鄭州人民廣播電臺自動化播出服務(wù)器集群技術(shù)的應(yīng)用

聶晶

【摘要】 廣播數(shù)字化和計算機科學技術(shù)發(fā)展的相結(jié)合，使得廣播電臺越來越依賴于計算機和網(wǎng)絡(luò)。隨著廣播電臺事業(yè)的不斷發(fā)展，安全播出對數(shù)字化音頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可用性提出了越來越高的要求。鄭州人民廣播電臺音頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以音頻服務(wù)器為中心，由服務(wù)器為播出站、編輯站、管理站提供服務(wù)。為了提高整個系統(tǒng)的可用性，首先要提高音頻服務(wù)器的可用性，所以我臺采用了音頻服務(wù)器高可用性集群的解決方案，滿足了當前的業(yè)務(wù)需求，提高了工作效率。

【關(guān)鍵詞】 集群 高可用性 音頻服務(wù)器

一.廣播電臺音頻播出技術(shù)現(xiàn)狀

隨著數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展，采用數(shù)字技術(shù)處理音頻信號已成為廣播電臺音頻處理的必然趨勢，容制作、播出、儲存、管理于一體的數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被許多廣播電臺所采用。鄭州人民廣播電臺也于2003年初建立起了一套數(shù)字音頻網(wǎng)絡(luò)。該音頻網(wǎng)絡(luò)以音頻服務(wù)器為中心，為音頻編輯工作站、音頻管理工作站和音頻播出工作站提供查詢、播出、儲存等服務(wù)。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使節(jié)目播出、節(jié)目制作、節(jié)目管理在不同功能的工作站上完成，充分發(fā)揮計算機基于RAID的磁盤陣列存儲系統(tǒng)的優(yōu)勢，實現(xiàn)多通道資源共享和各欄目之間的串編播出和各種插播、定時播出之間的控制管理，成倍的提高了工作效率。

二.音頻服務(wù)器集群技術(shù)的必要性

在給我們帶來方便和效率的同時，也使得安全播出對于音頻服務(wù)器的依賴程度越來越高。隨著各套節(jié)目都要求24小時不間斷播出，安全播出就對音頻服務(wù)器的正常工作時間提出了更高的要求：保證服務(wù)器24小時都能夠提供每個音頻工作站的播出、查詢、傳輸、儲存等請求。盡管計算機技術(shù)以日新月異的速度發(fā)展，單臺計算機的性能和可靠性越來越好，但還是有許多現(xiàn)實的要求是單臺計算機難以達到的。所以隨著時間的不斷推移，頻率數(shù)量的不斷增加，起初的系統(tǒng)架構(gòu)已不能滿足業(yè)務(wù)需求。在這種情況下，往往需要將多臺計算機組織起來進行協(xié)同工作來模擬出一臺功能更強大的計算機，從而提高系統(tǒng)的可用性。為滿足系統(tǒng)要求，一般情況下都會采用計算機集群技術(shù)。

可靠性用平均無故障時間（MTTF）來度量，即系統(tǒng)平均能夠正常運行多長時間，才發(fā)生一次故障。系統(tǒng)的可靠性越高，平均無故障時間越長?？删S護性用平均維修時間（MTTR）來度量，即系統(tǒng)發(fā)生故障后維修和重新恢復正常運行平均花費的時間。系統(tǒng)的可維護性越好，平均維修時間越短。

計算機系統(tǒng)的可用性定義為：MTTF/（MTTF+MTTR） * 100%。由此可見，計算機系統(tǒng)的可用性定義為系統(tǒng)保持正常運行時間的百分比。計算機系統(tǒng)可用性的分類如下：

有很多因素會造成系統(tǒng)宕機，包括為了維護而有計劃的宕機以及意外故障等。高可用性方案的目標就是使宕機時間以及故障恢復時間最小化，因此為了提高整個系統(tǒng)的可用性，除了提高計算機各個部件的可靠性以外，我們所采用的是高可用性集群技術(shù)的解決方案。這個方案是目前比較經(jīng)濟適用的解決方案。

三.服務(wù)器集群技術(shù)簡介

所謂集群，就是共同為客戶端提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一組計算機系統(tǒng)。而其中的每一臺提供服務(wù)的計算機，我們稱之為節(jié)點。當一個節(jié)點不可用或者不能處理客戶機的請求時，該請求將會轉(zhuǎn)到另外的可用節(jié)點來處理，而這些對于客戶端來說，根本不必關(guān)心這些要使用的資源的具體位置，集群系統(tǒng)會自動完成。

集群中節(jié)點可以以不同的方式來運行，這要看它們是如何設(shè)置的。在一個理想的兩個節(jié)點的集群中，兩個服務(wù)器都同時處于活動狀態(tài)，也就是在兩個節(jié)點上同時運行應(yīng)用程序，當一個節(jié)點出現(xiàn)故障時，運行在出故障的節(jié)點上的應(yīng)用程序就會轉(zhuǎn)移到另外的沒有出現(xiàn)故障的服務(wù)器上，這樣一來，由于兩個節(jié)點的工作現(xiàn)在由一個服務(wù)器來承擔，自然會影響服務(wù)器的性能。

針對這種情況的解決方案是，在正常操作時，另一個節(jié)點處于備用狀態(tài)，只有當活動的節(jié)點出現(xiàn)故障時該備用節(jié)點才會接管工作，但這并不是一個很經(jīng)濟的方案，因為你需要兩個服務(wù)器來做一個服務(wù)器的工作。雖然當出現(xiàn)故障時不會對性能產(chǎn)生任何影響，但是在正常運行時的性能價格比并不太好。

四.我臺音頻服務(wù)器集群的搭建

服務(wù)器集群的最低要求是：（a）兩臺服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)互連；（b）允許每臺服務(wù)器訪問對方的磁盤數(shù)據(jù)；（c）專用的集群軟件，如Microsoft Cluster Server（MSCS）。我臺采用的高可用性系統(tǒng)的核心是微軟Windows Server 2003企業(yè)版的集群服務(wù)和惠普的光纖通道存儲技術(shù)，提供99.99%的高可用性。

Windows Server 2003企業(yè)版，已成為一個主流的多用途網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。融合了最佳應(yīng)用程序服務(wù)器、文件和打印服務(wù)器、通信服務(wù)器及Internet/intranet服務(wù)器，能夠方便地管理、使用和擴展，可以滿足關(guān)鍵的業(yè)務(wù)需求。Windows Server 2003企業(yè)版集成了專用的集群軟件，Microsoft Cluster Server（MSCS）能出色地完成企業(yè)級運行要求。

隨著企業(yè)業(yè)務(wù)的迅速增長， 企業(yè)的各種信息與數(shù)據(jù)已呈爆炸性增長，已有的SCSI標準已經(jīng)不能滿足企業(yè)在數(shù)據(jù)存儲方面的需求，光纖通道存儲技術(shù)作為新一代的工業(yè)標準存儲規(guī)范，以其10公里的傳輸距離，100兆字節(jié)的傳輸速率， 兆兆字節(jié)以上的單槽容量，突破了傳統(tǒng)的SCSI規(guī)范的瓶頸。所以我們采用了惠普Proliant Cluster HA/F200解決方案。

如上圖所示，主節(jié)點為Node 1備用節(jié)點為Node 2，共享存儲設(shè)備是一個磁盤陣列柜MSA1000，用兩臺Storage Hub來實現(xiàn)主備節(jié)點對MSA1000的讀寫控制。而兩臺Storage Hub分別跟主備節(jié)點和MSA1000互連，實現(xiàn)了冗余控制。如果Node 1出現(xiàn)了問題不能提供客戶端所需的服務(wù)，就由Node 2接管客戶端所需的服務(wù)。如果Storage Hub有一臺出了問題，另一臺隨時接管磁盤陣列柜MSA 1000。這樣就進一步提高了系統(tǒng)的可用性。

在微軟的MSCS（Microsoft Cluster Server）術(shù)語中，所有的應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)文件、磁盤、網(wǎng)絡(luò)IP地址等都被稱為資源，這些資源可以組成一個資源組，一個資源組存在于一個節(jié)點上，但同時只能在一個節(jié)點上，它是MSCS可以進行故障切換的最小單元。

在MSCS中，所有的資源都處于資源監(jiān)視器的監(jiān)視之下，資源監(jiān)視器通過資源動態(tài)鏈接庫文件與資源進行通信，這些資源動態(tài)鏈接庫會偵測對應(yīng)資源的狀態(tài)，并通知資源監(jiān)視器，之后，監(jiān)視器再把信息提供給集群服務(wù)，缺省情況下，集群服務(wù)會啟動一個資源監(jiān)視器來監(jiān)視節(jié)點中的全部資源。

在MSCS的資源中，有一個非常重要的資源，仲裁盤，它是一個可以被兩個節(jié)點訪問的物理硬盤，用來保存集群的信息。這些信息是用來維護集群的完整性以及使節(jié)點保持同步，特別是當節(jié)點不能與另一個節(jié)點通信的時候。仲裁盤在某一時刻只能被一個節(jié)點所擁有，并用來決定由哪個節(jié)點來擁有集群的所有資源。仲裁一般都是使用獨立的磁盤柜劃分一個單獨的空間。

故障切換是指把出現(xiàn)故障的節(jié)點上的資源重新定位到另一個可用的節(jié)點上。負責監(jiān)視資源的資源監(jiān)視器一旦發(fā)現(xiàn)資源出現(xiàn)故障，它就會通知集群服務(wù)，集群服務(wù)會根據(jù)事前定義好的策略觸發(fā)對應(yīng)的事件。雖然發(fā)現(xiàn)的是個別資源的故障，但是，集群還是會把整個資源組進行故障切換。

故障切換會在兩種不同的情況下發(fā)生：人工控制（一般是管理員主動操作），自動控制。自動控制包含了三個階段：1.發(fā)現(xiàn)故障；2.重新定位資源；3.重新啟動應(yīng)用程序。當達到資源組的故障超過切換閥值時，自動的故障切換才會發(fā)生，閥值由管理員來設(shè)定。

五.總結(jié)

目前我們音頻工作站系統(tǒng)是以音頻服務(wù)器為中心，這就決定了只有保證了服務(wù)器的高可用性，才能保證整個網(wǎng)絡(luò)的正常運行。雖然現(xiàn)在音頻服務(wù)器采用高可用性集群解決方案，滿足了當前業(yè)務(wù)增長的要求，但展望未來廣播電臺事業(yè)的不斷發(fā)展，肯定要采用更先進的技術(shù)以滿足需求。例如SAN（System Area Network）架構(gòu)：它是為滿足集群的可靠性和性能要求而進行優(yōu)化的一種專用網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)從以服務(wù)器為中心的架構(gòu)到以網(wǎng)絡(luò)為中心的架構(gòu)，進一步提高存儲管理效率。技術(shù)的發(fā)展永無止境，我們只有不斷的前進，采用新技術(shù)新設(shè)備，才能做到解放生產(chǎn)力，發(fā)展生產(chǎn)力，為廣電事業(yè)的不斷發(fā)展做貢獻。