超融合架構(gòu)平臺(tái)在發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉亞洲

【摘要】發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)主要用于廣播電視監(jiān)控，主要圍繞廣播電視發(fā)射中心監(jiān)控平臺(tái)為核心展開工作，由前端監(jiān)視、后端存儲(chǔ)、傳輸設(shè)備等部分構(gòu)成，為廣播電視節(jié)目穩(wěn)定播出提供了重要的保障。而超融合架構(gòu)平臺(tái)主要用于對(duì)發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)的管理，實(shí)現(xiàn)了廣播電視監(jiān)控的高效性，為監(jiān)控云服務(wù)平臺(tái)的構(gòu)建創(chuàng)造了良好的條件，這種方式有效節(jié)省了廣播電視發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)成本，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性也得到了進(jìn)一步保障。

【關(guān)鍵詞】超融合;架構(gòu)平臺(tái);發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.20.010

超融合基礎(chǔ)架構(gòu)是一種具有API的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，可以利用軟件定義所有硬件元素。超融合基礎(chǔ)架構(gòu)非常依賴存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和服務(wù)器，在使用的過程中往往會(huì)受到硬件擴(kuò)展的限制?？梢哉f近年來超融合已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行了顛覆，也是最先進(jìn)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)之一，它的出現(xiàn)影響著用戶對(duì)IT基礎(chǔ)設(shè)施的采購與使用方式，也對(duì)IT基礎(chǔ)架構(gòu)市場(chǎng)產(chǎn)生了非常深遠(yuǎn)的影響。

1. 發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用超融合架構(gòu)平臺(tái)的必要性

從目前的情況來看，在廣播電視領(lǐng)域中已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控的目標(biāo)，不過在IT基礎(chǔ)架構(gòu)的使用上還過于傳統(tǒng)，通常采用的是單機(jī)或主備機(jī)的模式。對(duì)于廣播電視發(fā)射中心來說，所構(gòu)建的發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)主要由多個(gè)發(fā)射監(jiān)控臺(tái)構(gòu)成，這些監(jiān)控臺(tái)需要在網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行聯(lián)系，相互之間需要有密切的聯(lián)系和溝通，尤其是在信號(hào)傳輸方面需要保持一致。而在建設(shè)了超融合架構(gòu)平臺(tái)之后，通過應(yīng)用核心服務(wù)器或協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)等方式，能夠在服務(wù)器集群中部署虛擬機(jī)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各大發(fā)射監(jiān)控平臺(tái)的統(tǒng)一管理和高可用性（HA）。

2. 發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)中存在的主要問題

廣播電視發(fā)射中心主要用于對(duì)廣播電視節(jié)目發(fā)射進(jìn)行監(jiān)督，通常由多個(gè)發(fā)射監(jiān)督平臺(tái)實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能，該中心需要提供協(xié)議轉(zhuǎn)換、綜合監(jiān)控等方面的服務(wù)，如果采用傳統(tǒng)的模式來實(shí)現(xiàn)，在單一服務(wù)器上部署所有的服務(wù)，這種方式不僅需要投入大量資金，并且還不具備服務(wù)備份的功能。在發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行期間，為了充分利用各種硬件資源，在方案設(shè)計(jì)階段就應(yīng)當(dāng)將服務(wù)部署到服務(wù)集群當(dāng)中，通過虛擬機(jī)部署的方式為廣播電視發(fā)射中心提供多項(xiàng)服務(wù)。

3. 超融合架構(gòu)

3.1 計(jì)算虛擬化

計(jì)算虛擬化（aSV）能夠同時(shí)對(duì)24臺(tái)虛擬機(jī)進(jìn)行批量管理、節(jié)點(diǎn)線擴(kuò)容、HA高可靠性、熱遷移等，最主要可以實(shí)現(xiàn)CUP虛擬化與內(nèi)存虛擬化的目標(biāo)。不過在傳統(tǒng)模式中需要應(yīng)用的服務(wù)器硬件資源，主要是通過獨(dú)立使用或通過集群負(fù)荷均衡，在這樣的情況下就無法充分對(duì)硬件資源進(jìn)行利用，運(yùn)營、維護(hù)將面臨更大的工作量，同時(shí)可靠性也得不到保障。

3.2 存儲(chǔ)虛擬化

存儲(chǔ)虛擬化（aSAN）具備存儲(chǔ)快照、磁盤動(dòng)態(tài)分配、故障重建、存儲(chǔ)分卷等功能，在SSD硬盤上安裝操作系統(tǒng)，在存儲(chǔ)過程中能夠?qū)Y源池中的資源進(jìn)行統(tǒng)一管理與調(diào)度，有著加高的性價(jià)比，和傳統(tǒng)的存儲(chǔ)相比，虛擬存儲(chǔ)的可靠性更強(qiáng)，如數(shù)據(jù)平衡、仲裁機(jī)制等都是虛擬存儲(chǔ)可靠性的實(shí)際體現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的虛擬化，其高性能特性主要是由分層技術(shù)來體現(xiàn)，對(duì)提高服務(wù)集群存儲(chǔ)性能有良好的效果，在向廣播電視發(fā)射監(jiān)控中心提供服務(wù)業(yè)務(wù)提供了更為便利的條件。

3.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化（aNET）主要是通過實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所需的各種網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)，如SSL VPN、虛擬路由器、vAD等，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)連通性探測(cè)、可視化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约瓣P(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)應(yīng)用監(jiān)督等。虛擬化網(wǎng)絡(luò)提供了全新的網(wǎng)絡(luò)連接運(yùn)維模式，有效解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中管理和運(yùn)維等方面的那那題，能夠更好的滿足自動(dòng)化部署以及運(yùn)維管理的需求。

4. 超融合架構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)

超融合架構(gòu)平臺(tái)主要是在同一個(gè)平臺(tái)中對(duì)化存儲(chǔ)、化計(jì)算等功能進(jìn)行整合。這就表示在服務(wù)器中虛擬化軟件的運(yùn)行，主要通過提供分布式存儲(chǔ)服務(wù)的方式供計(jì)算機(jī)使用。分布式存儲(chǔ)能夠在虛擬計(jì)算機(jī)中運(yùn)行，也是一個(gè)能夠整合虛擬化軟件的模塊。嚴(yán)格意義上講，除了虛擬化計(jì)算和存儲(chǔ)，超融合架構(gòu)還能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)或其他服務(wù)、平臺(tái)進(jìn)行整合。

4.1 超融合架構(gòu)所涉及的資源

4.1.1 軟件定義計(jì)算

SDC是將所有計(jì)算資源進(jìn)行集中，并利用軟件對(duì)計(jì)算進(jìn)行統(tǒng)一管理，在不但應(yīng)用的過程中發(fā)生增減變化，系統(tǒng)會(huì)通過軟件管理的方式，自動(dòng)對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行增加或釋放，確保計(jì)算資源在業(yè)務(wù)變化的情況下隨之調(diào)整，這樣就可以有效降低自動(dòng)化監(jiān)控的成本。

4.1.2 軟件定義存儲(chǔ)

SDS屬于一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式，所有和存儲(chǔ)相關(guān)的控制，都處于物理儲(chǔ)存硬件的外部軟件中。在軟件存儲(chǔ)中SDS通常是首相出現(xiàn)的，這就說明當(dāng)SDS作為一個(gè)共享池的時(shí)候一般不會(huì)受到物理系統(tǒng)約束。

4.1.3 軟件定義網(wǎng)絡(luò)

一般情況下，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要是由供應(yīng)商所控制，所以SDN希望通過將網(wǎng)絡(luò)控制和物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行分離的方式，讓網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)從此不再受到硬件資源的約束。在這樣的情況下，它不但能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行整改，并且也不需要替換各種硬件資源。超融合基礎(chǔ)架構(gòu)化，賦予了IT計(jì)基礎(chǔ)架構(gòu)更多新的特性，而我們則需要在此期間找到一種可以降低超融合結(jié)構(gòu)平均成本的方法，從而有利于實(shí)現(xiàn)SDS的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在超融合平臺(tái)軟件定義中，分布式存儲(chǔ)可以說是絕對(duì)的核心，它能夠直接解決虛擬場(chǎng)景當(dāng)中的集中式共享、存儲(chǔ)的一系列問題，特別是在云平臺(tái)虛擬化規(guī)模持續(xù)增大的情況下解決了存儲(chǔ)上的難點(diǎn)，更容易找到處理的方式，最后使得數(shù)據(jù)中心的整體成本得到有效降低。在實(shí)際設(shè)計(jì)中需要用到的這三種資源，其整體架構(gòu)需要通過超融合基礎(chǔ)架構(gòu)的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行支撐，資源的實(shí)際部署以及利用則需要通過操作計(jì)算機(jī)的方式來實(shí)現(xiàn)。

4.2 設(shè)計(jì)思路

基于超融合的IT基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)建立在廣播電視發(fā)射監(jiān)控基礎(chǔ)架構(gòu)的基礎(chǔ)之上，尤其是針對(duì)IPTB監(jiān)控平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)，應(yīng)當(dāng)重視超融合基礎(chǔ)架構(gòu)思路的設(shè)計(jì)。首先通過創(chuàng)新利用的方式對(duì)超融合基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行利用，從而形成統(tǒng)一的資源池，將存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算等統(tǒng)一的建設(shè)與管理，隨后在橫向擴(kuò)張技術(shù)的幫助下，著重對(duì)資源進(jìn)行擴(kuò)容與升級(jí)。其次使用分布式存儲(chǔ)的多借口技術(shù)對(duì)存儲(chǔ)資源池進(jìn)行建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一調(diào)度和使用，形成數(shù)據(jù)的快速共享。在建成了自動(dòng)服務(wù)平臺(tái)之后，有效降低了員工的工作量，有助于降低超融合架構(gòu)平臺(tái)建設(shè)的成本。

5. 超融合架構(gòu)平臺(tái)在發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)分析

5.1 固態(tài)硬盤緩存

固態(tài)硬盤在不使用更多盤陣的情況下就可以達(dá)到良好的I/O性能，能夠更好的解決計(jì)算機(jī)接口存在的問題。不過在這樣的高性能之下，存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)與控制器仍然無法應(yīng)對(duì)海量的I/O的吞吐能力，與傳統(tǒng)HDD相比，固態(tài)硬盤的性能更強(qiáng)，能夠有效節(jié)省大量消除查詢的時(shí)間。

5.2 軟件定義智能化

軟件定義的智能化主要是建立在商品化的硬件上，核心邏輯主要通過軟件運(yùn)行的方式來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)這些邏輯又需要提前進(jìn)行硬件編程的方式實(shí)現(xiàn)，如FPGA、ASIC等。對(duì)于超融合架構(gòu)來說，我們利用軟件的方式來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的如壓縮、去重等存儲(chǔ)邏輯，這些軟件的運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)的X86硬件上的超融合控制虛擬機(jī)內(nèi)。這就表示可以從專有硬件中將關(guān)鍵處理邏輯進(jìn)行剝離，最后放到運(yùn)行的商用化硬件設(shè)備的軟件當(dāng)中。軟件定義的智能化的優(yōu)勢(shì)在于版本迭代過程中對(duì)于專有硬件的依賴性耕地，標(biāo)準(zhǔn)、通用的硬件能夠得到更好的利用。

5.3 可累計(jì)線性擴(kuò)展

可累計(jì)線性擴(kuò)展表示從某一資源開始，如果需要橫向擴(kuò)展就能夠跟隨擴(kuò)展線性增加系統(tǒng)性能。因?yàn)樗薪Y(jié)構(gòu)都可以是推動(dòng)因素，在這樣的情況下就能夠讓線性擴(kuò)展成為現(xiàn)實(shí)。以一個(gè)傳統(tǒng)的三層架構(gòu)為例，即存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器，每一次的擴(kuò)展都是相對(duì)獨(dú)立的，在橫向擴(kuò)展服務(wù)器性能或者數(shù)量的過程中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)量、存儲(chǔ)性能等無法得到橫向擴(kuò)展。但是在超融合架構(gòu)平臺(tái)卻可以在節(jié)點(diǎn)數(shù)量不斷增加的情況下得到擴(kuò)展，這就表示計(jì)算、存儲(chǔ)等節(jié)點(diǎn)的線性增加能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)容量、性能的線性增加。

5.4 高計(jì)算密度與低系統(tǒng)功耗

在廣播電視發(fā)射中心進(jìn)行綜合監(jiān)控的過程中，通常選用的是密度較高的X86設(shè)備，主要用于系統(tǒng)級(jí)的可靠性與模塊化設(shè)計(jì)。在2U空間內(nèi)X86設(shè)備采用英特爾至強(qiáng)E5-2600系列多核心高性能中央處理器，能夠完美運(yùn)行信息化、存儲(chǔ)業(yè)務(wù)、Web搜索、廣播電視監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫等功能，同時(shí)還能夠進(jìn)一步對(duì)管理工作進(jìn)行完善，能夠使得計(jì)算與存儲(chǔ)一體化設(shè)計(jì)理念的實(shí)現(xiàn)。

6. 發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)中超融合架構(gòu)平臺(tái)的應(yīng)用

應(yīng)用于廣播電視發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)中的超融合架構(gòu)平臺(tái)，主要包括了虛擬化計(jì)算資源池、指揮調(diào)度資源池、分布式存儲(chǔ)資源池等構(gòu)成部分。超融合架構(gòu)平臺(tái)主要負(fù)責(zé)對(duì)所有資源池進(jìn)行統(tǒng)一管理、調(diào)度，同時(shí)還需要負(fù)責(zé)對(duì)發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)維、監(jiān)控和管理，確保發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行，在協(xié)調(diào)各廣播電視發(fā)射臺(tái)中有著良好的運(yùn)用，有助于實(shí)現(xiàn)廣播電視的集中監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制。其中虛擬化資源師主要由虛擬機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)等資源池構(gòu)成，發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)主要通過整合資源池中所有資源的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的集中化、統(tǒng)一化與自動(dòng)化調(diào)動(dòng)與管理，同時(shí)考慮到發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，還需要對(duì)資源、數(shù)據(jù)進(jìn)行備份處理。調(diào)度平臺(tái)主要是基于虛擬化資源層上，以一個(gè)進(jìn)行統(tǒng)一管理、調(diào)度的平臺(tái)，用于對(duì)服務(wù)集群中任務(wù)的處理，同時(shí)需要對(duì)任務(wù)的開展進(jìn)行集中反饋，負(fù)責(zé)一項(xiàng)專門負(fù)責(zé)集群的集中配置、集中管理的平臺(tái)，盡可能避免集群受到人為因素干預(yù)。同時(shí)，該平臺(tái)還需要建構(gòu)相對(duì)完善的集群伸縮機(jī)制，使得服務(wù)的進(jìn)行更加可靠。

7. 結(jié)語

新時(shí)期在科技不斷進(jìn)步的過程中，廣電行業(yè)也加入了改革的行列，廣播電視運(yùn)維也逐漸朝著自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展。超融合基礎(chǔ)架構(gòu)的出現(xiàn)，是對(duì)傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的一種顛覆，主要通過分布式存儲(chǔ)、虛擬機(jī)集群云平臺(tái)等方式實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控等服務(wù)，具有成本低、可備份等特點(diǎn)。在廣播電視發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用超融合架構(gòu)平臺(tái)，能夠?yàn)榫C合監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)提供便利，為未來監(jiān)控云服務(wù)平臺(tái)價(jià)建設(shè)提供了便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭棟豪.超融合基礎(chǔ)架構(gòu)分析[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2021（09）：230-232.

[2]莊嚴(yán).超融合架構(gòu)平臺(tái)在發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].廣播與電視技術(shù)，2020，47（12）：102-108.

[3]羅劍.超融合架構(gòu)的大數(shù)據(jù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)研究[J].軟件導(dǎo)刊，2020，19（08）：151-155.

[4]戴建軍，崔峰，吳樟林，廖元文，湯光浩.基于超融合架構(gòu)的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控中心云化研究[J].風(fēng)能，2019（06）：66-70.