硬盘播出系统备份实现方式与完善措施

潘 登，徐 进

（十堰广播电视台，湖北 十堰 442000）

硬盘播出系统备份实现方式与完善措施

潘 登，徐 进

（十堰广播电视台，湖北 十堰 442000）

分析了十堰市电视台硬盘播出系统重点设备的备份原理，并根据自身特点和系统运行中出现的问题，完善了周边设备的备份措施。从而使得播出系统内硬件安全得到了更高的技术保障，也进一步确保了播出素材的安全，对电视台播控机房长期稳定运行具有积极的借鉴意义。

集群软件；心跳监测；虚拟IP地址；视频磁盘通信协议

【本文献信息】潘登，徐进.硬盘播出系统备份实现方式与完善措施[J].电视技术，2015，39（2）.

进入21世纪，广播电视的数字化进程推动了硬盘播出系统在各家电视台的应用，十堰广播电视台在最近10年间完成了2次硬盘播出系统的建设。如今，十堰电视台每年完成40 000 h的播出时间，而且是6个频道的信号输出由1台服务器完成，相对于单台进口服务器最多只能完成4个播出通道而言，具有时间长、设备多、任务重等问题，安全播出工作面临巨大挑战。本文结合十堰广播电视台实际情况，阐述了实现安全播出除了要有主备系统设计和科学的系统架构，还应充分考虑备份设备的应急方案和安全措施的不断完善[1-3]。

1 系统概述

十堰电视台通过引进北京新奥特公司的硬盘播出技术，建设了以“神舟6000A”视频服务器为核心的6个通道的播出系统，其他主要的服务器设备还包括：数据库服务器系统，采用SQL Server2005数据库和集群软件EMC Autostart；技审服务器，安装的是方正公司正奇“慧眼”监控软件，利用网络实现播出网内重要设备（服务器、数字矩阵、PC站点）及端口实时的监测；MDC服务器兼同步迁移服务器，将二级存储的素材手动或自动实现播出视频服务器相互迁移。

系统网络核心设备采用思科48口千兆以太网交换机，主要用于主、备视频服务器的素材同步以及子系统与数据库信息传递。二级存储采用的是创新科公司的企业级应用存储系统SV1200，周边计算机设备有播出控制工作站、上载审片工作站、节目编单工作站、监控工作站、垫播服务器、数据摆渡工作站等，如图1所示。

图1 系统网络

2 服务器备份方式

2.1 数据库服务器

数据库服务器双机工作方式是Active（活动）/Standby（待机），主机运行时，备机处于待机状态。通过双机镜像软件EMC Autostar 5.3实现切换，属于纯软件模式。当主机故障时，备机马上启动将主机服务、数据源等工作接替，这种切换模式主要适用于主备机配置一样且数据访问量不大的情况，如图2所示。

1）EMC AutoStart软件通过交叉网线完成心跳连接，彼此发送（SEND）和接收（LISTEN）心跳。

2）当不能从节点接收到心跳信号时，EMC AutoStart软件通过网络发送ping，来ping这个节点，根据返回值来确定它是否失效。

图2 数据库服务器

3）某一节点失效后，将资源、服务转移到正常活动节点上，并始终发送和接收心跳信号，直至双机工作正常互相监听心跳信号。

纯软件双机热备方式，可靠系数高，因为同时有2个磁盘作为数据源，且系统盘采用RAID1，进一步提高了安全系数。缺点是两服务器间的数据实时同步是相对脆弱的环节，一旦某台服务器出现中断，恢复后还要进行比较复杂的数据同步恢复，并且这个时段系统处于无保护状态。

对数据库服务器的访问和数据实时更新，EMC AutoStart软件还运用了虚拟IP技术。

虚拟IP技术即通过EMC AutoStart软件配置出一个IP地址（192.168.1.3），与真实存在的IP地址不一样，它并不参与数据的传输交换，只是在服务器切换时，热备份软件自动将这个地址解析到正常运行的服务器上。对播出网内部用户来说，客户机始终访问的是虚拟IP地址，无论是哪台服务器处于在线状态，操作人员都无需确认。

如图3所示，当一台服务器发生故障时，虚拟IP地址就像指针一样快速改变指向，经过短暂的通信中断，系统随即发出信息提示，所有网内客户机只需进行“重连数据库”操作，就能实现与备份服务器的通信和数据库更新，保证了客户端数据的实时同步。

图3 虚拟IP技术

2.2 视频服务器

播出服务器双机工作方式是Active（活动）/Active（活动），2台服务器实时同步播放，将信号分别输入主备切换器后，连同垫播服务器信号共3路，通过3选1倒换器后输出1路信号，最后经过键混、音频处理器、编码器等设备完成信号输出，硬件框图如图4所示。

图4 视频服务器硬件框图

视频服务器实时同步播放的双机热备方式，一直以来是电视台硬盘播出方式的首选，其重要技术之一即视频磁盘通信协议（Video Disk Communicitions Protocol，VDCP）的控制和传输方式。VDCP协议基于点对点的主从控制方式，在控制设备（播控机）和受控设备（服务器）之间进行通信，保持向主备解码通道发送指令的一致性和同时性，实现主备输出信号的完全同步，主要分为播出、切换、协议传输3个部分。

1）播出

播出就是视频服务器对素材的解码应用。首先在播控机上会预排出全天节目播出单；其次播出单可以定时自动或者人工手动刷新，严格对应每条素材的唯一ID，确认播出表内每一条内容的正确性；最后控制端则按照播出表的逻辑对解码端口持续向解码卡发送预卷（Cue with Data）和播放（Play）指令，顺序完成播出表上每一条素材的解码。预卷指令是在当前文件解码后对下一文件发送的，以确认待播素材是否就绪（ID Request），包括文件长度（ID Size）、当前位置（ID Position）等信息。十堰广播电视台的预卷时间设定为15 s，此倒计时内待播素材被锁定，处于保护状态，播出表内不能对该条素材进行任何操作直至播放完毕，从而保证了解码的连续性和安全性。播出控制指令流程如图5所示。

图5 播出控制指令流程

2）切换

播出控制机安装的是神舟6000A软件，需要设置相应的自动播出配置信息，如切换台和播放设备的选择、备播设备和通信端口的方式、故障报警等。其原理就是以EIA RS-422为标准，VDCP协议为基础，通过串口传输同步信号，实现对主备切换器、主备视频服务器、键混的一一对应控制。

播出控制软件就是完成VDCP协议指令，所有控制指令都是应用程序经逻辑计算由底层发出，通过点对点通信由服务器接收并执行返回参数。VDCP协议的80多条指令又分为多种类型，视频服务器常用的类型有执行控制、数据查询、状态查询等。

播出中，视频服务器需要在运行中实时提供状态和数据的查询信息，并发出数据，通信传到控制机对应端口，控制程序完成对服务器进行的解码和状态控制。当某一频道板卡输出信号失效后，控制机根据服务器返回的状态参数，读取自动播出信息完成对切换器、键混设备所要执行的操作，如图6所示。

图6 视频服务器运行流程

3）协议传输

传输控制协议的方式分为串口直接控制和网络传输。在实际应用中，RS-422线控方式的稳定性与可靠性得到确认后，把所有的协议控制传输方式都改为RS-422直接控制，而不通过多串口通信服务器对VDCP协议的网络转换。这样的转换无疑增加了传输转换环节，而且当大量播出文件在网内交换时，千兆以太网无法提供可靠稳定无延时的控制。但是作为传输方式的备份，同时又保留了网络传输VDCP协议的途径，这样就形成了以串口控制为主，网控为辅的控制方式。传输控制协议方式的多样性大大提高了播出控制端的安全系数，满足硬盘播出系统内对视频服务器定时、精确、有效控制的高要求。

2.3 MDC服务器兼同步迁移

元数据控制服务器（Meta Data Controller，MDC）的工作方式是Active（活动）/Active（活动），就像个调度员，当主机节点需要访问数据时，先询问MDC服务器数据在哪儿，得到路径后直接去读取调用，因此对数据的访问并不通过MDC服务器。

迁移管理工作是通过安装FileZilla Server软件，完成二级阵列与视频服务器素材的相互迁移，实现文件传输共享。

3 周边设备的备份完善

3.1 二级阵列和第二备播审片服务器

二级阵列作为近线存储体，负责播控系统中大容量视音频素材的存储，所有上传视频服务器的待播出素材都将首先到达这里。而十堰广播电视台自播出系统运行以来，始终没有建立起二级阵列的异地备份，如果出现故障，则会导致大量素材丢失。

播出系统内第二备播审片服务器是和视频播出服务器相同配置的设备，十堰广播电视台主要用于现场直播中的延时播出和循环播放垫片。其配置的阵列卡LSIMegaRAID SAS 9260-8i的8个内部SAS端口只使用了4个，在现有的空余盘位上安装4块2 Tbyte的硬盘，采用RAID5工作方式，作为二级阵列异地备份，同时也用于存储一部分不经常使用的素材，减轻在线存储的硬盘空间压力。二级阵列和第二备播审片服务器这2个素材空间分别安装自动同步软件Allway Sync，定期自动进行文件同步，从而保障了15天时间内待播出素材的双重异地备份。

3.2 播出控制机的N+1备份

播出控制机用于向视频服务器发送播出控制指令，而由于十堰广播电视台的播出系统建设之初没有采用硬件松耦合的方式，所以视频服务器的素材播出高度依赖于控制机，即当播出表意外丢失时视频服务器最多可以继续播两条素材，而后将不执行播出表的顺序播放。因此，本文播出控制采用了N+1的备份方式，新增了2台播出控制机，随时备用于故障频道播出控制，实现了播出控制表的无缝切换。这样一来，弥补了播出控制机与视频服务器紧耦合的不足，大大缩短了硬盘播出系统中播控机故障的恢复时间。

3.3 监控工作站的升级

自2007年6月开始，广电总局对地方电视台主要频道进行网络全程监控，这对播出工作提出了更高要求。十堰广播电视台一直沿用的有线电视回视信号监控系统已不能满足播出信号的监控。因此，新增了一台监控工作站用于播控系统中8个重要节点的监控，采用完全硬件监测的技术，将这8个关键点的视音频信号输入到海康威视DS-4000系列监控采集卡，对播出中信号中断、黑场、画面静止、声音异常等实现动态监测，出现故障自动报警，提醒值班人员及时处理。同时实现视音频实时编码，并将录像存储到硬盘上，并自动生成报警日志。

安装正奇“慧眼”软件，监控网络环境，实现对播出网内重要设备（服务器、数字矩阵、PC站点）及端口的实时监测，如CPU温度、网卡、二级存储硬盘空间等都在监控范围内。系统自投入使用以来，其稳定、可靠的性能确保了播出工作的顺利完成。还将先进的智能化监控列入了新的工作计划，不仅要实现对机房环境与设备状态的监控，还要完成对设备功能的监控，如切换台、应急开关、键控器、同步器、延时器，板卡运行状态等，达到设备功能的逻辑判断和确认，进一步保证设备和系统平稳正常地运行。

4 结束语

伴随计算机技术、网络技术的飞速发展和应用，以视频服务器为核心的硬盘播出系统在各级电视台已得到广泛运用，但是无论多么成熟可靠的播出系统都需要不断地完善和改进，技术工作者始终要面临新的机遇和挑战。

[1] 王金荣.硬盘播出系统遇到的问题与解决方案[J].广播与电视技术，2007，15（8）：80-83.

[2] 丁克俭.数字化硬盘播控设备的日常维护[J].电视技术，2012，36（20）：97-98

[3]孙飞，刘伟，潘登，等.十堰电视台新播控机房工程设计[J].电视技术，2013，37（16）：57-60.

责任编辑：时 雯

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10.16280/j.videoe.2015.02.015

2014-10-20