服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳 宇

（作者單位：河南廣播電視臺(tái)）

電視臺(tái)播出系統(tǒng)作為數(shù)字化電視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，唯有確保播出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性，才能夠在提高節(jié)目播出質(zhì)量的同時(shí)，降低播出工作人員的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對播出功能的全面拓展。其中，對整個(gè)電視臺(tái)播出系統(tǒng)正常運(yùn)行起到關(guān)鍵影響的便是服務(wù)器，而電視臺(tái)播出系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性保證也對服務(wù)器工作提出了較高要求，如要確保數(shù)據(jù)服務(wù)不中斷，在故障發(fā)生后極短時(shí)間內(nèi)得以恢復(fù)，最大限度地確保安全播出。而容錯(cuò)技術(shù)作為一項(xiàng)確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、硬件或軟件出現(xiàn)故障時(shí)能夠以最快速度使系統(tǒng)得以恢復(fù)且性能不降低的技術(shù)。傳統(tǒng)電視臺(tái)播出系統(tǒng)中采用的主備方式在當(dāng)前節(jié)目體量不斷增大的趨勢下已呈現(xiàn)出不相適應(yīng)的弊端，因此，在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中應(yīng)用服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)顯得尤為迫切且意義重大。

1 服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)簡析

通常來講，服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)指的是服務(wù)器故障發(fā)生時(shí)依舊保持正常工作的能力，主要采取的是對服務(wù)器關(guān)鍵部件進(jìn)行冗余配置，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，容錯(cuò)機(jī)構(gòu)便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取補(bǔ)救措施，確保文件、系統(tǒng)等都能夠無損運(yùn)行[1]。

1.1 服務(wù)器集群技術(shù)

該技術(shù)主要由一組類似單系統(tǒng)運(yùn)作的獨(dú)立服務(wù)器組成，通過對服務(wù)器進(jìn)行編組，組成集群服務(wù)器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源及程序的可拓展性及可管理性。運(yùn)用該技術(shù)的主要目的在于故障發(fā)生時(shí)，確保用戶正常訪問資源與程序，倘若集群中某一服務(wù)器出現(xiàn)故障而不可用，所有資源與程序便會(huì)切換到可用的集群節(jié)點(diǎn)上。

1.2 雙機(jī)熱備份技術(shù)

該技術(shù)采用的兩臺(tái)配置相同的服務(wù)器系統(tǒng)，應(yīng)用程序同樣安裝在兩者系統(tǒng)盤上，通過磁盤整理對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理與備份。通過雙機(jī)熱備份系統(tǒng)，從中央存儲(chǔ)設(shè)備中對所有站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取與存儲(chǔ)，且有專業(yè)人員管理，確保數(shù)據(jù)的安全性與機(jī)密性。實(shí)際上雙機(jī)熱備份技術(shù)是一種較高容錯(cuò)技術(shù)，主要有兩臺(tái)配置相同的服務(wù)器系統(tǒng)和外接共享磁盤陣列組成，數(shù)據(jù)存放至磁盤陣列中，而主副服務(wù)器則確保故障發(fā)生時(shí)能夠迅速替代。

1.3 單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)

該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器的高性能容錯(cuò)，但從容錯(cuò)能力來看，要比上述兩種容錯(cuò)技術(shù)的能力要高很多。擁有容錯(cuò)技術(shù)的單機(jī)服務(wù)器不需要在故障發(fā)生時(shí)花費(fèi)一定時(shí)間去進(jìn)行備用服務(wù)器的切換，只需要通過CPU時(shí)鐘鎖頻，對系統(tǒng)硬件進(jìn)行備份（包括CPU、內(nèi)存與I/O總線等）即可[2]。

2 服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

電視臺(tái)的數(shù)字化改造，需要有安全可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)予以支持。而在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)器的組建過程中，需要結(jié)合電視臺(tái)播出工作要求保證服務(wù)器具備一定程度的拓展性與可靠性。其中上文討論的服務(wù)器單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)對技術(shù)等級要求較高，所以在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的應(yīng)用尚少，而另外兩種服務(wù)器的雙機(jī)熱備技術(shù)與集群技術(shù)則在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，具體來講有以下兩種工作模式。

2.1 Active/Active鏡像工作模式

該工作模式主要基于服務(wù)器雙機(jī)熱備份技術(shù)，也即是主備激活鏡像工作模式，擁有兩個(gè)相互獨(dú)立硬盤陣列的服務(wù)器，并且指定兩者互為鏡像，其中一個(gè)服務(wù)器為主，另一個(gè)即為從［3］。實(shí)際工作運(yùn)行當(dāng)中，一旦主服務(wù)器或是其硬盤陣列發(fā)生故障，從服務(wù)器便會(huì)立即接管主服務(wù)器的工作。基于這一工作模式，客戶只能對主服務(wù)器上的鏡像數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取與寫入，而從服務(wù)器中的鏡像數(shù)據(jù)則處于鎖定狀態(tài)，只有在主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)才會(huì)解鎖。當(dāng)主從服務(wù)器互為鏡像構(gòu)建之后，兩者的驅(qū)動(dòng)器為同步狀態(tài)，而且兩個(gè)服務(wù)器會(huì)同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

在電視臺(tái)的硬盤播出系統(tǒng)當(dāng)中，無論何種形式的服務(wù)器故障造成的系統(tǒng)失靈都會(huì)帶來嚴(yán)重的播出事故，而播出事故是電視臺(tái)絕對禁止的。所以，在電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)的數(shù)字化改造中，需要主服務(wù)器與備份服務(wù)器同步運(yùn)行同一項(xiàng)任務(wù)，也即是指主服務(wù)器處在播出狀態(tài)，備份服務(wù)器也必須為播出工作狀態(tài)，一旦檢測到主服務(wù)器發(fā)生故障后，備份服務(wù)器則需要及時(shí)接管主服務(wù)器的工作，確保播出工作正常開展，從而避免播出事故的出現(xiàn)。從這一點(diǎn)能夠看出，基于雙機(jī)熱備份技術(shù)的服務(wù)器Active/Active鏡像工作模式能夠滿足保障播出工作安全可靠的要求，在現(xiàn)在的電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用，并且國內(nèi)各大廠商所研發(fā)的硬盤播出系統(tǒng)大部分均采用的是服務(wù)器Active/Active鏡像工作模式，達(dá)到了硬盤穩(wěn)定播出的目的。

2.2 N-way（N=3，N=4……N=16）工作模式

該工作模式主要基于服務(wù)器集群技術(shù)，也即為集群工作模式，其主要特點(diǎn)是能夠在N-way工作模式中配置Cascading Recovery（層疊恢復(fù)）工作模式[4]。一旦主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，層疊恢復(fù)則會(huì)準(zhǔn)許其他多個(gè)從屬節(jié)點(diǎn)按照優(yōu)先級次序?qū)δ硞€(gè)資源或?qū)哟斡枰曰謴?fù)。針對一對節(jié)點(diǎn)的資源恢復(fù)，倘若節(jié)點(diǎn)服務(wù)器1出現(xiàn)故障，資源便會(huì)及時(shí)被切換至節(jié)點(diǎn)服務(wù)器2中；倘若節(jié)點(diǎn)服務(wù)器2同樣再度出現(xiàn)故障而節(jié)點(diǎn)服務(wù)器1依舊無法正常使用，資源便會(huì)切換至節(jié)點(diǎn)服務(wù)器3上。眾多的從屬階段會(huì)預(yù)先被指定恢復(fù)的優(yōu)先等級，其中節(jié)點(diǎn)服務(wù)器1具有最高優(yōu)先等級，依次則為節(jié)點(diǎn)服務(wù)器2、節(jié)點(diǎn)服務(wù)器3等。因此，系統(tǒng)在失效狀態(tài)下便可按照優(yōu)先等級且對節(jié)點(diǎn)服務(wù)器進(jìn)行測驗(yàn)，進(jìn)而決定要切換到哪一個(gè)服務(wù)器繼續(xù)進(jìn)行工作。如此一來，便可保證服務(wù)器在發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)資源都不會(huì)丟失，所有工作都可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

在電視臺(tái)的非線性節(jié)目制作過程中，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建對其故障發(fā)生時(shí)的資源保存要求非常高，其中服務(wù)器的主要工作便是負(fù)責(zé)對制作數(shù)據(jù)與視音頻素材進(jìn)行保存，并且確保保存數(shù)據(jù)的完整性，為后續(xù)制作奠定基礎(chǔ)。而基于服務(wù)器集群技術(shù)的服務(wù)器N-Way工作模式能夠很好地滿足這一工作特點(diǎn)，所以在非線性編輯制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)階段，國內(nèi)眾多電視臺(tái)在數(shù)字化改造進(jìn)程中，都采用了服務(wù)器N-Way工作模式構(gòu)建非線性節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)。

3 結(jié)語

在電視臺(tái)數(shù)字化改造進(jìn)程逐步加快的背景下，電視臺(tái)的采、編、播工作將全面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對接。其中，服務(wù)器作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建中的核心，其能否長時(shí)間保持正常工作狀態(tài)，關(guān)系到整個(gè)電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能的發(fā)揮，這也是評斷服務(wù)器實(shí)用性、可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)。隨著服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)在制作、播出系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建中的安全可靠性得到了全面提升，容錯(cuò)技術(shù)的逐步發(fā)展和升級，將會(huì)推動(dòng)電視臺(tái)數(shù)字化改造的穩(wěn)健推進(jìn)。