高可用性雙機熱備技術(shù)在新聞制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用

羅蘊軍，姚招保

（新余市廣播電視臺，新余 338000）

1 引言

隨著計算機技術(shù)快速發(fā)展，新技術(shù)的變革給傳統(tǒng)廣播電視臺的業(yè)務(wù)流程帶來質(zhì)的改變。新聞制播網(wǎng)絡(luò)在電視節(jié)目制作中應(yīng)用越來越廣泛，對新聞制播網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性也提出了更高的要求。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心，用于管理系統(tǒng)中相關(guān)控制信息和所有元數(shù)據(jù)信息，承擔了整個新聞制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的對資料訪問、用戶權(quán)限驗證等多方面的請求處理壓力。一旦數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)崩潰、數(shù)據(jù)丟失，新聞制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也隨之癱瘓，將對廣播電視臺的業(yè)務(wù)造成難以彌補的損失。所以數(shù)據(jù)庫安全直接影響到整個新聞制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可用性。如何確保新聞制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的安全，是廣播電視技術(shù)人員面臨的重要課題。[1]

2 雙機熱備概述

雙機熱備是當前數(shù)據(jù)庫的最廣泛的技術(shù)應(yīng)用。雙機熱備是指備用服務(wù)器實時備份主用服務(wù)器的數(shù)據(jù)，當主用服務(wù)器發(fā)生故障時，備用服務(wù)器能繼續(xù)處理數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)處理不中斷，實現(xiàn)不停機服務(wù)。

在傳統(tǒng)熱備系統(tǒng)中，均采用專門的操作系統(tǒng)，并采用多冗余度硬件備份的方式，包括熱備的CPU 主機板、容錯的內(nèi)存、熱備的I/O 介面；這種系統(tǒng)價格昂貴、備份硬件閑置、無法充分利用，只能在硬件故障、操作系統(tǒng)故障時才能發(fā)生作用。但它還無法解決軟件問題所引發(fā)的系統(tǒng)故障。

高可用HA 系統(tǒng)即雙機熱備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以適用于PCServer 各型工作站及服務(wù)器，可采用Mutual Backup（兩部主機均正常工作，同時互為備份主機）方式，它不但無備份閑置問題，更能對硬、軟件發(fā)生問題加以備份，是保持高可用度最好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案。

3 NEC EXPRESSCLUSTER 的高可用性系統(tǒng)

NEC EXPRESSCLUSTER 是一個支持所有主流的Windows和Linux 操作系統(tǒng)平臺的高可用性雙機熱備軟件，作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的雙機熱備（或稱為雙機容錯）和集群系統(tǒng)已經(jīng)滲透到核心系統(tǒng)中。

3.1 關(guān)鍵特性

NEC EXPRESSCLUSTER 為用戶的關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供強大的高可用性、高可靠性和靈活的擴展性。一是以分區(qū)為單位的同步復(fù)制。可以對兩臺服務(wù)器的指定分區(qū)進行鏡像同步復(fù)制。鏡像復(fù)制是基于寫操作，并且數(shù)據(jù)實時同步，以確保數(shù)據(jù)完全一致。二是快速差量恢復(fù)。通過差量恢復(fù)功能，可以只復(fù)制兩邊存在差異的部分。將磁盤故障恢復(fù)時間從幾小時縮短到幾秒鐘。三是支持多節(jié)點鏡像。可以用來同時使用一個服務(wù)器鏡像多個節(jié)點。四是高度可擴展性。鏡像復(fù)制功能可以靈活的配置集群系統(tǒng)。在鏡像型集群上，只需要添加一臺共享存儲設(shè)備就可以改造成共享型集群。五是支持遠程鏡像。提供異步鏡像復(fù)制的方式，支持單鏈路低帶寬環(huán)境，對遠程數(shù)據(jù)鏡像復(fù)制提供保障。

3.2 工作原理

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，系統(tǒng)是采用純軟件方式實現(xiàn)鏡像HA 雙容錯解決方案的。它將用戶數(shù)據(jù)存儲于各自服務(wù)器內(nèi)的鏡像盤（Mirror Disk）上，數(shù)據(jù)由鏡像引擎實時復(fù)制。雙機熱備按工作中的切換方式分為主-備方式和雙主機方式。在主-備（Active-Standby）方式的工作模式下，將服務(wù)器Server A 作為活動的主用服務(wù)器，服務(wù)器Server B 作為待機的備用服務(wù)器，當服務(wù)器Server A 在軟硬件出現(xiàn)故障時，服務(wù)器Server B 通過心跳路徑偵測到服務(wù)器Server A 的故障，并自動接管服務(wù)器Server A 上的所有資源，繼續(xù)讀取鏡像盤上的數(shù)據(jù)，正常運行數(shù)據(jù)庫服務(wù)或其他應(yīng)用程序。使用者感覺不到這種故障切換就可以繼續(xù)使用服務(wù)器提供的服務(wù)。待主用服務(wù)器Server A 恢復(fù)后，可選擇通過自動或手工方式切換回到服務(wù)器Server A 資源，并且服務(wù)器Server B的鏡像盤上的所有數(shù)據(jù)自動恢復(fù)至服務(wù)器Server A的鏡像盤上。

3.3 軟件特點

軟件支持多節(jié)點的集群，充分利用服務(wù)器資源；HA 雙機熱備實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)實時熱備份，數(shù)據(jù)不存儲在主備服務(wù)器上，避免單點崩潰，確保數(shù)據(jù)安全。這種HA 系統(tǒng)設(shè)置下，一般不需要再額外配置備份服務(wù)器，也可用另外一臺備份服務(wù)器對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行定期的冷備份。支持在集群系統(tǒng)中同時使用和網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備和磁盤鏡像功能。磁盤鏡像模式在降低采購成本的同時，減少了系統(tǒng)用電功耗，大大提高系統(tǒng)集成度，非常符合當前“綠色運維”的環(huán)保理念。[2]

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4 高可用HA 雙機容錯系統(tǒng)的應(yīng)用

為了保證系統(tǒng)的容錯能力和高度可靠性，實現(xiàn)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的雙機容錯，新余臺建設(shè)的高清新聞制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用安全、穩(wěn)定、成熟的IBM DB2 數(shù)據(jù)庫和NEC 高可用集群軟件EXPRESSCLUSTER X3.0 for Windows 備份平臺。

4.1 軟硬件支撐

主備數(shù)據(jù)庫均采用DELL R720 2U 機架式服務(wù)器。硬件：雙Intel Xeon 至 強E5-2609 v2 2.5GHz（四 核）CPU；16GB ECC DDR3 內(nèi)存；2×300GB 15K 3.5 英寸SAS 硬盤系統(tǒng)硬盤；4×300GB 15K 3.5英寸SAS 硬盤數(shù)據(jù)硬盤；板載RAID 控制器512MB 緩存，支持RAID50/1/3/5；4口Intel 千兆網(wǎng)卡；2×750W熱插拔冗余電源。軟件：NStar6.9業(yè)務(wù)中間件、NStar6.9數(shù)據(jù)庫中間件NStar6.9資源管理器服務(wù)端；Windows Server 2008 R2中文 標 準 版；NEC EXPRESSCLUSTER X3.0 for Windows；IBM DB2 EXPRESS SERVER EDITION for Windows 用戶許可。

交換機采用華為S5720S-28P-SI-AC 三層交換機。具有24個10/100/100Base-T 以太網(wǎng)端口，4個千兆SFP 端口、交流供電。

4.2 數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫采用基于軟件中間件技術(shù)的三層體系結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)庫中間件服務(wù)和負責檢索、業(yè)務(wù)流程管理、用戶權(quán)限管理等業(yè)務(wù)中間件服務(wù)。將系統(tǒng)的中間件應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分開部署，其中數(shù)據(jù)庫中間件處理數(shù)據(jù)庫的并發(fā)連接緩沖，并執(zhí)行數(shù)據(jù)庫查詢、存取、事務(wù)等一般功能。業(yè)務(wù)中間件是將系統(tǒng)中的各種典型業(yè)務(wù)和工作流抽象出來，進行封裝和統(tǒng)一處理。

由于數(shù)據(jù)的重要性，系統(tǒng)在主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器內(nèi)均配置了多塊硬盤，兩塊系統(tǒng)硬盤采用RAID 0技術(shù)；4塊數(shù)據(jù)硬盤采用RAID 5技術(shù)。為了進一步保證系統(tǒng)7×24小時運行能力，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)的雙機熱備，確保數(shù)據(jù)庫服務(wù)的冗余性，提供持續(xù)的業(yè)務(wù)運行保證。并采用了主備數(shù)據(jù)服務(wù)器，通過集群軟件實現(xiàn)了主備數(shù)據(jù)庫之間的自動熱備切換，不會因數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的宕機而造成媒資業(yè)務(wù)的中斷，能大大提升數(shù)據(jù)的安全性。

在三層交換機上進行VLAN 分區(qū)，制定訪問控制策略。將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器只對應(yīng)用服務(wù)器和需要執(zhí)行入庫任務(wù)的主機開放，其他服務(wù)器和工作站不能直接訪問數(shù)據(jù)庫，只能通過訪問應(yīng)用服務(wù)器來訪問數(shù)據(jù)庫，確保數(shù)據(jù)庫的安全。

5 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的日常維護

日常檢查和維護能提前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的安全隱患。我臺新聞制播網(wǎng)技術(shù)維護人員每天檢查相關(guān)情況：一是查看機房狀態(tài)，如機房溫度、濕度顯示等；二是查看數(shù)據(jù)庫服務(wù)器運行狀態(tài)，如服務(wù)器硬盤、網(wǎng)口的指示燈狀態(tài)等，從操作系統(tǒng)層面查看系統(tǒng)狀態(tài)，如操作系統(tǒng)日志等；三是查看數(shù)據(jù)庫的運行狀態(tài)，如集群狀態(tài)、數(shù)據(jù)庫當前狀態(tài)、數(shù)據(jù)庫日志等，以便確認系統(tǒng)的正常運行；四是查看數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份情況，檢查數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份是否成功，查看定時備份時間是否準時、備份文件大小是否正常；五是查看服務(wù)器各類的空間，如服務(wù)器磁盤剩余空間、數(shù)據(jù)庫邏輯日志空間，數(shù)據(jù)庫表空間等，并測試備用數(shù)據(jù)庫是否可用；六是測試工作站與數(shù)據(jù)庫連接，如測試網(wǎng)絡(luò)連接和通過應(yīng)用軟件連接狀態(tài)。[3]

6 結(jié)束語

安全播出是廣播電視的生命。保證新聞制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中正常運行是我們長期而艱巨的任務(wù)，數(shù)據(jù)庫安全更是整個系統(tǒng)中的重中之重。所以我們要尋求一些更科學(xué)更合理的技術(shù)手段應(yīng)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可能出現(xiàn)的各種問題，為廣播電視臺節(jié)目的高質(zhì)量、安全播出提供了有力的保障，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、更加安全、更加有效。