虛擬化技術在融合媒體建設中的應用

葛慧萍 張迎慶 張國圓 常州廣播電視臺

虛擬化技術在融合媒體建設中的應用

葛慧萍 張迎慶 張國圓 常州廣播電視臺

本文主要介紹廣電網(wǎng)絡虛擬化的演進，虛擬化技術在廣電網(wǎng)絡應用的優(yōu)勢。重點介紹了常州廣電全媒體融合平臺下三個重要虛擬化技術：虛擬服務器、虛擬網(wǎng)絡、虛擬存儲，總結了虛擬化技術帶來的直接效益。最后指出建成帶有“中央廚房”屬性的全媒體資源共享平臺是廣電網(wǎng)絡發(fā)展的方向。

虛擬化 廣電網(wǎng)絡 融合媒體 存儲

1.廣電虛擬化發(fā)展

1.1 傳統(tǒng)廣電網(wǎng)絡

在虛擬化技術應用之前，各個電視臺需要維護數(shù)量眾多的各類服務器，日常管理的壓力較大，成本也相對較高。傳統(tǒng)非編網(wǎng)絡系統(tǒng)架構見圖1。

1.2 虛擬化廣電網(wǎng)絡

虛擬化將服務器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務器，不再受限于物理上的界限，讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實現(xiàn)服務器整合。虛擬化網(wǎng)絡架構符合具有碎片化、海量化、互動化等特征的融合媒體制播業(yè)務的需求。非編網(wǎng)絡平臺虛擬化后使得服務器數(shù)量明顯減少，在提高資源利用率的同時大大降低了功耗。虛擬化廣電網(wǎng)絡平臺系統(tǒng)架構見圖2。

2.常州廣電全媒體融合平臺建設

近年來虛擬化、云計算、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新技術廣泛地應用于廣電媒體融合發(fā)展過程中，虛擬化、IP化、云化已經(jīng)成為廣電網(wǎng)絡技術平臺發(fā)展的主要趨勢。2015年開始建設的常州廣電全媒體融合平臺就是采用的云架構，后臺實現(xiàn)全虛擬化。

圖1 傳統(tǒng)非編網(wǎng)絡系統(tǒng)架構

圖2 虛擬化廣電網(wǎng)絡平臺系統(tǒng)架構

在常州電視臺的全媒體發(fā)展戰(zhàn)略下，建設了一個集團層面的全媒體內(nèi)容庫，對廣播、電視、網(wǎng)站等媒體的信息線索和自采自編內(nèi)容進行充分共享，將視頻、音頻、文稿、圖片、互聯(lián)網(wǎng)、線索等元素進行統(tǒng)一匯聚和集中呈現(xiàn)，通過自動化聚類和主動服務形式，為集團各媒體提供資源檢索和多渠道分發(fā)等功能，滿足資源的高效共享。全媒體融合云平臺功能框架見圖3。

圖3 全媒體融合云平臺功能框架

3.建設目標

常州廣電融合平臺虛擬化建設的總體目標是：通過虛擬化軟件，將硬件資源共享成資源池，按需分配資源，動態(tài)調(diào)度資源，以合理利用冗余的硬件資源，節(jié)省服務器采購數(shù)量，保障應用運行的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的安全性。

通過建設一套成熟、完善、高效的主機管理系統(tǒng)，對現(xiàn)有服務器資源進行整合，對將來服務器資源進行合理規(guī)劃，提高服務器整合的效率，大幅度簡化服務器群管理的復雜性，提高整體系統(tǒng)的可用性，同時明顯減少投資成本，具有很好的技術領先性和性價比。

4.虛擬化實施

4.1 虛擬服務器

本次項目實施只購買了10臺高性能機架服務器，采用VMware服務器虛擬化技術，充分利用、調(diào)配物理服務器資源，整合了存儲資源，完成了所有系統(tǒng)應用服務的需求。提高了應用部署效率，降低了設備的采購成本，同時也降低了運維成本。從長遠來看，可減少數(shù)據(jù)中心整體的資金投入成本，并簡化管理。

圖4 虛擬化前后對比

Vmware vsphere虛擬化平臺采用的服務器虛擬化技術，突破傳統(tǒng)的服務器與操作系統(tǒng)1:1的限制，在同一臺服務器上以“虛擬機”的方式同時運行多個不同的操作系統(tǒng)，可以是多個Windows、多個Linux或者是Windows + Linux虛擬機的組合，并且各個操作系統(tǒng)之間互不干擾，可以獨立的重啟和關閉。

4.2 虛擬網(wǎng)絡

為確保網(wǎng)絡的安全性，10臺物理服務器上都配置4塊以上千兆物理網(wǎng)卡，采用網(wǎng)絡冗余的部署；主機的每兩塊物理網(wǎng)卡做nic teaming，做nic teaming的2塊網(wǎng)卡分別連接到冗余的兩個網(wǎng)絡交換機，其中一條鏈路出現(xiàn)故障對應用無影響。系統(tǒng)實施中需要創(chuàng)建多個虛擬交換機，把虛擬機業(yè)務流量、虛擬機管理、vMotion、FT鏈路等在物理網(wǎng)口分開，虛擬化網(wǎng)絡框架見圖5。針對不同的端口，網(wǎng)絡設置不同的流量控制策略，以保障流量的分離，這樣能保證業(yè)務流量訪問的穩(wěn)定與連續(xù)性。

4.3 虛擬存儲

由于虛擬服務器上運行的虛擬機會大量使用VMDK文件作為磁盤，當虛擬服務器池中運行的虛擬機數(shù)量較大時，對存儲的要求就較高。所以本次項目選用SAN存儲放置虛擬機文件，選用的型號是EMC公司的VNX3200。存儲與ESX主機之間通過2個光纖交換機實現(xiàn)冗余連接，每個vSphere Server采用兩塊HBA卡連接到存儲交換機，交換機分別通過光纖交換網(wǎng)絡連接到存儲，主機與存儲連接圖6所示。

每個虛擬服務器池需要多個LUN為虛擬機的運行和數(shù)據(jù)存放提供存儲。SAN存儲針對不同應用給定不同的存儲Raid級別，為業(yè)務生產(chǎn)區(qū)的運行系統(tǒng)提供的存儲是Raid 0+1（核心生產(chǎn)區(qū)），而為測試區(qū)提供的存儲則使用Raid5或Raid 0級別。對于有些虛擬機需要直接使用物理磁盤空間，使用RDM（裸磁盤映射，即虛擬機直接使用物理磁盤）。

圖5 虛擬化網(wǎng)絡框架圖

4.4 虛擬化效益

VMware vSphere可以按需要隨時將資源、應用程序甚至服務器分配到相應的位置。VMware通過使用VMware vSphere整合其資源池和實現(xiàn)計算機的高可用性，通?？梢怨?jié)省50%到70%的IT總成本，將硬件和運營成本削減達50%之多，將能源成本削減80%，將部署新服務器所花的時間減少達70%之多。虛擬化技術的優(yōu)點還表現(xiàn)在:

（1）可以在單個計算機上運行多個操作系統(tǒng)，包括 Windows、Linux 等；

（2）通過提高能效、減少硬件需求量以及提高服務器/管理員比率，可降低資金成本；

（3）可確保企業(yè)應用程序發(fā)揮出最高的可用性和性能；

（4）可通過改進災難恢復解決方案提高業(yè)務連續(xù)性，并在整個數(shù)據(jù)中心內(nèi)實現(xiàn)高可用性。

按照本臺全媒體融合項目的經(jīng)驗，使用虛擬化技術以后，購置服務器數(shù)量從50臺變成10臺，減少了80%的硬件投入。從維護成本支出計算，每臺服務器以500W能耗計算，在不考慮空調(diào)等耗電量的情況下，這40臺服務器每年就能節(jié)約電能至少18萬度，按1:3能效比，可以節(jié)約空調(diào)用電6萬度，全年總計節(jié)約24萬度，起到了綠色環(huán)保，節(jié)能降耗的作用。

5.小結

在全媒體融合的時代下，廣電媒體融合發(fā)展過程中的虛擬化、云化，已經(jīng)成為廣電網(wǎng)絡技術平臺發(fā)展的主要趨勢。原有廣播、電視、新媒體等相對獨立的網(wǎng)絡架構將被徹底打破，非編網(wǎng)、音頻編輯網(wǎng)與外網(wǎng)的界限也會慢慢模糊。廣電網(wǎng)絡會建成帶有“中央廚房”屬性的全媒體資源共享平臺，為全媒體協(xié)同生產(chǎn)提供內(nèi)容支撐。

圖6 主機與存儲連接示意

[1]徐春楊.云計算技術在電視臺全臺網(wǎng)系統(tǒng)中的應用探討[J].廣播與電視技術，2015,（10）：38-42頁.

[2] 王春海.VMware虛擬化與云計算應用案例詳解[M].北京：中國鐵路出版社，2013年.

[3] 顧炯炯.云計算架構技術與實踐[M].北京：清華大學出版社，2016年.