服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】隨著電視臺(tái)數(shù)字化改造的進(jìn)一步推進(jìn)，怎樣使服務(wù)器環(huán)境的可靠性和安全性提高，已經(jīng)成為改造期間需要解決的一個(gè)重要問題。但是既往單機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)存在諸多問題如維護(hù)拓展困難、數(shù)據(jù)受損率高、負(fù)載不能動(dòng)態(tài)平衡以及可用性不高等。因此，本文從服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)概述、三種容錯(cuò)技術(shù)區(qū)別以及在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的運(yùn)用三個(gè)方面進(jìn)行了探討，以期為電視臺(tái)數(shù)字化水平的提高提供一定幫助。

【關(guān)鍵詞】電視臺(tái);服務(wù)器;播出系統(tǒng);容錯(cuò)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN94 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.03..024

在數(shù)字化電視中，電視臺(tái)播出系統(tǒng)作為一個(gè)重要的組成部分，通過對(duì)播出系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，不僅可以提高節(jié)目播出質(zhì)量，還能降低工作強(qiáng)度，從而對(duì)播出功能進(jìn)行全面拓展。一般來說，在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中，服務(wù)器是比較重要的一個(gè)組成部分，因?yàn)殡娨暸_(tái)播出系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，對(duì)服務(wù)器工作的要求也較高，比如不能中斷數(shù)據(jù)服務(wù)，在發(fā)生故障后，應(yīng)該盡量縮短恢復(fù)時(shí)間，從而為安全播出提供有效保障。所謂容錯(cuò)技術(shù)，主要指的是能夠保障計(jì)算機(jī)軟件、硬件或者網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障后短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)系統(tǒng)且不會(huì)降低性能的一種技術(shù)。在傳統(tǒng)電視臺(tái)播出系統(tǒng)中，往往運(yùn)用主備方式，無法滿足節(jié)目需求。因此，將服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)運(yùn)用在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中尤為重要。

1. 服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)概述

1.1單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)

通常情況下，只需一臺(tái)服務(wù)器則能實(shí)現(xiàn)單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)的高性能容錯(cuò)，與雙機(jī)熱備份和服務(wù)群集相比，其容錯(cuò)能力高，即使集群系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，也能及時(shí)切換至備用服務(wù)器并運(yùn)行，從而確保恢復(fù)和維修的正確運(yùn)行。一般來說，若單機(jī)容錯(cuò)服務(wù)器具備容錯(cuò)技術(shù)，可以利用CPU時(shí)鐘鎖頻，并且備份系統(tǒng)中所有的硬件，包括I/O總線、內(nèi)存以及CPU等，再結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)冗余部件的同步運(yùn)行，有助于容錯(cuò)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，在系統(tǒng)任何部件發(fā)生故障時(shí)，其自身數(shù)據(jù)都不會(huì)丟失，能夠自動(dòng)分離故障模塊，并且在不中斷運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對(duì)模塊進(jìn)行調(diào)換，對(duì)損壞的部件進(jìn)行維護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步運(yùn)行。此外，單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)還能在IA架構(gòu)服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)，其成本優(yōu)勢(shì)明顯，具有較高的市場競爭力。

1.2雙機(jī)熱備份技術(shù)

在雙機(jī)熱備份技術(shù)，通常選擇配置完全一樣的兩臺(tái)服務(wù)器系統(tǒng)，在兩臺(tái)服務(wù)器的本地系統(tǒng)盤上對(duì)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序進(jìn)行安裝，并且經(jīng)磁盤整理，可以管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)。通過雙機(jī)熱備份系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，直接從中央存儲(chǔ)設(shè)備中讀取所有站點(diǎn)數(shù)據(jù)，再結(jié)合專業(yè)人員管理，從而確保數(shù)據(jù)的安全性和保密性。同時(shí)，雙機(jī)熱備份技術(shù)作為一種軟硬件結(jié)合的容錯(cuò)技術(shù)，經(jīng)外接共享磁盤陣列柜和雙機(jī)熱備份軟件組成。通常情況下，用戶將數(shù)據(jù)存放在外接共享磁盤陣列中，如果一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，則由備用機(jī)替代主機(jī)工作，使服務(wù)器能夠正常運(yùn)行。此外，在雙機(jī)熱備份系統(tǒng)中，主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)之間的聯(lián)系經(jīng)“心跳”維持。

1.3服務(wù)器集群技術(shù)

所謂服務(wù)器集群技術(shù)，主要指的是由獨(dú)立的一組服務(wù)器，在運(yùn)作時(shí)像單個(gè)系統(tǒng)一樣，通過對(duì)運(yùn)行服務(wù)器進(jìn)行編組，使集群服務(wù)器組成，在一定程度上能夠確保應(yīng)用程序和資源的可管理性、可擴(kuò)展性以及可用性。一般來說，運(yùn)用服務(wù)器集群的目的主要在于，在斷電或故障發(fā)生時(shí)，可以為用戶順利訪問資源和應(yīng)用程序提供有效保障。在服務(wù)器集群技術(shù)中，若某一服務(wù)器因?yàn)榫S護(hù)或故障的原因不能用，將會(huì)向其他可用的集群節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移應(yīng)用程序和資源。同時(shí)，服務(wù)器集群的特點(diǎn)有很多，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）可以為集群擴(kuò)展提供方便，從而推動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)性能升級(jí)的實(shí)現(xiàn);

（2）能夠使服務(wù)器系統(tǒng)的可用性提高，減少服務(wù)器故障而帶來的損失;

（3）集群技術(shù)能夠促進(jìn)一體化解決方案的實(shí)現(xiàn)。此外，服務(wù)器集群作為協(xié)同工作且對(duì)集群服務(wù)進(jìn)行運(yùn)行的一個(gè)獨(dú)立服務(wù)器，一個(gè)服務(wù)器集群往往包括多臺(tái)可以對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間進(jìn)行共享的服務(wù)器，并且各服務(wù)器之間的相互通信由內(nèi)部局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，即使服務(wù)器發(fā)生故障，其應(yīng)用程序也會(huì)經(jīng)服務(wù)器自動(dòng)接管而運(yùn)行。

1.2.服務(wù)器三種容錯(cuò)技術(shù)的不同

從技術(shù)要求層面來看，單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)具有較高的級(jí)別，而容錯(cuò)級(jí)別最低的則為服務(wù)器集群技術(shù)。通常情況下，雙機(jī)熱備技術(shù)與服務(wù)器集群技術(shù)的不同之處在于，是否可以對(duì)節(jié)點(diǎn)機(jī)失效后的任務(wù)平滑接管進(jìn)行處理并實(shí)現(xiàn)。在負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)中，服務(wù)器集群技術(shù)作為一個(gè)基本前提，其中負(fù)載均衡則意味著將繁忙節(jié)點(diǎn)的相關(guān)資源和應(yīng)用轉(zhuǎn)移至不繁忙節(jié)點(diǎn)，對(duì)大量并發(fā)式訪問請(qǐng)求進(jìn)行從容應(yīng)對(duì)，從而提高系統(tǒng)的處理能力。在雙機(jī)熱備技術(shù)中，其服務(wù)器為一臺(tái)主機(jī)，備份機(jī)則為其他主機(jī)，并且在服務(wù)器故障失效的情況下，備份機(jī)能夠進(jìn)行接管。而在雙機(jī)熱備技術(shù)中，往往要求對(duì)等兩個(gè)服務(wù)器具有完全一樣的配置，但是服務(wù)器集群技術(shù)的要求則比較寬松。同時(shí)，在雙機(jī)熱備技術(shù)中，因?yàn)榉?wù)器至少需要兩臺(tái)，與單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)相比，其系統(tǒng)硬件升級(jí)、軟件維護(hù)升級(jí)以及軟件采購的投入均較多，并且雙機(jī)備份軟件出現(xiàn)故障后，其維修難度高，花費(fèi)時(shí)間也較長。與雙機(jī)熱備技術(shù)相比，單機(jī)容錯(cuò)服務(wù)技術(shù)的硬件成本較高，但是其總體成本卻較低。而從靈活配置層面來看，雙機(jī)熱備份技術(shù)的優(yōu)勢(shì)比較明顯，可以滿足不同需求，并且從總體層面上來看，未來的發(fā)展趨勢(shì)以單機(jī)容錯(cuò)服務(wù)技術(shù)為主。

2. 服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)在電視臺(tái)播出系統(tǒng)中的運(yùn)用

一般來說，安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持是電視臺(tái)數(shù)字化改造的一個(gè)基本前提。但是在組建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)器時(shí)，應(yīng)該結(jié)合電視臺(tái)播出工作的要求，提高其拓展性和可靠性。由于單機(jī)容錯(cuò)技術(shù)對(duì)技術(shù)等級(jí)的要求較高，無法廣泛應(yīng)用于電視臺(tái)播出系統(tǒng)，但是雙機(jī)熱備技術(shù)和集群技術(shù)因?yàn)榫哂兄T多的優(yōu)點(diǎn)，被得到廣泛運(yùn)用，其有2種工作模式，具體如下：

2.1 Active/Active鏡像工作模式

在這一工作模式中，采用服務(wù)器雙機(jī)熱備份技術(shù)，即組成服務(wù)器為相互獨(dú)立的兩個(gè)硬盤陣列，指定兩者互為鏡像，其中一個(gè)為主要服務(wù)器，另一個(gè)則為從。在運(yùn)行期間，如果硬盤陣列或主服務(wù)器發(fā)生故障，則主服務(wù)器的工作由從服務(wù)器接管。運(yùn)用這一工作模式，客戶只能讀取和寫入主服務(wù)器上的鏡像數(shù)據(jù)，而從服務(wù)器中的鏡像數(shù)據(jù)表現(xiàn)為鎖定狀態(tài)，在主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)可以解鎖，在主從服務(wù)器構(gòu)建為鏡像后，兩者驅(qū)動(dòng)器保持同步狀態(tài)，并且兩個(gè)服務(wù)器在啟動(dòng)情況下能夠同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。通常情況下，在電視臺(tái)的硬盤播出系統(tǒng)中，何種形式服務(wù)器出現(xiàn)故障導(dǎo)致的系統(tǒng)失靈都會(huì)誘發(fā)播出事故，并且播出事故對(duì)于電視臺(tái)來說是絕對(duì)禁止的。所以，在數(shù)字化改造硬盤播出系統(tǒng)時(shí)，往往需要主從服務(wù)器同步運(yùn)行，即使主服務(wù)器出現(xiàn)故障后，從服務(wù)器也能及時(shí)接管工作，確保正常開展播出工作，從而避免播出事故。同時(shí)，在服務(wù)器Active/Active鏡像工作模式中，因?yàn)檫\(yùn)用雙機(jī)熱備份技術(shù)，其符合播出工作的安全、可靠要求，在電視臺(tái)硬盤播出系統(tǒng)中得到廣泛運(yùn)用。此外，國內(nèi)各大廠商在對(duì)硬盤播出系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)時(shí)，通常以服務(wù)器

Active/Active鏡像工作模式，從而實(shí)現(xiàn)硬盤穩(wěn)定播出目的。

2.2N-Way（N=3，N=4...N=16）工作模式

這一工作模式的基礎(chǔ)為服務(wù)器集群技術(shù)，其主要特點(diǎn)為在N-way工作模式中運(yùn)用層疊恢復(fù)（Cascading Recover）工作模式。如果主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，層疊恢復(fù)則會(huì)準(zhǔn)許其他多個(gè)從屬節(jié)點(diǎn)將優(yōu)先級(jí)次序作為基本依據(jù)而恢復(fù)某個(gè)資源或?qū)哟?。在?duì)該節(jié)點(diǎn)資源進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，若節(jié)點(diǎn)服務(wù)器1出現(xiàn)故障，則會(huì)切換至節(jié)點(diǎn)服務(wù)器2;若節(jié)點(diǎn)服務(wù)器2出現(xiàn)故障，也不能正常使用節(jié)點(diǎn)服務(wù)器1，就會(huì)向節(jié)點(diǎn)服務(wù)器3切換資源。通常情況下，在從屬階段中，會(huì)優(yōu)先恢復(fù)指定等級(jí)，其中最高優(yōu)先等級(jí)為節(jié)點(diǎn)服務(wù)器1，其中節(jié)點(diǎn)服務(wù)器2次之。同時(shí)，對(duì)于電視臺(tái)而言，在制作非線性節(jié)目時(shí)，其構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)發(fā)生故障時(shí)保存資源有著較高的要求，其中服務(wù)器的工作主要為保存視音頻素材和制作數(shù)據(jù)，并且為數(shù)據(jù)的完整性提供有效保障，從而為后續(xù)制作奠定基礎(chǔ)。而N-Way工作模式以服務(wù)器集群技術(shù)為基本依據(jù)，與這一工作的特點(diǎn)相符，所以被廣泛運(yùn)用在非線性編輯制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。當(dāng)前，國內(nèi)諸多電視臺(tái)在進(jìn)行數(shù)字化改造時(shí)，都運(yùn)用服務(wù)器N-way工作模式對(duì)非線性節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建，并且獲得較好的效果。

3.結(jié)束語

綜上所述，在電視臺(tái)數(shù)字化改造進(jìn)程中，服務(wù)器作為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一個(gè)核心，其是否可以維持長時(shí)間的工作狀態(tài)，與整個(gè)電視臺(tái)充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能有著密不可分的聯(lián)系，也是對(duì)服務(wù)器可靠性和實(shí)用性進(jìn)行評(píng)價(jià)的一個(gè)有效指標(biāo)。隨著服務(wù)器容錯(cuò)技術(shù)的不斷發(fā)展，其被廣泛運(yùn)用在播出、制作系統(tǒng)中，提高了電視臺(tái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)搭建的可靠性和安全性，再加上容錯(cuò)技術(shù)的不斷升級(jí)和發(fā)展，有助于電視臺(tái)數(shù)字化改造的順利進(jìn)行。

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作者簡介：朱峰（1981-），男，漢族，廣東興寧，計(jì)算機(jī)維修助理工程師，本科，主要從事融媒體中心攝影攝像設(shè)備維護(hù)，辦公電腦維護(hù)，非線性編輯電腦維護(hù)，電視播出系統(tǒng)維護(hù)等工作。