大连台电视播控系统网络及服务器备份策略

谭 峰，于 俊

（大连广播电视台，辽宁 大连 116022）

大连台电视播控系统网络及服务器备份策略

谭 峰，于 俊

（大连广播电视台，辽宁 大连 116022）

针对电视播控系统网络以及应用服务器安全，结合国家广电总局《广播电视安全播出管理规定》要求，从实际工作角度出发，设计并应用了网络及服务器备份方案，包括交换机冗余备份策略、数据库冗余备份策略、视频服务器冗余备份策略、素材迁移冗余备份策略、自动技审冗余备份策略。经过一年半的正式运行，该套方案切实可行，保证了播控系统网络以及服务器的安全运行，进而保证电视播控业务的正常进行。

播控系统；网络；服务器；冗余备份

1 大连台播控系统

随着网络化、文件化应用在播出系统中的广泛普及，网络及服务器在播出系统中的地位变得越来越重要，安全播出与这些设备的安全运行也密不可分，因此采用正确合理的冗余备份策略就显得尤为重要。

为了确保网络传输的可靠性，让应用服务器、视频服务器的核心业务稳定运行，保障整个播出工作流程的正常进行，在播控系统中对网络以及服务器采用了冗余备份的设计。下面就大连台播控系统中的网络以及服务器的重要冗余备份策略进行简要介绍。

大连台电视播控系统中采用了18台DeLL R710服务器作为核心应用服务器，用来实现域控、数据库、迁移、监控、配置管理、网络防毒等功能，使用Omeneon公司的Spectrum，MediaDeck，MediaGrid组成了视频服务器系统，采用Cisco3750E交换机作为服务器间数据交换传输的设备。详情见表1和图1。

表1 网络、服务器设备冗余表

2 交换机冗余备份策略

交换机是播控系统网络数据传输交互的核心网络设备，上载、播控、素材管理、播后管理、系统配置等工作站都要通过交换机与系统数据库进行通信，如果交换机出现故障，整个播控系统数据通信将陷入瘫痪状态，无法保障播控工作流程的正常进行，因此确保交换机的可用性就是系统设计的重要课题。

本系统采用了6台Cisco 3750E交换机、2台HP 2910交换机、3台Dell5424交换机作为播出系统网络交换机，6台Cisco 3750E负责播出核心子网、字幕子网、Miranda设备子网的数据交换，并且与二级存储以及周边设备监控子网相连；2台HP 2910交换机为二级存储服务器系统自带交换机，为二级存储系统各子服务器提供网络链路；3台Dell5424作为周边设备的监控子网，该子网实现Axon板卡、多画面分割器等的配置和设备监控等功能，见图1。

图1 网络系统拓扑图

交换机冗余备份设计策略如下：

1）6台Cisco 3750E是播出系统的核心交换机，在布线过程中，将相同功能互为备份的服务器或工作站连接到不同的交换机上，防止单台交换机故障导致主备设备同时失去网络连接；6台Cisco 3750E交换机之间采用菊花链方式连接，每2台交换机之间拥有2条数据传输通道，如果其中一条通道失效，数据会通过另一条通道传输；为了确保交换机网络正常运行，冷备了一台Cisco 3750E交换机，如果其中一台交换机故障，用冷备交换机替换故障交换机，由于Cisco 3750E支持智能堆叠技术（即Cisco Stack Wise Plus技术，处于工作状态的堆叠能接纳新的成员或卸载旧设备，而不会中断服务[1]），无需重新手动配置新交换机即可投入使用。整个替换过程在实际应用中不超过5 min即可实现。

2）二级存储的交换机互为主备，在其中一台交换机故障情况下，另一台交换机依然可以支持二级存储网络正常工作，安全性达到广电总局《62令实施细则》的一级保障要求[2]。

3）3台Dell5424只是作为周边设备监控子网的网络设备，这部分子网功能对在线播出没有直接影响，对于可靠性要求相对较低，这部分设备没有设计冗余备份。

3 视频服务器冗余备份策略

视频服务器的主要功能就是素材编码、素材解码、素材存储3部分功能。在播控系统中无论是播前准备、在线播出还是播后素材归档存储都离不开视频服务器，是硬盘播控系统的灵魂设备。

本系统视频服务器主要包括Omneon公司的Spec⁃trum，MediaDeck，MediaGrid三个系列的服务器，分别用来上载、播出和二级存储，见图2。

1）Spectrum上载SAN冗余备份策略

Spectrum在本系统内部又称为上载SAN，用于7个标清频道的播前准备阶段，将总编室送来的节目带进行素材编解码并以文件的形式存储到上载磁盘阵列中，为下一步硬盘播出做好素材文件准备工作。上载SAN包括编解码模块、素材存储磁盘阵列。首先系统设计的时候就考虑到了上载san的冗余备份，设计了12个直接上载通道、4个边播边载通道、8个审片通道，只要保证2/3数量的通道在工作，就能保证这个系统的正常运行，也就是说通道数本身就考虑到备份的问题，通道之间可以互为备份。其次将12个直接上载通道部署在4组编码机箱（每组包含2个独立编码模块）上，在模块这个级别上，8组编码模块互为备份（见图3）。最后如果整个上载SAN因故障无法工作，系统还配置了6台大洋公司VIPS服务器作为备份上载服务器，这6台VIPS同样提供12个通道上载，满足了播控系统的应急播出需求。

图2 视频服务器总体架构

图3 7频道上载SAN服务器通道配置

2）MediaDeck播出服务器冗余备份策略

播出服务器采用了6台MediaDeck服务器，其中4台用于7个标清频道在线播出阶段，每台标清Medi⁃aDeck服务器拥有2个编码通道和4个解码通道，考虑到冗余备份，采用分布式的播出架构（见图4），每个频道的主备硬盘播出通道分别部署在不同的播出服务器，如新闻频道的主播出通道在标清播出服务器1，备播出通道位于标清播出服务器2，相当于每个频道有2台播出服务器支持其播出业务，这2台服务器的2个播出通道互为备份。除此之外，每个标清频道还拥有第2备播出通道，此播出通道位于上载SAN中，与审片通道共用一个解码通道，在播出服务器主备播出通道其中一个故障或全部故障的情况下手动启用。另外2台高清MediaDeck服务器用于1个高清频道的在线播出阶段，冗余备份架构和标清频道基本相同，在此不再赘述。

图4 7频道标清视频服务器通道配置

3）MediaGrid二级存储冗余备份策略

二级存储 MediaGrid是由 2台 ContentDirector 1000B和4台ContentServer 2124组成，2台ContentDi⁃rector 1000B为系统管理机，4台ContentServer 2124为存储服务器（见图2）。由于二级存储系统管理机互为主备、4台存储服务器相互备份，存储文件的方式是1∶1备份，无论从硬件备份还是文件存储安全角度，系统安全性和可用性均很高。

4）视频服务器管理冗余备份策略

为了方便管理Spectrum，MediaDeck，MediaGrid，在一台Dell R710服务器上配置了Omneon SystemMan⁃ager，用来对上载、播出和二级存储服务器实现配置、在线增加或删除模块、开关机管理、更广泛的控制以及监控报警等功能。系统中还配置了一台安装了SystemMan⁃ager的笔记本电脑做冷备管理机，当在线的SystemMan⁃ager服务器出现软硬件故障时，可以将笔记本电脑接入系统，迅速恢复Omneon视频服务器的管理监控功能。

视频服务器系统设计符合《62号令实施细则》的一级保障要求[2]。

4 播控数据库冗余备份策略

播控数据库是播控系统的数据中心，负责进行数据存储和管理，与各个工作模块进行信息交互。播控数据库存储各种与播出业务直接相关的数据，如播出素材的信息、播出节目单信息、用户权限、播出系统软件配置信息等。

播控数据库存储的数据安全与否影响整个播出系统的节目编单、素材上载、迁移和播出工作的正常进行，所以对播控数据库的安全性要求较高。目前本系统采用了3台Dell R710服务器＋SQL Server 2008数据库软件＋Autostart热备软件＋Secondcopy自动拷贝软件构成了播出数据库系统。

播控数据库的硬件架构（图5）采用了3台Dell R710服务器，其中2台设置为主备数据库服务器，另外1台作为第二备数据库服务器。主备服务器通过2条网线相互通信，一条网线直接连接2台服务器，用作数据库镜像数据同步以及侦听心跳；另一条网线连接播控系统网络，为播控业务系统提供正常网络通信。为了防止单一网络设备故障，主备服务器分别连接播出子网中不同的交换机。

图5 播控数据库硬件架构

软件架构采用SQL Server 2008作为数据库软件；AutoStart软件用作主备数据库热备切换软件；Second⁃Copy软件从当前活动数据库中拷贝数据库备份文件至第二备数据库服务器中，用作冷备数据库的恢复数据源文件。

为了防止当前活动的数据库数据损坏，还需对数据库文件进行备份，为日后数据库恢复提供数据映像文件。数据库备份是把某个时间点的数据和事务日志副本做成一个映像的过程，可以把这个映像存放在磁盘或磁带上[3]。当发生故障时，通过映像文件恢复数据库。当前活动数据库的数据库备份由维护计划自动完成，每天凌晨3:00进行完整数据库文件备份，每3 h进行差异数据库文件备份，备份文件存储在本地的磁盘阵列上，并通过SecondCopy软件拷贝到第二备数据库，作为第二份备份文件，供冷备数据库使用。

播控数据库系统架构上实现了1+1+1的冗余备份，主备数据库服务器在线热备，支持自动切换；第二备数据库自动备份保存数据库备份文件，手动恢复。播控数据库系统符合广电总局《62号令实施细则》的一级保障要求[2]。

5 素材迁移冗余备份策略

播控系统中的视频素材文件存储在不同的存储区，在播前准备阶段素材上载后存储在上载存储区中，在线播出前素材由上载存储区迁移到播出存储区中为在线播出做好准备，同时还要迁移到二级存储区中为日后节目重播做储备。对于不再使用的素材要及时删除，确保磁盘空间及时回收，为下一步的存储工作提供可用磁盘空间。素材迁移、删除的具体工作由素材迁移服务器来完成。本系统采用6台Dell R710组成迁移服务器组，这6台服务器上安装了2个迁移Manager软件和6个迁移Actor软件，实现素材在不同存储区之间迁移、同步、删除等工作。迁移系统是播出准备系统的核心功能之一，安全性要求较高。Manager软件从数据库中提取迁移、同步、删除等工作任务，并根据各Actor服务器的工作情况分发工作任务，各Actor服务器根据Manager分配的任务执行具体的任务操作。迁移服务器1和2上分别部署了迁移Manager，一个为常开，另一个为冷备。当激活的Manager出现故障无法工作的时候，关闭发生故障的Manager，开启冷备的Manager软件，新开启的Mangaer软件从数据库中重新读取尚未完成的任务并分发任务；6个Actor分别部署在6台服务器上，互为备份，其中一台Actor出现故障的时候，尚未完成的工作任务会分配给其他5台Actor继续执行。工作流程如图6所示。

6 自动技审冗余备份策略

自动技审是通过软件自动分析被检素材的每一帧视频和音频信号，并将解析出的数据与相关标准进行对比，从而确定被检素材中是否含有黑场、静帧、彩条、静音等技术问题，并在认为有问题的地方打标记点，供人工复检使用[4]。自动技审作为本系统四级质量监控体系之一，部署在播前准备阶段，对上载节目素材进行检测，确保素材符合播出要求。

图6 素材迁移工作流程图

自动技审冗余备份的架构与素材迁移冗余备份的架构相似，工作流程也相近，区别是自动技审采用了6台VIPS服务器组成自动技审服务器组，其中自动技审服务器1和2上分别安装了自动技审Manager软件，用来获取和分发自动技审任务；每台VIPS服务器上配置了一个自动技审Actor软件，用来执行自动技审任务。2个自动技审Manager软件互为冷备；6个自动技审Ac⁃tor软件互为在线备份。工作流程见图7。

7 结束语

自国家广电总局《62号令实施细则》发布以来，结合大连台电视播控系统的实际需要，与新播控系统最初设计相比，对播出系统网络、服务器部分做了局部优化调整。目前大连广播电视台电视播控系统网络及服务器冗余备份策略既符合国家广电总局《62号令实施细则》的保障要求，也满足了大连台电视播控系统的工作需要，经过一年半的正式运行，实践证明，此套方案切实可行，在安全播出的系统工程中，起到了不可或缺的作用。

图7 自动技审工作流程

[1] 王达.Cisco/H3C交换机配置与管理完全手册[M].2版.北京：中国水利水电出版社，2012：28-31.

[2]中华人民共和国国家新闻出版广电总局.广播电视安全播出管理规定（62号令）[EB/OL].[2013-10-10].http://www.sarft.gov.cn/ articles/2009/12/21/20091221171804840035.htm l.

[3]KNIGHT B，PATEL K.SQL Server 2008管理专家指南[M].腾灵灵，付勇，译.北京：清华大学出版社，2010.

[4] 郭姗.互联互通，走出播出孤岛——论全台网环境下播控系统设计的若干问题[J].现代电视技术，2009（6）:62.

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2013-11-29

【本文献信息】谭峰，于俊.大连台电视播控系统网络及服务器备份策略[J].电视技术，2014，38（12）.

谭 峰，工程师，主要从事电视播控工作；

于 俊，工程师，主要从事电视播控工作。