基于分層架構(gòu)的內(nèi)容整備系統(tǒng)在電視播控系統(tǒng)中的設(shè)計與應(yīng)用

余海洋

（作者單位：上海市閔行區(qū)融媒體中心）

在媒體融合的大背景下，各類技術(shù)的革新對電視播控業(yè)務(wù)系統(tǒng)提出了更高要求，在業(yè)務(wù)處理方面，需要從單一的純后臺處理向多元化、流程化、透明可視化的層級轉(zhuǎn)變，為電視高清播出乃至今后4K超高清播出的普及提供技術(shù)支撐。上海市閔行區(qū)融媒體中心電視播出系統(tǒng)原先為標(biāo)清系統(tǒng)，目前在播系統(tǒng)為2019年建設(shè)完成的高標(biāo)清同播系統(tǒng)，在軟件架構(gòu)層面上采用分層結(jié)構(gòu)的內(nèi)容整備系統(tǒng)。建設(shè)前中心內(nèi)系統(tǒng)各個軟硬件模塊功能零散、各子系統(tǒng)對接環(huán)節(jié)多，信息分散，管理困難，中心當(dāng)前在用的高清播出系統(tǒng)采用的分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)能夠極大地整合系統(tǒng)資源、合理利用分配資源，提高綜合利用效率，減輕中心內(nèi)工作人員的工作量，提高中心播出系統(tǒng)整體技術(shù)水平。

1 分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)設(shè)計思路

采用分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)的設(shè)計方案建設(shè)的高清播出項目是在縣級市臺內(nèi)率先使用的功能完備、高性能的整備播出系統(tǒng)。分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)分別由媒體處理中心、內(nèi)容服務(wù)平臺、工作流引擎等子系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)容匯聚、整備融合分發(fā)平臺，構(gòu)建了對外交互的應(yīng)用層軟件模塊、后臺業(yè)務(wù)管理的工作流驅(qū)動模塊、底層和存儲共同完成任務(wù)處理的能力平臺的三層系統(tǒng)模型架構(gòu)，各子系統(tǒng)相互嵌套銜接，具備完整的擴(kuò)展性和接口服務(wù)，能夠最大限度地提供相應(yīng)功能用來滿足業(yè)務(wù)部門的需要。

具體來說，分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)的上層應(yīng)用層和接口層主要采用Web架構(gòu)，解決業(yè)務(wù)流程的驅(qū)動和任務(wù)以及元數(shù)據(jù)的通信問題。中層采用工作流引擎和媒體處理中心管理程序?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)與任務(wù)的串接。底層通過執(zhí)行ACTOR（行動者）完成媒體文件的遷移、技審、信息摘要算法（Message-Digest algorithm 5，MD5）等。

此外，分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)，以媒體融合的發(fā)展思維為指導(dǎo)，符合可持續(xù)發(fā)展的特性，建設(shè)以高拓展性、面向融合媒體發(fā)展需求、云架構(gòu)為基礎(chǔ)，以流程驅(qū)動為主線的高效內(nèi)容服務(wù)平臺。面向多個播出系統(tǒng)的統(tǒng)一備播系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一備播、有序分發(fā)、實(shí)時監(jiān)控。匹配現(xiàn)有全臺網(wǎng)節(jié)目生產(chǎn)制作能力，并為未來全面升級超高清系統(tǒng)作準(zhǔn)備。

部署分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能包括以下方面：一是支持系統(tǒng)流程自定義功能，支持系統(tǒng)流程可視化管理功能，使系統(tǒng)業(yè)務(wù)可管可控；二是支持任務(wù)實(shí)時監(jiān)控管理功能；三是支持能力平臺資源實(shí)時監(jiān)控功能；四是具有便捷靈活的素材管理方式，提供素材刪除修改查詢、權(quán)限分配、一致性管理等多種操作選擇；五是媒體處理中心采用資源池虛化管理技術(shù)；六是媒體處理中心能進(jìn)行集群式切片化任務(wù)處理；七是提供瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）架構(gòu)式軟件。

2 分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用對突出問題的解決

上海市閔行區(qū)融媒體中心的高清播出系統(tǒng)，在軟件層面上使用的分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)是在文件化送播環(huán)境下，基于網(wǎng)絡(luò)和存儲等基礎(chǔ)設(shè)備，根據(jù)節(jié)目單生命周期驅(qū)動節(jié)目的匯聚與維護(hù)。采用一種全新的素材全流程工作處理模式，在素材業(yè)務(wù)處理過程中基本實(shí)現(xiàn)自動化。播出系統(tǒng)通過工作流引擎，利用工作流在多個流程之間按預(yù)定規(guī)則自動傳遞頻道素材狀態(tài)信息和任務(wù)，實(shí)現(xiàn)播出文件的導(dǎo)入、技審、存儲、校驗(yàn)、轉(zhuǎn)碼、遷移等功能，并可以實(shí)時監(jiān)控這些狀態(tài)信息和業(yè)務(wù)，使用戶對素材遷移各流程進(jìn)行更為直觀、有效的管理，在配合核心業(yè)務(wù)軟件處理的同時，調(diào)用媒體處理中心的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)素材全流程調(diào)度監(jiān)測等服務(wù)。

全國各級電視臺按照國家要求開始推進(jìn)電視節(jié)目高清化，但很多電視臺在推進(jìn)過程中或多或少存在以下幾個方面的業(yè)務(wù)使用問題：一是業(yè)務(wù)處理流程單一、不透明、不易維護(hù)；二是網(wǎng)絡(luò)文件化送播效率低下，傳輸存在瓶頸；三是系統(tǒng)負(fù)載不均衡。分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)為解決這些問題提供了一個很好的方案。

本項目所采用的分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)相比國內(nèi)外同類播出技術(shù)，解決并優(yōu)化了播出系統(tǒng)內(nèi)的幾個重要環(huán)節(jié)的重點(diǎn)難點(diǎn)問題，具體如下：

2.1 集中監(jiān)控

加強(qiáng)監(jiān)控能力，針對集中管理的需求和新的分工，針對不同崗位提供不同的信息，以幫助值班員及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)、處理、排除問題。具體體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：第一，能夠監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)各個環(huán)節(jié)的節(jié)點(diǎn)流程信息，實(shí)時了解任務(wù)狀態(tài)，方便值班人員實(shí)時跟蹤軟件運(yùn)行狀態(tài)；第二，通過可視化的監(jiān)控方式能夠集中監(jiān)控資源池內(nèi)的全部業(yè)務(wù)資源，便于值班人員有的放矢地對資源池進(jìn)行管理和優(yōu)化。

2.2 切片式任務(wù)分配和執(zhí)行

傳統(tǒng)技審可對文件的格式、語法、內(nèi)容質(zhì)量進(jìn)行檢測，確保素材的合法性，但是隨著高清化和素材規(guī)?；瑢蝹€素材的處理效率的提升成為亟待解決的問題，在保證播出安全的基礎(chǔ)上思考如何提升效率就顯得尤為重要。采用切片式技術(shù)能很好地解決任務(wù)處理效率，切片式技術(shù)采用先進(jìn)的算法，根據(jù)文件大小、硬件情況等因素對任務(wù)進(jìn)行拆分，并提交多個執(zhí)行端處理，可大幅度提升執(zhí)行速度。此外，切片處理體現(xiàn)集群效率，文件越大工作切片處理效果體現(xiàn)越明顯，單文件高清技審效率大概是3倍速，相同文件切片技審可以提高到10倍速。

2.3 框架式插件設(shè)計

工作單元（轉(zhuǎn)碼、技審、遷移、MD5）采用媒體處理池技術(shù)，將各任務(wù)處理能力以插件方式集成到一個軟件模塊。當(dāng)任務(wù)需要處理時，系統(tǒng)查找空閑的工作單元。每個工作單元具備一種或多種功能，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)調(diào)度。當(dāng)工作單元出現(xiàn)故障，系統(tǒng)能夠自動將該單元正在處理的任務(wù)分配給其他工作單元。由于采用了插件式開發(fā)，任務(wù)支持模塊的增加、刪除更為方便，新類型的任務(wù)開發(fā)更加快捷。同時，系統(tǒng)靈活的擴(kuò)展性可以方便工作人員準(zhǔn)確地了解系統(tǒng)的性能狀態(tài)，包括是否存在瓶頸、需要增加的性能等，新增業(yè)務(wù)功能加入系統(tǒng)時不影響任何現(xiàn)有流程，只與任務(wù)管理程序打交道，便于管理與維護(hù)。

采用分層架構(gòu)的內(nèi)容整備系統(tǒng)在以上三個方面有著較為突出的表現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中能夠很好地解決當(dāng)今廣電行業(yè)電視整備系統(tǒng)普遍存在的問題，通過“技術(shù) + 管理”手段，極大提高業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用效率，增強(qiáng)整備系統(tǒng)的安全性，便于技術(shù)人員更加高效地監(jiān)測管理整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，提高技術(shù)保障能力。

3 主要技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)

分層架構(gòu)的內(nèi)容整備系統(tǒng)與傳統(tǒng)整備系統(tǒng)相比，在軟硬件整合和運(yùn)用技術(shù)上更加高效科學(xué)，使用上更是化繁為簡。效果通過三個方面實(shí)現(xiàn)：一是通過松耦合架構(gòu)去實(shí)現(xiàn)總編、內(nèi)容管理、播出的解耦，便于業(yè)務(wù)擴(kuò)展；二是設(shè)計彈性服務(wù)、運(yùn)用虛擬化技術(shù)，便于業(yè)務(wù)升級；三是利用精簡管理去實(shí)現(xiàn)服務(wù)器計算資源監(jiān)控、應(yīng)用軟件監(jiān)控、業(yè)務(wù)流程監(jiān)控，統(tǒng)一管理界面，進(jìn)而提高運(yùn)維能力。

3.1 松耦合架構(gòu)

中心內(nèi)原有播出系統(tǒng)包含總編室編排系統(tǒng)、內(nèi)容管理平臺、播出系統(tǒng)，耦合度極高，非常不利于維護(hù)和管理。采用“內(nèi)容服務(wù)平臺 + 播出”的系統(tǒng)架構(gòu)，通過提供各類功能接口，保障各子系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的接口實(shí)現(xiàn)交互，降低系統(tǒng)的整體復(fù)雜度。該模式優(yōu)勢在于及時性強(qiáng)，且不與數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，和播出程序松耦合；能夠降低播出數(shù)據(jù)庫負(fù)載，提高系統(tǒng)安全性。

針對降低系統(tǒng)架構(gòu)耦合度的思路，構(gòu)建功能平臺作為一個通用的業(yè)務(wù)服務(wù)層，對服務(wù)層上建立的應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行并行交互，根據(jù)具體業(yè)務(wù)需求明確業(yè)務(wù)流程，同時調(diào)用功能平臺的功能服務(wù)模塊（如MD5值校驗(yàn)、素材的文件技審、文件遷移轉(zhuǎn)碼服務(wù)等）實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)，極大地提高業(yè)務(wù)處理效率；同時，根據(jù)業(yè)務(wù)需求提供眾多接口服務(wù)，包括任務(wù)接口服務(wù)、設(shè)備接口服務(wù)、日志接口服務(wù)、配置接口服務(wù)。

通過功能平臺提供的眾多接口服務(wù)，部署在系統(tǒng)的上層應(yīng)用可以輕松實(shí)現(xiàn)任務(wù)的調(diào)度分配、任務(wù)查詢、任務(wù)取消、任務(wù)重置等操作。功能平臺通過提供設(shè)備接口，可以清楚了解當(dāng)前資源的實(shí)際使用情況，便于高校開展分配和執(zhí)行任務(wù)。

3.2 彈性服務(wù)

計算資源共享方面，系統(tǒng)可以基于虛擬化平臺，利用計算資源池技術(shù)，打破計算資源底層機(jī)器限制，根據(jù)任務(wù)需求按照虛擬化方式分配計算資源、共享計算資源，最大限度利用服務(wù)器及帶寬等硬件資源。

高效任務(wù)調(diào)度分發(fā)方面，可以采用工作流，讓系統(tǒng)具有更高的文件備播效率，匹配現(xiàn)有全臺網(wǎng)節(jié)目生產(chǎn)制作能力，實(shí)現(xiàn)視頻服務(wù)擴(kuò)展功能，滿足關(guān)鍵業(yè)務(wù)持續(xù)增長、兼容多種類數(shù)據(jù)混合訪問需求，為未來全面升級超高清系統(tǒng)做好充分準(zhǔn)備。

3.3 精簡管理

分層架構(gòu)的內(nèi)容整備系統(tǒng)基于“全臺網(wǎng) + 播出網(wǎng)”架構(gòu)，架構(gòu)復(fù)雜，涉及人員和崗位多，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間服務(wù)調(diào)用關(guān)系復(fù)雜，接口出現(xiàn)問題會導(dǎo)致多個系統(tǒng)報錯，很難定位故障源。最重要的節(jié)目導(dǎo)入請求、文件送播請求是系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)流程，只有跟蹤其整個調(diào)用路徑，才能發(fā)現(xiàn)性能瓶頸點(diǎn)。而構(gòu)建一個與業(yè)務(wù)平臺一體化的監(jiān)控系統(tǒng)，在同一套管理界面之下，對整個內(nèi)容整備系統(tǒng)進(jìn)行多維度的監(jiān)控是十分有必要的。監(jiān)控內(nèi)容主要包括業(yè)務(wù)流程監(jiān)控、主機(jī)資源監(jiān)控、應(yīng)用程序監(jiān)控。通過這些監(jiān)控手段擺脫傳統(tǒng)煩瑣、不透明的人工審查方式，能夠達(dá)到精簡管理的目的，降低人力成本。

3.3.1 業(yè)務(wù)流程監(jiān)控

從節(jié)目入庫發(fā)送請求開始，實(shí)時監(jiān)控各個環(huán)節(jié)流程用時和報錯信息，查看系統(tǒng)流程的運(yùn)行情況，監(jiān)視流程是否正常、是否有任務(wù)執(zhí)行失敗，查看素材流程運(yùn)行節(jié)點(diǎn)信息；同時，可以對問題流程進(jìn)行相關(guān)處理操作。

3.3.2 服務(wù)器監(jiān)控

服務(wù)器監(jiān)控即主機(jī)性能監(jiān)控，通過監(jiān)控采集程序?qū)崟r采集主機(jī)的CPU負(fù)載、內(nèi)存使用率、磁盤使用空間等信息，及時匯報以便任務(wù)調(diào)度管理進(jìn)行任務(wù)的平均分配，主機(jī)的各類性能參數(shù)也將被統(tǒng)一整合呈現(xiàn)在監(jiān)控界面。這種情況下，操作人員能夠?qū)崟r掌握主機(jī)的工作狀態(tài)，對其進(jìn)行監(jiān)測運(yùn)維。

3.3.3 應(yīng)用程序監(jiān)控

監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)管理、任務(wù)執(zhí)行應(yīng)用程序，能夠保證應(yīng)用程序健康狀況和可用性，檢測和診斷程序出現(xiàn)的問題，保證程序正常運(yùn)行。通過了解核心應(yīng)用程序的性能、服務(wù)器主機(jī)資源、跟蹤整備系統(tǒng)節(jié)目導(dǎo)入和文件送播這兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對異常問題的迅速發(fā)現(xiàn)、識別和判斷，采用與業(yè)務(wù)系統(tǒng)同一套界面，簡化工作流程，降低人力成本。

4 分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢

第一，從內(nèi)容上將主要的標(biāo)清頻道升級高標(biāo)清兼容頻道，使本中心數(shù)字化播出邁入高清化，提升了中心的核心競爭力，增強(qiáng)了應(yīng)用軟實(shí)力。

第二，軟件功能更加智能化，高效快捷，處理性能好，相比傳統(tǒng)系統(tǒng)軟件的繁多單一、操作復(fù)雜，新系統(tǒng)整合性更強(qiáng)，采用B/S架構(gòu)能夠使用戶界面簡單直觀、操作簡單、便捷，體現(xiàn)以人為本的易用特性。

第三，在使用上可操作性更強(qiáng)，人性化設(shè)計可按照實(shí)際業(yè)務(wù)進(jìn)行流程變更，自定義業(yè)務(wù)處理流程，更好地匹配不同場景、時限的業(yè)務(wù)需求。

第四，系統(tǒng)能夠?qū)α鞒?、程序的狀態(tài)提供可視化的實(shí)時監(jiān)控，業(yè)務(wù)流程透明化程度更高，將系統(tǒng)分散的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息進(jìn)行統(tǒng)一匯總，分類展現(xiàn)、分類報警，便于人工干預(yù)處理，使用上更加便捷靈活。

第五，系統(tǒng)設(shè)計采用開放技術(shù)、開放架構(gòu)、開放系統(tǒng)組件和開放用戶接口，不同廠家、不同時期、不同技術(shù)平臺的各個子系統(tǒng)之間能夠做到互聯(lián)互通，避免技術(shù)壁壘。

第六，系統(tǒng)可無縫擴(kuò)展、可升級，延展性強(qiáng)。具體來講，在頻道數(shù)、業(yè)務(wù)類型、業(yè)務(wù)數(shù)量、存儲容量、傳輸帶寬等方面，可以靈活擴(kuò)展，并采用松耦合、彈性的技術(shù)架構(gòu)，便于將來更多的子系統(tǒng)接入，充分考慮新興技術(shù)發(fā)展方向和技術(shù)前瞻性，滿足廣播電視節(jié)目從標(biāo)清到高清、超高清等的升級。

5 結(jié)語

分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)的設(shè)計方案為技術(shù)人員提供了更加方便快捷的軟件使用功能，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)流程的高效運(yùn)作，相比建設(shè)之前的整個播出系統(tǒng)的軟件程序繁多單一，現(xiàn)在系統(tǒng)整合更加統(tǒng)一化、界面化，流程透明化、智能化，并且在系統(tǒng)功能方面更全面、高效。在實(shí)際使用過程中，系統(tǒng)功能均達(dá)到了預(yù)期功能，技術(shù)人員從中也學(xué)習(xí)到了大量技術(shù)知識。此次高清播出系統(tǒng)的建設(shè)極大提升了中心立足本地、輻射周邊的電視節(jié)目占有率，提高了核心競爭力。因此，分層架構(gòu)內(nèi)容整備系統(tǒng)具備很強(qiáng)的商業(yè)價值和應(yīng)用價值，完全可以在同級電視臺或其他單位進(jìn)行該系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用，充分發(fā)揮其社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。