【摘要】 本文以寧波電視臺新播出系統(tǒng)備份結(jié)構(gòu)為主題，結(jié)合目前廣電系統(tǒng)中各種不同的備份策略，對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫、視頻服務(wù)器、切換臺、字幕機(jī)系統(tǒng)、二級緩存等主要模塊進(jìn)行了簡要的闡明和論述。筆者以針對不同的硬件和軟件設(shè)計，將傳統(tǒng)的1+1備份分離成1+1鏡像、1+1主備和1+1聯(lián)動3中模式，將播出系統(tǒng)的備份方式進(jìn)行了系統(tǒng)的劃分，為廣大播出系統(tǒng)的技術(shù)人員提供了一定的技術(shù)參考。
【關(guān)鍵字】 播控系統(tǒng) 備份 網(wǎng)絡(luò)化 鏡像 冗余
備份是安全播出的重要保證。播出系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)，眾所周知，最安全可靠的備份方案是整個系統(tǒng)完全備份，這樣一旦主系統(tǒng)故障可以馬上啟用備系統(tǒng)播出。但是，隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，對整套系統(tǒng)的完全備份幾乎是不可能的．它極不科學(xué)，會造成極大的浪費。
寧波臺新播控系統(tǒng)根據(jù)實際應(yīng)用需求，針對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫、視頻服務(wù)器、切換臺、字幕機(jī)系統(tǒng)、二級緩存等不同的硬件和軟件單元分別設(shè)計了1+1鏡像備份、1+1主備備份、1+1聯(lián)動備份、N+1備份和系統(tǒng)冗余備份等各種不同的備份策略，確保安全播出；在實際使用過程中，各種備份手段相互結(jié)合，極大降低了單一故障率，縮短了故障時間；同時，完善的備份方案也保證了系統(tǒng)可以不間斷的播出，技術(shù)人員可以在不停播的條件下進(jìn)行在線維護(hù)；
以下簡單介紹數(shù)據(jù)庫、視頻服務(wù)器、切換臺、字幕網(wǎng)系統(tǒng) 、二級存儲等核心模塊的備份策略及其安全性分析；
一. 數(shù)據(jù)庫的1+1鏡像備份
鏡像備份指的是通過兩個完全相同的系統(tǒng)模塊之間通過鏡像軟件虛擬出一個模塊向系統(tǒng)中其余的模塊提供各種服務(wù)；同時鏡像軟件在兩個模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)間的實時檢測和更新，保證兩個模塊在軟件層和硬件層的完全一致；這樣，對外提供服務(wù)的這個虛擬模塊相當(dāng)于程序中的一個指針，當(dāng)實體模塊中的任何一個發(fā)生故障，他可以自動倒換到另外一個模塊，因為兩個實體模塊間的數(shù)據(jù)是實時在進(jìn)行檢測與更新，確保了故障前與故障后的一致性；
本播出系統(tǒng)中，播出數(shù)據(jù)庫、字幕數(shù)據(jù)庫、MDC二級存儲系統(tǒng)等都廣泛應(yīng)用了1+1的鏡像備份手段；其中數(shù)據(jù)庫使用的鏡像軟件是EMC AutoStart,而MDC二級存儲系統(tǒng)使用的是Stornext軟件，兩種鏡像軟件在配置和原理上基本一致，下面僅以播出數(shù)據(jù)庫為例介紹此類備份方案；
網(wǎng)絡(luò)化播出系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)庫管理為核心的，所有信息和數(shù)據(jù)如系統(tǒng)設(shè)備信息及管理資料、節(jié)目播出單、硬盤信息、節(jié)目播出信息等等都在數(shù)據(jù)庫里面。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器管理以上信息，并通過以太網(wǎng)與各工作站連接進(jìn)行數(shù)換；數(shù)據(jù)庫的備份拓?fù)鋱D如下：
兩臺硬件配置相同的服務(wù)器作為教據(jù)庫服務(wù)器、它們之間通過串口心跳線檢測彼此是否在線，通過太網(wǎng)接口完成與其它數(shù)據(jù)終端的信息交互；軟件層通過數(shù)據(jù)庫冗余備份軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的在線切換：當(dāng)未激活數(shù)據(jù)庫服務(wù)器備份軟件通過串口檢測到另一方數(shù)據(jù)庫服務(wù)器處于離線狀態(tài)時，會自動啟動本機(jī)數(shù)據(jù)庫服務(wù)，為各數(shù)據(jù)終端提供數(shù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)。數(shù)據(jù)在兩臺服務(wù)器間的實時更新，縮短了播出故障的恢復(fù)時間，避免因數(shù)據(jù)庫服務(wù)故障導(dǎo)致播出系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的丟失，為播出系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全提供有力保障。
二. 視頻服務(wù)器的1+1主備備份
1+1的主備備份這是在播出系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的備份方式，指的是兩套完全一樣的系統(tǒng)同時運行相同的程序，擁有一樣的文件系統(tǒng)，當(dāng)主系統(tǒng)壞的情況下面，可以馬上手動切換到備系統(tǒng)運行；與1+1鏡像備份相比較，不同的是這兩個系統(tǒng)之間并沒有鏡像出一個虛擬系統(tǒng)，而且沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時比對與相互傳遞，做不到鏡像備份的實時精確性；在寧波臺的新播控系統(tǒng)中，OMN視頻服務(wù)器、延時播系統(tǒng)以及各類板卡、機(jī)箱、跳線等硬件設(shè)備都應(yīng)用了此備份手段；下面僅以O(shè)MN視頻服務(wù)器為例介紹1+1主備備份方案策略；
本臺播控系統(tǒng)采用了OMNNON視頻服務(wù)器群實現(xiàn)主備1+1備份，該系統(tǒng)從功能實現(xiàn)流程上可以分為上載和播出兩個單元，每個單元從結(jié)構(gòu)上又可分為主機(jī)、編解碼模塊和存儲體。
上載單元由12個獨立的編解碼通道構(gòu)成，1003和5221各6個；兩個2101主機(jī)分別控制6個通道；兩個1.7T容量的存儲硬盤采用RAID技術(shù)，共同構(gòu)成了上載存儲體；由于上載并不會直接影響到播出，所以具體應(yīng)用過程中只增設(shè)了一個1003模塊作為系統(tǒng)冷備份；圖2為具體的視頻服務(wù)器上載單元的備份的原理圖。
播出單元采用兩組完全相同的主機(jī)、編解碼模塊和存儲體作為主備；每組由5個3006和6個5001輸出模塊，1個2101主機(jī)和3.5T的存儲體構(gòu)成；這樣，在實際播出過程中，始終可以做到服務(wù)器具有獨立主備路信號的輸出，且互不交錯。
三. 切換臺的1+1主備聯(lián)動的備份
主備聯(lián)動備份是1+1備份的一類，但與1+1備份相比較，主備聯(lián)動的備份方式更加著重于控制上的聯(lián)動性和一致性，而在文件系統(tǒng)上更加獨立；通過設(shè)置，可以在主跟隨備和備跟隨主兩種方式中進(jìn)行選擇；本系統(tǒng)中特指NVISION5128切換臺主加備方案的設(shè)計。
切換臺是視頻信號的集成和處理中心，也是目前整個播控系統(tǒng)的核心，所以保證其良好的安全性和可靠的備份方案非常重要；目前，我臺播控系統(tǒng)選用美國NVISION公司的NV．5128MC產(chǎn)品。它是在NV-5128多格式矩陣的基礎(chǔ)上擴(kuò)充播出切換臺功能而實現(xiàn)播出切換臺與矩陣共存一體的新型播控設(shè)備。
它的主要特點在于：
·所有的交叉點是制造在輸出模塊上，沒有單獨的交叉點模塊；
·具備了3路外鍵和1路內(nèi)鍵及最重要的各種播出功能，簡化了各種外來鍵信號的輸入；
·在一個NV一5128MC機(jī)箱中最多可容納8塊，可以同時滿足8個頻道的播出需求，實現(xiàn)主備冗余。
一個NV一5128MC機(jī)箱便可以滿足8個頻道的播出需求，本系統(tǒng)具有有5個播控頻道，配置了主備兩個完全相同的NV一5128MC機(jī)箱同步工作，并在主機(jī)箱中額外增加了一塊SD播出處理卡用于熱備份，這樣有效實現(xiàn)了主備冗余和頻道擴(kuò)展功能。在配置中將所有備NV5128MC的PGM輸出信號都接至主NV·5128MC對應(yīng)播出控制卡的應(yīng)急BYPASS總線輸入端．同樣在備NV-5128MC的應(yīng)急BYPASS總線輸入端接入視頻服務(wù)器信號。
這樣，在主NV一5128MC中任意一塊播出控制卡發(fā)生損壞或誤撥出時，對應(yīng)備NV5128MC的PGM輸出信號將自動通過主NV·5128MC播出控制卡的應(yīng)急BYPASS輸出；如果發(fā)生其他情形，也可以通過手動按下“BYPASS”鍵實現(xiàn)上述功能。甚至主備NV一5128MC對應(yīng)的播出控制卡都發(fā)生故障時，也可以保證有視頻服務(wù)器信號及時從NV．5128MC的備PGM端子送出，實現(xiàn)了主備聯(lián)動。可見，這是一種可用性和安全性很高的系統(tǒng)架構(gòu)。所有頻道不僅共享所有輸入端的信號源，而且系統(tǒng)架構(gòu)十分簡潔。根據(jù)調(diào)研，寧波臺播控系統(tǒng)是國內(nèi)率先應(yīng)用本方案的單位，通過方案論證和實際運行效果檢測，本方案系統(tǒng)架構(gòu)簡潔、性價比高，保持傳統(tǒng)操控方式和實現(xiàn)矩陣并機(jī)冗余等優(yōu)很實用的備份效果和技術(shù)優(yōu)勢。 [Page]
四. 字幕系統(tǒng)的N+1備份
與以上3種1+1的備份方法比較，N+1的備份策略指的是系統(tǒng)中有N個相同或者相似的模塊，當(dāng)其中1個模塊故障時，備份的模塊能夠即時頂替故障模塊工作，減少故障恢復(fù)時間，一般情況下，這種備份為冷備份。
字幕系統(tǒng)是播出網(wǎng)中不可或缺的一部分，網(wǎng)絡(luò)化以后，新型的字幕機(jī)都實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)播出的功能；并且字幕網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)做到了跟播出網(wǎng)的物理隔絕；所有頻道的字幕機(jī)可以共享其余頻道的資源，并在必要時可以通過軟件設(shè)置直接為另外的頻道服務(wù)；圖6為寧波臺網(wǎng)絡(luò)化字幕播出系統(tǒng)的拓?fù)鋱D。
在上圖中，字幕網(wǎng)內(nèi)所有字幕工作站和服務(wù)器通過交換機(jī)鏈接在一起，主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、2臺用于制作的無卡工作站，一臺公共字幕機(jī)以及5個頻道用于播出的5個字幕機(jī)，所有機(jī)器都配置了獨立的IP地址和相應(yīng)頻道的信息配置。
這里公共字幕機(jī)用于公共字幕的播出，同時它還承擔(dān)起了5套節(jié)目字幕機(jī)5+1的備份作用，當(dāng)5個頻道5臺播出字幕機(jī)的任何一臺出現(xiàn)故障無法使用時，公共字幕機(jī)可以通過修改配置代替故障字幕機(jī)進(jìn)行字幕播出。
五. 二級緩存的冗余備份
在硬盤播出系統(tǒng)中，所有的素材都最終保存在硬盤存儲體上，節(jié)目播出時，服務(wù)器直接從硬盤中讀取素材，這就要求在硬盤讀取的時候必須具備傳輸速率快的特點；同時，為了確保龐大的數(shù)據(jù)量的正確性，硬盤結(jié)構(gòu)必須具備良好的糾錯功能。在目前的播出線上，硬盤存儲體大致包括數(shù)據(jù)庫存儲、上載服務(wù)器存儲體、播出服務(wù)器存儲體和二級緩存存儲體；他們都應(yīng)用了RAID5技術(shù)作為冗余備份設(shè)計。
RAID5又名分布式奇偶校驗的獨立磁盤結(jié)構(gòu)，它的最大優(yōu)點是提高傳輸速率和提供容錯功能；RAID 5是以數(shù)據(jù)的校驗位來保證數(shù)據(jù)的安全，但它不是以單獨硬盤來存放數(shù)據(jù)的校驗位，而是將數(shù)據(jù)段的校驗位交互存放于各個硬盤上。這樣，任何一個硬盤損壞，都可以根據(jù)其它硬盤上的校驗位來重建損壞的數(shù)據(jù)。硬盤的利用率為n-1。下面就以二級緩存存儲體的冗余備份介紹RAID5冗余的具體應(yīng)用。
二級緩存是全臺網(wǎng)架構(gòu)下播出網(wǎng)與外網(wǎng)進(jìn)行連接的緩沖模塊，它主要承擔(dān)兩方面的功能；一是作為媒資系統(tǒng)存儲播出素材，以減少播出服務(wù)器存儲的負(fù)擔(dān)，二是作為外來素材傳入到播出網(wǎng)的存儲區(qū)，如廣告素材和制作網(wǎng)傳輸過來的素材存儲，圖6為二級存儲的拓?fù)鋱D。
上圖中，存儲模塊1和存儲模塊二通過以太網(wǎng)連接，共同組合成了一個大的二級存儲體，每個存儲體由16塊1TB的硬盤構(gòu)成，其中第16塊硬盤為冷備份，其余15塊硬盤做一個RAID，除去系統(tǒng)配置空間2T外，這樣每個存儲體的存儲空間為12T，整個二級存儲的存儲容量為24T；由于每個存儲體做一個RAID5,所以實際使用過程中可以允許有2塊硬盤故障，具備了充分的冗余備份空間；
六. 小結(jié)
以上提到的5種備份中1+1鏡像備份、1+1主備備份、1+1聯(lián)動備份同屬1+1備份范疇，筆者根據(jù)寧波臺新系統(tǒng)的實際使用情況的不同進(jìn)行了劃分；這幾種備份各有優(yōu)點，主要結(jié)合備份模塊在系統(tǒng)中不同的應(yīng)用情況和功能進(jìn)行設(shè)計；除了以上幾個核心模塊以外，系統(tǒng)的其余模塊如板卡、機(jī)箱、跳線、電源等也廣泛應(yīng)用了以上幾種備份策略；經(jīng)過近半年的實際運營情況分析，寧波臺新播控系統(tǒng)使用的備份策略是非常安全可靠的；
總之，電視節(jié)目的安全播出是一個系統(tǒng)工程，無論從播出系統(tǒng)的安全還是播出內(nèi)容的安全，都不能忽視，全面細(xì)致的備份方案可以提高播出的可靠性，隨著新技術(shù)的應(yīng)用，如何以最少的資源從而最大程度的保證播出的安全，還需要在實踐中不斷摸索，使其更加完善。B&P