

3.播控軟件冗余備份措施

播出控制軟件界面清晰、簡單、實用，備份手段和手動應急處理措施完備，可對節目單進行間隙和超越等時間邏輯檢查，可對視頻服務器中待播節目素材和受控設備狀態、直播線路信號是否已備妥就緒進行實時自動檢測并顯示，異常時可進行聲光報警。

播控工作站正常情況下從數據庫調取、追加（加載）節目單到本地并保存，可對在播節目單進行在線修改，可插入、刪除節目素材。在數據庫服務器發生故障或緊急情況下，可以直接在播控程序中在線編輯節目單，還可以通過文件導入節目單。主備數據庫同時發生故障或網絡癱瘓時，不影響已加載到本地的節目單正常播出。

七.切換設備冗余備份

1.標清主備播出切換臺

標清主備播出切換臺均選擇Miranda NV5128機箱，每個頻道主備播出切換臺共用l塊控制面板。4個頻道主備播出通道選擇了8塊標清播出處理卡，每個播出處理卡具備獨立的交叉點模塊。將4個頻道4路備播出處理卡的PGM/SDI輸出接入對應的4路主播出處理卡的Bypass控制開關的EMG In（應急輸入），讓4路主播出處理卡的Bypass控制開關擔當為4個無源的2×1SDI切換開關。第5個標清頻道主路采取1只Harris16×2 SDI凈靜切換器、備路采取標清總控矩陣的1路輸出母線實現主備冗余備份方式工作。

2.高清主備播出切換器

高清主備播出切換的HD-SDI信號鏈路配置主備2只Miranda 16×2HD-SDI凈靜切換器等設備，采取高標清同播畫面分別疊加臺標、字幕，主備16×2高清凈靜切換器輸出的主備HD-SDI凈信號在用于高清頻道播出時，先分別經過主備高清響度控制器再輸出給主備高清鍵混器，高清字幕和臺標信號經過高清視分后接入主備高清鍵混器。主備HDSDI凈信號還通過主備2只Mirancla下變換器板卡下變換為標清SDI信號后，送同播的標清頻道播控系統作為外來線路信號源，用于同播的標清頻道播出。

配置l臺兩路HD-SDI信號一致性檢測與報警服務器，對高清主備播出通道末級PGM/HD-SDI信號的視音頻技術指標進行實時分析，對兩路HD-SDI信號的一致性實現客觀、嚴格、靈敏、智能的比對檢測，對因人為誤操作或通道故障導致的主備路播出信號的不一致情況自動發現、快速報警，提醒人工及時響應、及時定位故障、及時進行應急處理，在極短時間內利用二選一開關，切換正確的那一路信號，避免發生播出事故，減輕播控值機人員工作壓力。

八。結語

以上從備播流程冗余備份、功能性服務器冗余備份、數據庫冗余備份、二級存儲冗余備份、視頻服務器冗余備份、播控工作站冗余備份、切換設備冗余備份等方面，總結和介紹的揚州電視臺面向全臺網的高標清同播播控系統冗余備份技術應用情況，希望能夠給兄弟電視臺技術同行帶來啟發。