海南廣播電視臺硬盤播出系統的架構及應用

孫曉華

摘 要：本文系統地介紹了海南廣播電視總臺硬盤播出系統的架構和設備選擇，以及設備模塊運行模式和系統工作流程。

關鍵詞：硬盤播出；Omneon；Isilon

中圖分類號：TN948.1 文獻標識碼：A

文章編號：1671-0134（2018）09-081-02 DOI：10.19483/j.cnki.11-4653/n.2018.09.032

1.概要

廣播電視技術的不斷發展和網絡技術在節目播出的廣泛應用，廣電設備更加網絡化、數字化、自動化。隨著時間推移，原有的硬盤播控系統漸露疲態，無法滿足現有播出需求。2017年初，我臺全面啟動新系統硬盤更換工程，并于2017年年中開始，逐步對我臺硬盤播控系統進行升級改造，歷時近6個月，于2017年底前完成。本文將系統地介紹海南廣播電視總臺硬盤播出系統的架構和設備選擇，以及設備模塊運行模式和系統工作流程。

2.新硬盤播控系統組成及設備運行

大洋全硬盤數字播控系統組成：播控工作站 14臺，本地工作站 8臺，編單工作站 7臺，服務器上載工作站 8臺，視頻服務器8臺及近線體存儲1臺，數據庫服務器2臺。

該系統的高清HD頻道播出碼流為50Mbit/S，播出視頻服務器最大有效存儲值6TB，大致可存240小時的HD電視節目，近線儲存最大容量為90TB，約可存3600余小時的HD電視和廣播節目。

硬盤播控系統架構：播出系統控制，節目單編輯，上載及審核，近線存儲體，數據庫SQL Sever服務器和周邊應用服務器等。

由圖1工作原理可知，節目單編輯完成后，保存并同時通知上載單位，上載節目人員根據節目單編輯選取待上載條目執行上載；上載好條目并審片通過后再將條目遷入近線體存儲；系統依據既定的遷移策略，將幾天內的節目主動遷往播出服務器中，依據儲存容量設置遷徙天數為3，即提早3天將待播條目遷入播出服務器內，同時刪除早前一天的內容。

2.1播出控制系統

從安全角度考量，播控系統結構設計成播控單元和上載單元完全獨立模式，即播控與上載從物理層面完全分離，服務器設備完全隔離，確保由上載產生的故障不影響播出。

2.1.1視頻服務器設備組成

2臺Omneon media deck7000型視頻服務器被設計成主備模式。服務器純硬件編解碼模式，硬件RAID 存儲模式，配備3TB的SATA硬盤（4塊）用作儲存播出內容。

Omneon Media Deck 700是Spectrum 視頻服務器的集成版。集 成了存儲 、系統管理 、千兆以太網傳輸和視頻輸入/輸出模塊于1 RU 機箱 。100%兼容Spectrum服務器，并具有與Spectrum服務器相同的設計結構和特性 。模塊化的服務器結構如圖2所示。

操作系統采用Omneon公司為服務器性能及存儲進行優化的嵌入 式Linux系統。

Omneon Media Deck 7000采用模塊化設計，每個組件都有單獨的風扇和電源。所有連接具備雙鏈路，避免單點故障。存儲系統采用 RAID6雙奇偶效驗方式。系統優先保障實時數據需求。系統啟動速度小于180 。更換 、增添模塊無需重啟，保證任何情況下不間斷播出 。

可支持熱插拔，現場替換的I/O模塊，2個通道自由配置。插槽盤箱在單個機箱中可以混合兩個不同的MediaPort模塊，模塊間獨立，并且能在不影響其他模塊的正常運行下進行模塊替換，有效的前面板信息展示，雙冗余熱插拔電源。

2.1.2播出服務工作站

每個頻道播出工作站主要功能是控制設備，配備主備雙熱備份，兩站之間互為對方主備，工作站點之間通過網絡進行心跳檢測工作狀態，備機檢測到主機心跳中斷后立刻主動接管播出；主備工作站經過ECO-422倒換裝置二選一輸出。每臺播控機配備MOXA多串口擴展卡，以達到通過一臺播控機可通過422倒換設備控制多臺周邊設備的目的。在備播控機加裝了一塊7250板卡，用于觸發控制422倒換器。工作站可保存當日節目單于本機，當系統網絡癱瘓或無法連接數據庫服務器時，可調用本地播出單播出。

2.2上載條目及審核

上載審片有本地上載和服務器上載兩種模式：本地上載使用8臺MIG-4C-1250HD 有卡采集工作站，本地上載儲存容量1.5TB，編解碼口各一，用于上載和審核，上載后直接保存在本機，審核后送入近線存儲體，送往播出；服務器上載中包含Omneon視頻服務器和上載工作站，工作站之間通過422 操控 Omneon視頻服務器編碼通道工作，將內容直接儲存于Omneon視頻服務器中，通過Omneon視頻服務器操控解碼通道審核，通過后送入近線存儲體中，用于播出，工作站本身無儲存空間。

2.3節目單編輯

7臺編單工作站構成節目單制作工作站，7站均能單獨實現節目單、廣告單編輯。可先編單再上載，也可先上載后編單，節目單和廣告單可分別編輯，合并后送往播出。

2.4數據庫服務器

配備兩臺DELL Power Edge 720 III 服務器，使用SQL Server 2008數據庫管理系統，使通過EMC AUTOSTAR 軟件控制信息共享，實現服務器間的主備切換和數據同步。

Dell PowerEdge R720雙路2U 機架式Dell？ PowerEdge？ R720 服務器功能靈活，配備高度可擴展的內存I/O 容量和靈活的網絡選項，可以輕松運行復雜的工作負載。

它是一款配有高度可擴展的內存（最多可擴展到768 GB）與超強I/O 能力的通用平臺，能夠輕松運行各種應用程序以及虛擬化環境。借助英特爾E5 處理器和對雙RAID 控制器的支持，R720 可以穩健地處理要求極為苛刻的工作負載，作為數據節點的高性能計算（HPC）。

R720 靈活而又強大的I/O 和存儲能力，具備16 個內置硬盤和支持第3 代PCIe 的集成擴展插槽，極大地提高了容量，可選配的熱插拔、正面接插PCIe SSD（最多4 個）實現了性能增強和機箱內存儲分層。

兩服務器間使用網絡心跳線保持同步，當主機故障后備機可在很短的時間內自動接管。常態下，主機上運行SQL備機則Standby，心跳線網絡監測服務器的工作狀態。當主服務器故障，被服務器即啟動SQL Server，保證對外正常服務。Power Edge 720 III服務器對外使用唯一虛擬IP 網址，當主備服務器 執行倒換操作前后，用戶均使用相同IP訪問。

2.5近線體存儲體

本系統由EMC Isilon S210和S200共同組成近線體存儲體。Isilon單一分布式文件系統整合了三層傳統體系結構（文件系統、卷系統和RAID），這三層通過一個軟件層來實現。One FS 會讓每一個存儲節點知道整個系統的文件分布條帶等文件的索引信息，訪問一個獨立的存儲節點就等于是訪問了一個全局的命名空間服務器，這種全局的信息保證讓整個系統沒有容量的限制，沒有單點的故障，在帶寬、擴展性、可管理性上做得最好。

Isilon高擴展性和冗余性的基本算法采用ReedSolomon，刪除碼是一種數據保護技術，它通過將數據分割成多個等長的不能直接讀取的數據塊，并且在每個數據塊上附加元數據信息，以實現一份完整的數據，通過全部數據塊中的部分子集就可以復原。這個數量由附加在每個數據塊上的元數據信息量決定。附加的元數據信息越多，意味著恢復時需要的數據塊就越少。也就是說，只要有部分數據塊存在，數據就不會丟失，這些數據塊可以分布在不同的磁盤位置。

在Isilon文件系統集群中，每個文件被劃分成多個128KB大小的數據塊，這些128KB大小的數據塊被平均分配到集群的節點上。當文件被訪問時，集群中的多個節點可以為訪問用戶或者應用程序提供數據，從而實現集群的高性能。

2.6周邊配套軟件配置

周邊配套軟件主要有同步遷移和基準時鐘等。

2.6.1同步遷移

同步遷移主要功能有兩個：一是將近線體存儲體或上載存儲中的節目遷至Omneon視頻服務器中，用于播出；二是在線儲存或上載儲存中的節目遷入近線體存儲體。同步遷移由遷移服務器上的客戶端程序控制。

2.6.2基準時鐘

基準時鐘通過內網為整個播控系統提供統一的基準時鐘。主數據庫里的時鐘小精靈程序讀取GPS時鐘信號，通過時鐘服務器發布到各個服器和工作站，作為各設備的時間校準參考值，使整個系統內時鐘完全同步一致。

結語

本文介紹的我臺全硬盤數字播控系統從設計理念到設備配備，均完全根據我臺實際情況和相關規定要求，配備合理，性能安全、穩定、可靠、高效。在使用中雖然偶現一些故障點，經過排查找到癥結，逐個解決，總體表現良好。同時，預留了升級空間，為即將到來的全高清時代打下良好基礎。