海南廣播電視臺(tái)硬盤(pán)播出系統(tǒng)的架構(gòu)及應(yīng)用

孫曉華

摘 要：本文系統(tǒng)地介紹了海南廣播電視總臺(tái)硬盤(pán)播出系統(tǒng)的架構(gòu)和設(shè)備選擇，以及設(shè)備模塊運(yùn)行模式和系統(tǒng)工作流程。

關(guān)鍵詞：硬盤(pán)播出；Omneon；Isilon

中圖分類(lèi)號(hào)：TN948.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在節(jié)目播出的廣泛應(yīng)用，廣電設(shè)備更加網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、自動(dòng)化。隨著時(shí)間推移，原有的硬盤(pán)播控系統(tǒng)漸露疲態(tài)，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)有播出需求。2017年初，我臺(tái)全面啟動(dòng)新系統(tǒng)硬盤(pán)更換工程，并于2017年年中開(kāi)始，逐步對(duì)我臺(tái)硬盤(pán)播控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，歷時(shí)近6個(gè)月，于2017年底前完成。本文將系統(tǒng)地介紹海南廣播電視總臺(tái)硬盤(pán)播出系統(tǒng)的架構(gòu)和設(shè)備選擇，以及設(shè)備模塊運(yùn)行模式和系統(tǒng)工作流程。

2.新硬盤(pán)播控系統(tǒng)組成及設(shè)備運(yùn)行

大洋全硬盤(pán)數(shù)字播控系統(tǒng)組成：播控工作站 14臺(tái)，本地工作站 8臺(tái)，編單工作站 7臺(tái)，服務(wù)器上載工作站 8臺(tái)，視頻服務(wù)器8臺(tái)及近線體存儲(chǔ)1臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器2臺(tái)。

該系統(tǒng)的高清HD頻道播出碼流為50Mbit/S，播出視頻服務(wù)器最大有效存儲(chǔ)值6TB，大致可存240小時(shí)的HD電視節(jié)目，近線儲(chǔ)存最大容量為90TB，約可存3600余小時(shí)的HD電視和廣播節(jié)目。

硬盤(pán)播控系統(tǒng)架構(gòu)：播出系統(tǒng)控制，節(jié)目單編輯，上載及審核，近線存儲(chǔ)體，數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Sever服務(wù)器和周邊應(yīng)用服務(wù)器等。

由圖1工作原理可知，節(jié)目單編輯完成后，保存并同時(shí)通知上載單位，上載節(jié)目人員根據(jù)節(jié)目單編輯選取待上載條目執(zhí)行上載；上載好條目并審片通過(guò)后再將條目遷入近線體存儲(chǔ)；系統(tǒng)依據(jù)既定的遷移策略，將幾天內(nèi)的節(jié)目主動(dòng)遷往播出服務(wù)器中，依據(jù)儲(chǔ)存容量設(shè)置遷徙天數(shù)為3，即提早3天將待播條目遷入播出服務(wù)器內(nèi)，同時(shí)刪除早前一天的內(nèi)容。

2.1播出控制系統(tǒng)

從安全角度考量，播控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成播控單元和上載單元完全獨(dú)立模式，即播控與上載從物理層面完全分離，服務(wù)器設(shè)備完全隔離，確保由上載產(chǎn)生的故障不影響播出。

2.1.1視頻服務(wù)器設(shè)備組成

2臺(tái)Omneon media deck7000型視頻服務(wù)器被設(shè)計(jì)成主備模式。服務(wù)器純硬件編解碼模式，硬件RAID 存儲(chǔ)模式，配備3TB的SATA硬盤(pán)（4塊）用作儲(chǔ)存播出內(nèi)容。

Omneon Media Deck 700是Spectrum 視頻服務(wù)器的集成版。集 成了存儲(chǔ) 、系統(tǒng)管理 、千兆以太網(wǎng)傳輸和視頻輸入/輸出模塊于1 RU 機(jī)箱 。100%兼容Spectrum服務(wù)器，并具有與Spectrum服務(wù)器相同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和特性 。模塊化的服務(wù)器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

操作系統(tǒng)采用Omneon公司為服務(wù)器性能及存儲(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化的嵌入 式Linux系統(tǒng)。

Omneon Media Deck 7000采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)組件都有單獨(dú)的風(fēng)扇和電源。所有連接具備雙鏈路，避免單點(diǎn)故障。存儲(chǔ)系統(tǒng)采用 RAID6雙奇偶效驗(yàn)方式。系統(tǒng)優(yōu)先保障實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需求。系統(tǒng)啟動(dòng)速度小于180 。更換 、增添模塊無(wú)需重啟，保證任何情況下不間斷播出 。

可支持熱插拔，現(xiàn)場(chǎng)替換的I/O模塊，2個(gè)通道自由配置。插槽盤(pán)箱在單個(gè)機(jī)箱中可以混合兩個(gè)不同的MediaPort模塊，模塊間獨(dú)立，并且能在不影響其他模塊的正常運(yùn)行下進(jìn)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(wù)工作站

每個(gè)頻道播出工作站主要功能是控制設(shè)備，配備主備雙熱備份，兩站之間互為對(duì)方主備，工作站點(diǎn)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行心跳檢測(cè)工作狀態(tài)，備機(jī)檢測(cè)到主機(jī)心跳中斷后立刻主動(dòng)接管播出；主備工作站經(jīng)過(guò)ECO-422倒換裝置二選一輸出。每臺(tái)播控機(jī)配備MOXA多串口擴(kuò)展卡，以達(dá)到通過(guò)一臺(tái)播控機(jī)可通過(guò)422倒換設(shè)備控制多臺(tái)周邊設(shè)備的目的。在備播控機(jī)加裝了一塊7250板卡，用于觸發(fā)控制422倒換器。工作站可保存當(dāng)日節(jié)目單于本機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)癱瘓或無(wú)法連接數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器時(shí)，可調(diào)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(wù)器上載兩種模式：本地上載使用8臺(tái)MIG-4C-1250HD 有卡采集工作站，本地上載儲(chǔ)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(jī)，審核后送入近線存儲(chǔ)體，送往播出；服務(wù)器上載中包含Omneon視頻服務(wù)器和上載工作站，工作站之間通過(guò)422 操控 Omneon視頻服務(wù)器編碼通道工作，將內(nèi)容直接儲(chǔ)存于Omneon視頻服務(wù)器中，通過(guò)Omneon視頻服務(wù)器操控解碼通道審核，通過(guò)后送入近線存儲(chǔ)體中，用于播出，工作站本身無(wú)儲(chǔ)存空間。

2.3節(jié)目單編輯

7臺(tái)編單工作站構(gòu)成節(jié)目單制作工作站，7站均能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)節(jié)目單、廣告單編輯。可先編單再上載，也可先上載后編單，節(jié)目單和廣告單可分別編輯，合并后送往播出。

2.4數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

配備兩臺(tái)DELL Power Edge 720 III 服務(wù)器，使用SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，使通過(guò)EMC AUTOSTAR 軟件控制信息共享，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器間的主備切換和數(shù)據(jù)同步。

Dell PowerEdge R720雙路2U 機(jī)架式Dell？ PowerEdge？ R720 服務(wù)器功能靈活，配備高度可擴(kuò)展的內(nèi)存I/O 容量和靈活的網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)，可以輕松運(yùn)行復(fù)雜的工作負(fù)載。

它是一款配有高度可擴(kuò)展的內(nèi)存（最多可擴(kuò)展到768 GB）與超強(qiáng)I/O 能力的通用平臺(tái)，能夠輕松運(yùn)行各種應(yīng)用程序以及虛擬化環(huán)境。借助英特爾E5 處理器和對(duì)雙RAID 控制器的支持，R720 可以穩(wěn)健地處理要求極為苛刻的工作負(fù)載，作為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的高性能計(jì)算（HPC）。

R720 靈活而又強(qiáng)大的I/O 和存儲(chǔ)能力，具備16 個(gè)內(nèi)置硬盤(pán)和支持第3 代PCIe 的集成擴(kuò)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(gè)）實(shí)現(xiàn)了性能增強(qiáng)和機(jī)箱內(nèi)存儲(chǔ)分層。

兩服務(wù)器間使用網(wǎng)絡(luò)心跳線保持同步，當(dāng)主機(jī)故障后備機(jī)可在很短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)接管。常態(tài)下，主機(jī)上運(yùn)行SQL備機(jī)則Standby，心跳線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)服務(wù)器的工作狀態(tài)。當(dāng)主服務(wù)器故障，被服務(wù)器即啟動(dòng)SQL Server，保證對(duì)外正常服務(wù)。Power Edge 720 III服務(wù)器對(duì)外使用唯一虛擬IP 網(wǎng)址，當(dāng)主備服務(wù)器 執(zhí)行倒換操作前后，用戶(hù)均使用相同IP訪問(wèn)。

2.5近線體存儲(chǔ)體

本系統(tǒng)由EMC Isilon S210和S200共同組成近線體存儲(chǔ)體。Isilon單一分布式文件系統(tǒng)整合了三層傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（文件系統(tǒng)、卷系統(tǒng)和RAID），這三層通過(guò)一個(gè)軟件層來(lái)實(shí)現(xiàn)。One FS 會(huì)讓每一個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)知道整個(gè)系統(tǒng)的文件分布條帶等文件的索引信息，訪問(wèn)一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)就等于是訪問(wèn)了一個(gè)全局的命名空間服務(wù)器，這種全局的信息保證讓整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有容量的限制，沒(méi)有單點(diǎn)的故障，在帶寬、擴(kuò)展性、可管理性上做得最好。

Isilon高擴(kuò)展性和冗余性的基本算法采用ReedSolomon，刪除碼是一種數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，它通過(guò)將數(shù)據(jù)分割成多個(gè)等長(zhǎng)的不能直接讀取的數(shù)據(jù)塊，并且在每個(gè)數(shù)據(jù)塊上附加元數(shù)據(jù)信息，以實(shí)現(xiàn)一份完整的數(shù)據(jù)，通過(guò)全部數(shù)據(jù)塊中的部分子集就可以復(fù)原。這個(gè)數(shù)量由附加在每個(gè)數(shù)據(jù)塊上的元數(shù)據(jù)信息量決定。附加的元數(shù)據(jù)信息越多，意味著恢復(fù)時(shí)需要的數(shù)據(jù)塊就越少。也就是說(shuō)，只要有部分?jǐn)?shù)據(jù)塊存在，數(shù)據(jù)就不會(huì)丟失，這些數(shù)據(jù)塊可以分布在不同的磁盤(pán)位置。

在Isilon文件系統(tǒng)集群中，每個(gè)文件被劃分成多個(gè)128KB大小的數(shù)據(jù)塊，這些128KB大小的數(shù)據(jù)塊被平均分配到集群的節(jié)點(diǎn)上。當(dāng)文件被訪問(wèn)時(shí)，集群中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以為訪問(wèn)用戶(hù)或者應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)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(zhǔn)時(shí)鐘等。

2.6.1同步遷移

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

2.6.2基準(zhǔn)時(shí)鐘

基準(zhǔn)時(shí)鐘通過(guò)內(nèi)網(wǎng)為整個(gè)播控系統(tǒng)提供統(tǒng)一的基準(zhǔn)時(shí)鐘。主數(shù)據(jù)庫(kù)里的時(shí)鐘小精靈程序讀取GPS時(shí)鐘信號(hào)，通過(guò)時(shí)鐘服務(wù)器發(fā)布到各個(gè)服器和工作站，作為各設(shè)備的時(shí)間校準(zhǔn)參考值，使整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)時(shí)鐘完全同步一致。

結(jié)語(yǔ)

本文介紹的我臺(tái)全硬盤(pán)數(shù)字播控系統(tǒng)從設(shè)計(jì)理念到設(shè)備配備，均完全根據(jù)我臺(tái)實(shí)際情況和相關(guān)規(guī)定要求，配備合理，性能安全、穩(wěn)定、可靠、高效。在使用中雖然偶現(xiàn)一些故障點(diǎn)，經(jīng)過(guò)排查找到癥結(jié)，逐個(gè)解決，總體表現(xiàn)良好。同時(shí)，預(yù)留了升級(jí)空間，為即將到來(lái)的全高清時(shí)代打下良好基礎(chǔ)。