淺析播出系統(tǒng)中的安全機(jī)制的構(gòu)建

郭偉強(qiáng)

（烏魯木齊電視臺(tái) 播控部，新疆 烏魯木齊 830092）

廣播電視播出平臺(tái)是電視臺(tái)的生命線，要建立一套完備的播控平臺(tái)，不僅需要先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備支持，更需要合理的設(shè)計(jì)。如何在有限的資金范圍內(nèi)，建立一套穩(wěn)定、高質(zhì)量的系統(tǒng)，就需要對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行細(xì)致的思考，這樣才能建設(shè)高效、穩(wěn)定的播出系統(tǒng)，包括整體的穩(wěn)定性、異構(gòu)兼容性、維護(hù)的簡(jiǎn)易程度、整個(gè)系統(tǒng)的安全體系等。在硬盤(pán)播出系統(tǒng)中，只有發(fā)揮各個(gè)技術(shù)的特點(diǎn)，才能更加有效地提高播出系統(tǒng)的安全性，做好安全播出工作。

1 播控平臺(tái)中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是播控系統(tǒng)的一個(gè)核心，它的安全性直接影響到整個(gè)平臺(tái)的安全性，數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生故障對(duì)于客戶(hù)端的訪問(wèn)是非常致命的，直接影響到安全播出。經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的故障有服務(wù)器斷電、數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)錯(cuò)、關(guān)鍵操作系統(tǒng)程序故障、網(wǎng)絡(luò)資源故障、人為錯(cuò)誤等。如果出現(xiàn)故障必須在短時(shí)間內(nèi)解決，否則就會(huì)影響安全播出，因此做好數(shù)據(jù)庫(kù)的安全保障工作，不僅需要工作人員過(guò)硬的技術(shù)基礎(chǔ)，更需要高安全性技術(shù)架構(gòu)。

安全備份技術(shù)是數(shù)據(jù)庫(kù)一個(gè)比較關(guān)鍵的技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)著整個(gè)播控系統(tǒng)的配置文件、所有的操作日志信息、節(jié)目素材信息、各頻道的節(jié)目單信息等，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)重要性顯而易見(jiàn)。這些信息對(duì)于通常的播出系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)而言，是比較小型的，數(shù)據(jù)量并不大，但由于廣播電視播出的性質(zhì)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全可靠性的需求極高。在硬件方面，安全性的保證策略主要采用比較傳統(tǒng)的雙機(jī)熱備方式。雙機(jī)熱備由備用的服務(wù)器解決了在主服務(wù)器故障時(shí)服務(wù)中斷的問(wèn)題[1]，如圖1所示，主要采用設(shè)備的冗余備份。

有些電視臺(tái)主備數(shù)據(jù)庫(kù)之間的同步技術(shù)主要采用SQL SERVER自身的分發(fā)訂閱機(jī)制進(jìn)行同步，也就是對(duì)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象進(jìn)行復(fù)制和分發(fā)并進(jìn)行同步以確保其一致性。這種方式是目前中小型電視臺(tái)所采用的，因?yàn)槠涑杀颈容^低，構(gòu)建簡(jiǎn)單，配置維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單。

數(shù)據(jù)庫(kù)的訂閱分發(fā)技術(shù)是提供數(shù)據(jù)的集成和交換，其機(jī)制是在一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，在不同資源之間實(shí)現(xiàn)信息動(dòng)態(tài)交換的一種信息共享。在播控系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)將主數(shù)據(jù)庫(kù)上的數(shù)據(jù)向備數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)布，主備數(shù)據(jù)庫(kù)之間包括發(fā)送和接收訂閱請(qǐng)求、自動(dòng)獲取變化數(shù)據(jù)、分發(fā)備數(shù)據(jù)庫(kù)訂閱的內(nèi)容，訂閱分發(fā)技術(shù)可以確保主備數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)同步更新，從而保障兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。圖2比較直觀地描述了這種技術(shù)的數(shù)據(jù)流向。

上述的數(shù)據(jù)庫(kù)的安全保障是利用SQL SERVER復(fù)制技術(shù)，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)制，但對(duì)于電視播出系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，存在著一些不足：1）這種備份不是真正意義上的實(shí)時(shí)；2）當(dāng)主數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，無(wú)法進(jìn)行比較直觀的實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警，提供自動(dòng)倒換；3）由于只是相對(duì)意義上的同步，不是實(shí)時(shí)備份，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可能無(wú)法恢復(fù)到最新?tīng)顟B(tài)。

考慮到以上數(shù)據(jù)庫(kù)備份的實(shí)際因素，硬盤(pán)播出系統(tǒng)的安全性是首要保障，因此采用數(shù)據(jù)庫(kù)主+備+差異備份的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器架構(gòu)，在主備服務(wù)器之間采用EMC AutoStart技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、無(wú)差異同步，縮短數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的復(fù)原時(shí)間，確保整個(gè)播出系統(tǒng)的正常運(yùn)行。EMC AutoStart是一套軟件系統(tǒng)，以“心跳線”支持，它運(yùn)行在主備數(shù)據(jù)庫(kù)之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)不間斷的監(jiān)視，如出現(xiàn)故障可按設(shè)定進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)和報(bào)警，并直觀顯示主備數(shù)據(jù)庫(kù)情況。在播出系統(tǒng)中，它最大的特點(diǎn)就是在無(wú)人值守的情況下可把各應(yīng)用服務(wù)切換到正常的服務(wù)器上。這種機(jī)制的故障監(jiān)測(cè)、自動(dòng)修復(fù)、靈活倒換及有效的擴(kuò)展性為播出系統(tǒng)的中數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性提供了最大的保障。

新疆臺(tái)設(shè)計(jì)采用了EMC AutoStart，實(shí)現(xiàn)主備服務(wù)器的雙機(jī)熱備。這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)首先需要配置符合其運(yùn)行的安裝環(huán)境，如圖3所示。

從圖中可以看出，這種技術(shù)采用了一條實(shí)時(shí)心跳線，這樣就可以更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使主備數(shù)據(jù)庫(kù)之間真正實(shí)現(xiàn)無(wú)差異切換。當(dāng)主數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器遇到意外掉電、服務(wù)停止或網(wǎng)絡(luò)中斷等情況時(shí)，備數(shù)據(jù)庫(kù)在這種技術(shù)支持下能夠自動(dòng)接管主機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，可以完全實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作。

AutoStart軟件體系作為最高權(quán)限管理者，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，并實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使倒換服務(wù)器數(shù)據(jù)不間斷。AutoStart各模塊配合其環(huán)境下的控制臺(tái)，并透過(guò)AutoStart命令中心進(jìn)行監(jiān)視和管理控制。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理、監(jiān)控和切換，實(shí)現(xiàn)高效性管理控制。當(dāng)出現(xiàn)主數(shù)據(jù)庫(kù)故障時(shí)，Auto-Start首先監(jiān)測(cè)主數(shù)據(jù)服務(wù)器的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)判斷是否需要進(jìn)行倒換，如果符合切換條件，首先按順序停止主服務(wù)器上的服務(wù)，逐步釋放相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)資源，并同時(shí)做好整個(gè)系統(tǒng)的同步，緊接著啟動(dòng)備數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)服務(wù)，使其獲得相關(guān)資源，開(kāi)通應(yīng)用和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通道，使備數(shù)據(jù)庫(kù)為整個(gè)播出系統(tǒng)提供相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù)。同時(shí)也可以進(jìn)行主備數(shù)據(jù)庫(kù)之間的人工隨時(shí)倒換，只要點(diǎn)擊控制臺(tái)上的Relocating選擇鏡像主機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)。這時(shí)Auto-Start將陸續(xù)對(duì)正確運(yùn)行中的數(shù)據(jù)庫(kù)或出現(xiàn)故障的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行停止操作，完畢后開(kāi)始啟動(dòng)逐一備用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，接替主數(shù)據(jù)庫(kù)為整個(gè)系統(tǒng)提供服務(wù)，保障為整個(gè)系統(tǒng)提供不間斷數(shù)據(jù)服務(wù)。

2 播控平臺(tái)中系統(tǒng)架構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)

播控中的安全通常體現(xiàn)為：播控機(jī)和周邊設(shè)備的環(huán)境是否穩(wěn)定，例如溫度和濕度；操作人員的操作是否規(guī)范、準(zhǔn)確。首先從節(jié)目素材安全保障和控制安全保障來(lái)看如何確保安全。

1）節(jié)目素材的安全保障，采用RAID（磁盤(pán)陣列）技術(shù)實(shí)現(xiàn)，由多組小容量磁盤(pán)構(gòu)成的大存儲(chǔ)，這種存儲(chǔ)在一定設(shè)備故障條件下可以保障數(shù)據(jù)不丟失[2]。磁盤(pán)陣列技術(shù)有軟件、硬件兩種模式。硬件具有更高的性能，而軟件模式更具有實(shí)際價(jià)值，可以大大降低成本，但缺點(diǎn)是主要依靠CPU，必然會(huì)帶來(lái)壓力，導(dǎo)致異常狀況的出現(xiàn)。電視臺(tái)播出系統(tǒng)主要采用硬件模式來(lái)提高可靠性。RAID技術(shù)有RAID0～RAID5，也可相互組合，例如RAID0+RAID1。不同技術(shù)的校驗(yàn)信息存儲(chǔ)的方式都不一樣，所采用的硬盤(pán)數(shù)量也不同。新疆臺(tái)以RAID3為主，如圖4所示，通過(guò)一個(gè)固定硬盤(pán)來(lái)存儲(chǔ)校驗(yàn)信息，其有效總?cè)萘渴俏锢砜側(cè)萘繙p去存儲(chǔ)校驗(yàn)信息的容量。

2）控制安全保障，也就是播出控制端必須實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻服務(wù)器及播出設(shè)備的有效、實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的控制。除了設(shè)備本身的質(zhì)量，還要從系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)來(lái)進(jìn)行確保。以高清播出控制為例，新疆臺(tái)高清有2個(gè)頻道CH1和CH2，高清視頻服務(wù)器有2臺(tái)，相互之間互為備份，由各頻道播控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，同時(shí)其播控機(jī)也配置2臺(tái)互為備份。這樣能有效確保設(shè)備在出現(xiàn)故障的情況下，安全播出控制端不受影響。頻道雙機(jī)控制系統(tǒng)如圖5所示。

對(duì)于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層面的安全性，可從幾個(gè)方面體現(xiàn)：硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)的備份，操作流程和應(yīng)急處理方案。新疆臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)均采用切換臺(tái)+切換器+應(yīng)急二選一開(kāi)關(guān)的方式完成主備方式的播出。倒換器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主備通路信號(hào)情況，達(dá)到實(shí)時(shí)切換。整個(gè)設(shè)備都是冗余設(shè)計(jì)。這種簡(jiǎn)單、明確的架構(gòu)方式，能夠使分控操作人員在遇到突發(fā)問(wèn)題時(shí)，快速處理，保證在一項(xiàng)操作不起作用后，能夠快速轉(zhuǎn)向另一項(xiàng)操作，確保安全播出。

3 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)報(bào)警監(jiān)測(cè)機(jī)制

新疆臺(tái)設(shè)計(jì)有一套全方位設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)導(dǎo)入臺(tái)內(nèi)AUTOCAD格式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖進(jìn)行設(shè)備的系統(tǒng)定制化管理。設(shè)備監(jiān)控可以涵蓋系統(tǒng)鏈路中的各個(gè)部分。監(jiān)控界面如圖6所示。

監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)播出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接圖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)端口的監(jiān)控監(jiān)測(cè)。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是硬盤(pán)播出系統(tǒng)的重要組成部分，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的工作狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)端口的數(shù)據(jù)流量、網(wǎng)絡(luò)連接情況都是監(jiān)控必不可少的環(huán)節(jié)。

在硬盤(pán)播出系統(tǒng)正常使用過(guò)程中，監(jiān)控設(shè)備負(fù)責(zé)監(jiān)控服務(wù)器的素材遷移網(wǎng)絡(luò)流量、二級(jí)存儲(chǔ)的素材存儲(chǔ)、遷移網(wǎng)絡(luò)流量、磁盤(pán)容量、存儲(chǔ)水位直觀顯示等。上載工作站的工作情況都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、端口的監(jiān)控檢測(cè)提供有效的設(shè)備工作信息，幫助工作人員實(shí)時(shí)掌握關(guān)鍵設(shè)備的工作狀態(tài)。

4 系統(tǒng)安全性測(cè)試的指標(biāo)和方法

針對(duì)新疆臺(tái)構(gòu)建的硬盤(pán)播出系統(tǒng)，一般有兩方面測(cè)試內(nèi)容：1）對(duì)硬件的硬指標(biāo)測(cè)試；2）對(duì)播控軟件的軟指標(biāo)測(cè)試。

4.1 硬件指標(biāo)測(cè)試

通常對(duì)數(shù)字通道質(zhì)量進(jìn)行衡量，要用到幾個(gè)重要的測(cè)試指標(biāo)，例如誤碼率、信噪比等[3]。主要測(cè)試系統(tǒng)的各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的輸入和輸出，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析量化。這樣可以綜合各個(gè)設(shè)備的性能指標(biāo)，最終測(cè)試整個(gè)播出通路中的情況。以對(duì)本臺(tái)2個(gè)通路數(shù)據(jù)采集的節(jié)點(diǎn)的測(cè)試為例：

1）標(biāo)清數(shù)字視頻信號(hào)由總控矩陣輸入，經(jīng)總控矩陣、標(biāo)清數(shù)字視頻分配器、新聞綜合標(biāo)清頻道主矩陣、切換臺(tái)、響度控制器、標(biāo)清數(shù)字視頻分配器、主2×1數(shù)字切換開(kāi)關(guān)，由主（備）標(biāo)清數(shù)字視頻分配器輸出。

2）標(biāo)清數(shù)字視頻信號(hào)由標(biāo)清上載工作站采集/標(biāo)清視頻服務(wù)器輸出。

分析上面節(jié)點(diǎn)中采集的信號(hào)數(shù)據(jù)，與源信息進(jìn)行對(duì)比分析，可以得出這個(gè)鏈路中信號(hào)變化的情況。如果輸出信號(hào)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，可能是鏈路中某個(gè)設(shè)備對(duì)信號(hào)有影響，這時(shí)就需要查看、調(diào)整，保證每個(gè)設(shè)備的性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 軟件指標(biāo)測(cè)試

軟件測(cè)試周期如圖7所示。

4.2.1 基本要求測(cè)試

主要是檢測(cè)軟件是否達(dá)到要求的所有功能，每個(gè)功能是否符合播出需求。進(jìn)行功能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，必須充分了解自動(dòng)播出控制軟件的原理和操作。如果對(duì)軟件進(jìn)行修改，在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須重新測(cè)試所有內(nèi)容。

下面列舉部分模塊所需的測(cè)試內(nèi)容：

1）節(jié)目編輯，包括節(jié)目單編輯、模塊功能。

2）素材查詢(xún)模塊，包括素材查詢(xún)、素材修改、素材一致性等。

3）播出控制，包括播出方式、播出設(shè)備控制能力、自動(dòng)更新及鎖定節(jié)目單、安全操作提示、主備設(shè)備倒換方式等。

4）網(wǎng)管系統(tǒng)，包括頻道配置、素材刪除、用戶(hù)管理、節(jié)目?jī)?nèi)容類(lèi)型管理等。

5）冗余設(shè)備倒換情況，包括主備播出工作站、主備數(shù)據(jù)庫(kù)、主備視頻服務(wù)器等。

4.2.2 極限性能測(cè)試

極限測(cè)試的內(nèi)容有：

1）節(jié)目單測(cè)試：對(duì)某條節(jié)目進(jìn)行連續(xù)插入；反復(fù)進(jìn)行節(jié)目單編輯—保存—調(diào)取操作，查看是否正確。

2）播出測(cè)試：使用軟件上下鍵，再手動(dòng)在切換臺(tái)上進(jìn)行上下鍵，查看是否正常；在5 s內(nèi)反復(fù)進(jìn)行觸發(fā)、跳播、保存操作，查看軟件連接狀況；添加最短時(shí)間的素材，查看系統(tǒng)最短素材值；測(cè)試廣告組進(jìn)行插播操作，查看軟件是否禁止在廣告段位進(jìn)行插播；連續(xù)進(jìn)行“觸發(fā)”、“保持”操作查看服務(wù)器同步情況。

以上的測(cè)試內(nèi)容是軟件安全測(cè)試的一小部分，要對(duì)一個(gè)播出軟件的安全性、可靠性、實(shí)用性進(jìn)行完善測(cè)試，還要進(jìn)行很多方面的工作，需要反復(fù)修改，最終建立一個(gè)安全可靠的播出系統(tǒng)。

5 總結(jié)

對(duì)于一個(gè)全自動(dòng)化播出系統(tǒng)，影響其安全的因素有很多，例如必須記錄所有操作記錄，控制好系統(tǒng)的CDROM、軟驅(qū)、USB等入口，防止任何對(duì)系統(tǒng)和軟件的改動(dòng)，控制人員的操作權(quán)限。所以不僅要從宏觀上考慮系統(tǒng)架構(gòu)的合理性，還要從細(xì)節(jié)上考慮運(yùn)用哪些技術(shù)才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 張琦.雙機(jī)熱備，讓業(yè)務(wù)永不間斷[J].中國(guó)計(jì)算機(jī)用戶(hù)，2006（2）：44.

[2] 王宇明.磁盤(pán)陣列存儲(chǔ)技術(shù)簡(jiǎn)析[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2006（7）：54-56.

[3] 尚永林.電視中心系統(tǒng)測(cè)試實(shí)踐[J].電視技術(shù)，2009，33（8）：118-120.