故障转移群集技术在播出系统中的应用

刘雪松 刘智慧

1.内蒙古广播电视台内蒙古 呼和浩特 010050

2.呼伦贝尔市微波管理总站 内蒙古 呼伦贝尔 021008

在自动化播出应用越来越广泛的情况下，播出系统更多的使用了服务器和工作站。为了保障播出系统运行不间断，避免单节点故障产生，服务器系统普遍会设置主备双机模式。故障转移群集技术能在故障发生时自动将业务切换至运行正常的服务器，避免人工操作不及时、不正确，从而保证业务运行不中断。

1 故障转移群集技术原理

故障转移群集是一种高可用性的基础结构层，是由微软视窗操作系统提供的针对服务器系统的一项服务。故障转移群集系统可由最多64个物理节点或8000个虚拟机组成，每台服务器相当于一个冗余节点。整个群集系统允许部分节点掉线、故障或损坏而不影响整个系统的正常运作，群集角色会得到主动监视以验证它们是否正常工作。如果不工作，则会重新启动这些角色或将其移动到其他节点，其他节点接管发生故障的服务器的过程通常称为“故障转移”。

群集技术使用对外一个虚拟地址，内部结构不对外显示。这样进行了切换也不会被其他设备察觉，真正做到无缝切换，不影响业务运行。如果一台服务器变为不可用状态，则另一台服务器自动接管发生故障的服务器并继续处理任务。群集中的每台服务器在群集中至少有一台其他服务器确定为其备用服务器。故障转移群集可应用于最新的Windows server2012、2016等操作系统。

2 故障转移群集技术运行机制

故障转移群集技术需要基于域的管理模式，所有服务器在相同的工作域内。通过“见证机制”来监测各节点运行状态，通过“仲裁机制”判断由哪个节点接管。下面介绍仲裁机制和见证机制。

2.1 仲裁机制

群集的仲裁由投票元素的数量确定，这些投票元素必须是活动群集成员身份的一部分，以供该群集正确启动或继续运行。默认情况下，群集中的每个节点都具有单个仲裁投票。此外，仲裁见证具有其他单个仲裁投票，可以为每个群集配置一个仲裁见证。仲裁见证可以是指定的磁盘资源或文件共享资源。群集是否有可正常工作的仲裁，是由活动群集成员身份中的大部分投票元素确定的。

在现行视窗系统中提供了三种仲裁配置：典型设置、添加或更改仲裁见证和高级仲裁配置和见证选择。

2.1.1 典型设置

该群集自动将投票分配到每个节点并且动态管理节点投票。如果它适用于你的群集，并且有可用的群集共享存储，该群集将选择磁盘见证。建议在大多数情况下使用此选项，因为群集软件会自动选择可为群集提供最高可用性的仲裁和见证配置。

2.1.2 添加或更改仲裁见证

可以添加、更改或删除见证资源。可以配置文件共享或磁盘见证。该群集自动将投票分配到每个节点并且动态管理节点投票。

2.1.3 高级仲裁配置和见证选择

仅当具有有关配置仲裁的特定于应用程序或特定于站点的要求时才选择该选项。可以修改仲裁见证、添加或删除节点投票，以及选择该群集是否动态管理节点投票。默认情况下，将投票权分配给所有节点，并动态管理节点投票。

典型设置是一种默认的方式，只有我们明确要使用哪种见证方式时才会选择高级配置。从仲裁方式，我们可以看到见证机制对于如何配置仲裁方式具有影响，而具有怎样的硬件配置和管理方式又会影响见证方式的选择。

2.2 见证机制

判断节点状态需要具有一个磁盘，所有节点通过能否读写该磁盘判断节点状态。如果所有节点都可以看到该磁盘，则通常建议使用磁盘见证。当需要考虑使用复制存储的多站点灾难恢复时，建议使用文件共享见证。仅当存储系统支持从所有站点到复制存储的读写访问时，才可以使用复制存储配置磁盘见证。

在实际配置过程中，对于群集系统内节点没有单独存储系统的情况下会采用文件共享式见证，常见于数据库服务器、控制服务器、应用服务器等；对于节点配有单独存储系统的可以采用磁盘见证方式，常见于文件存储服务器、音视频录制服务器等。

文件共享式见证可以将共享文件设置在群集系统外的共同连接服务器，例如可设置在同一域内的域控服务器，这样可以提供较高的安全性。磁盘见证方式则应当将共享文件设置在群集内的单独存储磁盘上，这样可以摆脱其他服务器的影响，并且单独存储系统稳定性较好，这样可以保证见证的有效性。

3 故障转移群集在广播播出系统中的实际应用

故障转移群集技术在广播播出系统的应用主要针对两大类服务器。第一类是数据库服务器、应用控制类服务器，例如矩阵控制服务器、检测系统数据库、制播网数据库和制播网应用服务器等。第二类就是制播网系统音频服务器、监测系统音视频慢录服务器等。

第一类服务器都是没有单独存储磁盘，需要采取第三方服务器提供共享文件。

图1 数据库系统群集图示

图1是数据库A和B做群集，域控服务器提供见证。这样的方式不但要求域控服务器始终运行正常，也要求相互连接的局域网保持通畅才能正常切换。所以整个网络作为一个整体需要全面保障，日常维护不应只针对关键设施要对所有相关设备进行观察，才能保证系统运行正常。

第二类服务器都是有单独存储磁盘的，磁盘可以提供见证。图2是视频慢录服务器A和B组成群集，同时它们又通过存储区域网络连接着共同的存储阵列。

图2 存储系统群集图示

两个服务器都可以访问这个阵列。这样在存储阵列上建立一片区域进行见证，就可以验证双方是否正常。这样的网络结构不受整体域网络的影响，可以在群集内部自行进行切换，而且存储整列由于采用冗余技术稳定性也更好。应该可以说是一种更稳定的方式。具体要采用哪种方式见证还要依据具体的硬件条件和安全性的要求进行配置。