虛擬化技術(shù)在發(fā)射臺(tái)站安全播出中的應(yīng)用

李琍 方向麗

摘? 要：發(fā)射臺(tái)站的信息化網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)成為安全播出工作的重要組成部分，為各項(xiàng)安全播出業(yè)務(wù)提供了有效的技術(shù)保障。但由于各應(yīng)用系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)比較單一，組建時(shí)間不同，操作系統(tǒng)和中間件都不完全相同，從而導(dǎo)致服務(wù)器利用率低、維護(hù)難度大、維護(hù)成本高。虛擬化概念的提出從根本上解決了該問題。

關(guān)鍵詞：虛擬化技術(shù);發(fā)射臺(tái)站;安全播出;虛擬化平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TN934.81? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）20-0095-03

Abstract：The information network and application system of the transmitting station have become an important part of the safe broadcast work，which provides effective technical guarantee for all safe broadcast services. However，due to the fact that the nodes of each application system are relatively single，the build time is different，and the operating system and middleware are not exactly the same，which leads to low server utilization，high maintenance difficulty，and high maintenance costs. The concept of virtualization fundamentally solves this problem.

Keywords：virtualization technology;transmitting station;secure broadcast;virtualization platform

0? 引? 言

隨著發(fā)射臺(tái)站自動(dòng)化、信息化程度的提高，從供配電、發(fā)射機(jī)、天線到附屬設(shè)備均建立了自身的應(yīng)用系統(tǒng)，并且已經(jīng)成為安全播出工作的重要組成部分，為實(shí)時(shí)準(zhǔn)確下達(dá)調(diào)度指令、進(jìn)行調(diào)度指令的執(zhí)行和反饋等各項(xiàng)安全播出業(yè)務(wù)提供了有效的技術(shù)保障。但是由于各應(yīng)用系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)比較單一，組建時(shí)間不同，操作系統(tǒng)和中間件都不完全相同，從而導(dǎo)致服務(wù)器出現(xiàn)利用率低、維護(hù)難度大、維護(hù)成本高等問題，而虛擬化概念的提出從根本上解決了該問題。

1? 發(fā)射臺(tái)站各應(yīng)用系統(tǒng)存在的問題

伴隨著無線局信息化系統(tǒng)建設(shè)及新業(yè)務(wù)發(fā)展需求的增長，多年來發(fā)射臺(tái)站的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)逐年增加，并且具有一定的規(guī)模，成為安全播出工作的重要組成部分，為實(shí)時(shí)準(zhǔn)確下達(dá)調(diào)度指令，以及調(diào)度指令的執(zhí)行和反饋等各項(xiàng)安全播出業(yè)務(wù)提供了有效的技術(shù)保障。目前業(yè)務(wù)系統(tǒng)有辦公網(wǎng)和技術(shù)網(wǎng)，應(yīng)用系統(tǒng)也有多個(gè)，如智能物資管理系統(tǒng)、人事資源管理系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)、天線自動(dòng)化系統(tǒng)、電力自動(dòng)化系統(tǒng)、音頻調(diào)度系統(tǒng)等，每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)有獨(dú)立的一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器，這就造成服務(wù)器資源大量閑置而得不到充分應(yīng)用。同時(shí)隨著新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的發(fā)展，新開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)也在不斷增加，由于原有空間的局限，設(shè)備間和機(jī)柜都接近飽和，造成服務(wù)器的安裝線路鋪設(shè)受限。

應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性取決于日常的維護(hù)檢修，由于各應(yīng)用系統(tǒng)建立時(shí)間不一致，導(dǎo)致服務(wù)器種類、型號(hào)各異，電源模塊和硬盤型號(hào)不一致，操作系統(tǒng)不完全相同。這就造成各應(yīng)用系統(tǒng)維護(hù)工作量加大，維護(hù)難度和成本都較高，系統(tǒng)升級(jí)和可擴(kuò)展性等都受到限制。

2? 虛擬化技術(shù)的提出

虛擬化技術(shù)是一種重要的軟件技術(shù)，它將數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)資源和計(jì)算能力以及其他資源集成抽象起來，為我們提供了一個(gè)邏輯視圖，而不是物理視圖，是一種基于物理機(jī)制但又不被物理機(jī)制所限制的技術(shù)。該技術(shù)將一臺(tái)物理機(jī)虛擬成多臺(tái)虛擬機(jī)，而且每臺(tái)虛擬機(jī)能夠部署不同的操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間相互獨(dú)立運(yùn)行，不受影響。虛擬化技術(shù)把有限的、固定的硬件資源根據(jù)業(yè)務(wù)需求發(fā)展變化重新進(jìn)行規(guī)劃并達(dá)到資源最大利用率，是一種簡化管理、優(yōu)化資源的重要解決方案。

3? 虛擬化的分類

3.1? 完全虛擬

完全虛擬是在虛擬服務(wù)器和底層硬件之間建立一個(gè)抽象層，它通過獲取CPU指令，在指令訪問硬件控制器和外設(shè)之間充當(dāng)中介。最流行的完全虛擬軟件叫做Hypervisor，由它充當(dāng)主機(jī)操作系統(tǒng)，運(yùn)行在裸硬件上，各個(gè)虛擬服務(wù)器運(yùn)行客戶端操作系統(tǒng)，這些虛擬服務(wù)器由Hypervisor管理，并相互獨(dú)立。該虛擬化技術(shù)最大的缺點(diǎn)就是給處理器帶來開銷。

3.2? 準(zhǔn)虛擬

準(zhǔn)虛擬技術(shù)是對(duì)客戶操作系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng)，并對(duì)核心層做某些調(diào)整，讓它意識(shí)到自己運(yùn)行在虛擬環(huán)境下，并且可以與Hypervisor協(xié)同工作。性能高是準(zhǔn)虛擬化技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)，準(zhǔn)虛擬化處理過的服務(wù)器的響應(yīng)能力幾乎等同于未經(jīng)處理過的服務(wù)器，對(duì)于Linux、BSD、Solaris及其他開源操作系統(tǒng)，準(zhǔn)虛擬技術(shù)完全適用，但因?yàn)樗鼈儾荒芨膭?dòng)，對(duì)Windows操作系統(tǒng)則完全不適用。

3.3? 系統(tǒng)虛擬

在操作系統(tǒng)層面直接虛擬化，這樣就由主機(jī)操作系統(tǒng)本身負(fù)責(zé)在多個(gè)虛擬服務(wù)器之間分配硬件資源，所有的虛擬服務(wù)器必須使用同一操作系統(tǒng)，并且相互獨(dú)立。其優(yōu)點(diǎn)是本機(jī)速度性能比較高，缺點(diǎn)是靈活性差。

3.4? 服務(wù)器虛擬化

在服務(wù)器中應(yīng)用虛擬化技術(shù)，可以將一臺(tái)物理服務(wù)器變成多臺(tái)服務(wù)器。所有的應(yīng)用程序都可以在虛擬平臺(tái)上發(fā)布，應(yīng)用程序和硬件平臺(tái)是分開的，應(yīng)用環(huán)境變得簡單，在應(yīng)用平臺(tái)升級(jí)整合和管理的過程中，不再受操作系統(tǒng)和中間件等物理限制，所有的應(yīng)用可以集中處理，大大提高資源利用率，同時(shí)減少硬件數(shù)量，節(jié)約硬件成本，所有的應(yīng)用數(shù)據(jù)在虛擬機(jī)上進(jìn)行行動(dòng)態(tài)遷移，提高數(shù)據(jù)備份能力，隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)災(zāi)難恢復(fù)。

4? 服務(wù)器虛擬化技術(shù)在發(fā)射臺(tái)站的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)

綜合國家廣播電視總局七二五臺(tái)（以下簡稱“我臺(tái)”）的臺(tái)站實(shí)際，通過調(diào)研分析，決定采用服務(wù)器虛擬化技術(shù)。在核心網(wǎng)絡(luò)機(jī)房部署搭建虛擬化平臺(tái)，將辦公網(wǎng)和技術(shù)網(wǎng)網(wǎng)段內(nèi)重要的應(yīng)用系統(tǒng)遷移到虛擬化平臺(tái)上運(yùn)行，從而提高發(fā)射臺(tái)站各應(yīng)用系統(tǒng)的安全性和可靠性，提升發(fā)射臺(tái)站的安全播出保障能力。

4.1? 發(fā)射臺(tái)站虛擬化平臺(tái)的應(yīng)用

發(fā)射臺(tái)站虛擬化平臺(tái)由高性能的服務(wù)器、千兆交換機(jī)、光纖存儲(chǔ)及虛擬化軟件組成。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

我臺(tái)使用3臺(tái)高性能的服務(wù)器工作，當(dāng)某一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障或宕機(jī)時(shí)可以及時(shí)將業(yè)務(wù)切換至另一臺(tái)服務(wù)器工作，以確保業(yè)務(wù)正常運(yùn)行，應(yīng)用系統(tǒng)正常使用。千兆交換機(jī)作為虛擬平臺(tái)的核心交換機(jī)，確保服務(wù)器內(nèi)存數(shù)據(jù)、應(yīng)用等在各服務(wù)器節(jié)點(diǎn)間快速拷貝。光纖存儲(chǔ)為虛擬平臺(tái)內(nèi)數(shù)據(jù)及應(yīng)用提供存儲(chǔ)空間，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高效的應(yīng)用切換。虛擬化軟件是虛擬化平臺(tái)的基礎(chǔ)軟件，通過該軟件提供對(duì)各虛擬機(jī)的管理和維護(hù)，同時(shí)提高服務(wù)器硬件的使用效率。

虛擬化平臺(tái)部署應(yīng)用后，登錄管理地址訪問后，通過Cluster群集可以直接看到虛擬化平臺(tái)部署的主機(jī)和虛擬機(jī)IP地址，如果需要查看主機(jī)的工作狀態(tài)，只要點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)IP地址，主機(jī)的管理程序、型號(hào)、處理器類型、邏輯處理器、網(wǎng)卡、虛擬機(jī)、狀況和正常運(yùn)行時(shí)間都會(huì)以菜單的形式顯示，同時(shí)該主機(jī)的CPU、內(nèi)存和存儲(chǔ)空間使用情況也會(huì)顯示，如圖2所示。主機(jī)IP地址旁邊的操作按鈕可以執(zhí)行服務(wù)器重啟關(guān)機(jī)等操作，重啟某臺(tái)服務(wù)器，幾秒鐘就可以完成，而原來的物理機(jī)則需要3～4分鐘。通過管理界面可以集中管理操作平臺(tái)上部署的所有應(yīng)用服務(wù)器，不用一臺(tái)一臺(tái)地登錄訪問物理機(jī)查看服務(wù)器狀態(tài)及對(duì)服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)操作，省時(shí)省力。

5? 虛擬化平臺(tái)取得的效果分析

5.1? 可用度大大提高

在虛擬化平臺(tái)搭建之前，各應(yīng)用系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，服務(wù)器獨(dú)立部署，有些應(yīng)用系統(tǒng)部署一臺(tái)服務(wù)器，有些應(yīng)用系統(tǒng)部署兩到三臺(tái)服務(wù)器。當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，需進(jìn)行人工干預(yù)，使用備用的服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)用再部署，時(shí)間長，而且部署過程中由于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)操作系統(tǒng)和瀏覽器的依賴，又會(huì)衍生出新的問題。虛擬化平臺(tái)搭建后，數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用可直接進(jìn)行遷移，當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器有故障時(shí)，使用動(dòng)態(tài)漂移功能，直接調(diào)用備用服務(wù)器替代工作，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用不間斷。

5.2? 維護(hù)量大大減少

虛擬化平臺(tái)搭建之前，信息化系統(tǒng)有十幾個(gè)，服務(wù)器物理機(jī)將近20臺(tái)，由于各信息化系統(tǒng)組建時(shí)間不同，造成服務(wù)器型號(hào)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫版本都有差異，服務(wù)器電源、硬盤型號(hào)規(guī)格都不同，服務(wù)器清潔除塵等維護(hù)工作量大。平臺(tái)搭建后，物理機(jī)數(shù)量只有3臺(tái)，同型號(hào)同規(guī)格，平臺(tái)可以根據(jù)負(fù)載情況靈活隨機(jī)添加物理機(jī)，使需要維護(hù)的物理機(jī)數(shù)量大大減少，故障率明顯降低，應(yīng)用中斷概率減少，維護(hù)成本也大大降低。

5.3? 新應(yīng)用部署響應(yīng)快

虛擬化平臺(tái)搭建前，新的應(yīng)用系統(tǒng)測試環(huán)境搭建及部署時(shí)，每臺(tái)物理機(jī)都要安裝操作系統(tǒng)，打補(bǔ)丁，安全設(shè)置，響應(yīng)慢，而且由于沒有前期規(guī)劃，原有空間局限，新的物理機(jī)上架前需要進(jìn)行電源引接、設(shè)備就位、線路規(guī)整、線纜標(biāo)識(shí)等一連串的工作，工作量大、效率低。平臺(tái)搭建后，由于不需要為新應(yīng)用添加物理機(jī)，平臺(tái)預(yù)先安裝有各種操作系統(tǒng)及補(bǔ)丁，省去了大量工作，可直接進(jìn)行測試環(huán)境的搭建及應(yīng)用部署。

5.4? 資源利用率大大提升

虛擬化平臺(tái)搭建前，物理服務(wù)器數(shù)量多，服務(wù)器資源利用率低，造成空閑資源浪費(fèi)，平臺(tái)搭建后，物理服務(wù)器數(shù)量大大減少，平臺(tái)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)資源，避免空閑資源多，造成浪費(fèi)。

5.5? 提升安全播出保障能力

虛擬化平臺(tái)搭建之前，物理服務(wù)器硬件維護(hù)、軟件故障、系統(tǒng)升級(jí)改造擴(kuò)容等都會(huì)造成業(yè)務(wù)中斷，影響業(yè)務(wù)正常運(yùn)行，給安全播出工作造成不便。虛擬化平臺(tái)搭建后，可以使用平臺(tái)的在線遷移功能虛擬機(jī)遷移至另一臺(tái)物理機(jī)，硬件、軟件故障或者軟件升級(jí)擴(kuò)容等操作都不會(huì)影響到業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，大大提升安全播出保障能力。

6? 結(jié)? 論

虛擬化平臺(tái)在基層廣播發(fā)射臺(tái)站的部署應(yīng)用，是針對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展需要，利用現(xiàn)代虛擬技術(shù)，在充分利用現(xiàn)有資源的基礎(chǔ)上建設(shè)完成的，通過在臺(tái)站的實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了硬件資源動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和新業(yè)務(wù)的快速部署，使應(yīng)用系統(tǒng)工作更穩(wěn)定，連續(xù)性更強(qiáng)，故障率大大降低，維護(hù)量大大減少，在提升基層臺(tái)站安全播出保障能力和風(fēng)險(xiǎn)防控方面發(fā)揮重要作用。

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作者簡介：李琍（1971.09-），男，漢族，山西靈石人，值班長，工程師，本科，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。