【摘要】 本文以寧波電視臺新播出系統備份結構為主題，結合目前廣電系統中各種不同的備份策略，對系統中的數據庫、視頻服務器、切換臺、字幕機系統、二級緩存等主要模塊進行了簡要的闡明和論述。筆者以針對不同的硬件和軟件設計，將傳統的1+1備份分離成1+1鏡像、1+1主備和1+1聯動3中模式，將播出系統的備份方式進行了系統的劃分，為廣大播出系統的技術人員提供了一定的技術參考。
【關鍵字】 播控系統 備份 網絡化 鏡像 冗余
備份是安全播出的重要保證。播出系統是一個龐大的系統，眾所周知，最安全可靠的備份方案是整個系統完全備份，這樣一旦主系統故障可以馬上啟用備系統播出。但是，隨著系統規模的擴大，對整套系統的完全備份幾乎是不可能的．它極不科學，會造成極大的浪費。
寧波臺新播控系統根據實際應用需求，針對系統中的數據庫、視頻服務器、切換臺、字幕機系統、二級緩存等不同的硬件和軟件單元分別設計了1+1鏡像備份、1+1主備備份、1+1聯動備份、N+1備份和系統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可以不間斷的播出，技術人員可以在不停播的條件下進行在線維護；
以下簡單介紹數據庫、視頻服務器、切換臺、字幕網系統 、二級存儲等核心模塊的備份策略及其安全性分析；
一. 數據庫的1+1鏡像備份
鏡像備份指的是通過兩個完全相同的系統模塊之間通過鏡像軟件虛擬出一個模塊向系統中其余的模塊提供各種服務；同時鏡像軟件在兩個模塊之間進行數據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，對外提供服務的這個虛擬模塊相當于程序中的一個指針，當實體模塊中的任何一個發生故障，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據是實時在進行檢測與更新，確保了故障前與故障后的一致性；
本播出系統中，播出數據庫、字幕數據庫、MDC二級存儲系統等都廣泛應用了1+1的鏡像備份手段；其中數據庫使用的鏡像軟件是EMC AutoStart,而MDC二級存儲系統使用的是Stornext軟件，兩種鏡像軟件在配置和原理上基本一致，下面僅以播出數據庫為例介紹此類備份方案；
網絡化播出系統是以數據庫管理為核心的，所有信息和數據如系統設備信息及管理資料、節目播出單、硬盤信息、節目播出信息等等都在數據庫里面。數據庫服務器管理以上信息，并通過以太網與各工作站連接進行數換；數據庫的備份拓撲圖如下：
兩臺硬件配置相同的服務器作為教據庫服務器、它們之間通過串口心跳線檢測彼此是否在線，通過太網接口完成與其它數據終端的信息交互；軟件層通過數據庫冗余備份軟件實現數據庫的在線切換：當未激活數據庫服務器備份軟件通過串口檢測到另一方數據庫服務器處于離線狀態時，會自動啟動本機數據庫服務，為各數據終端提供數數據庫服務。數據在兩臺服務器間的實時更新，縮短了播出故障的恢復時間，避免因數據庫服務故障導致播出系統關鍵數據的丟失，為播出系統的數據安全提供有力保障。
二. 視頻服務器的1+1主備備份
1+1的主備備份這是在播出系統中應用最為廣泛的備份方式，指的是兩套完全一樣的系統同時運行相同的程序，擁有一樣的文件系統，當主系統壞的情況下面，可以馬上手動切換到備系統運行；與1+1鏡像備份相比較，不同的是這兩個系統之間并沒有鏡像出一個虛擬系統，而且沒有進行數據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中，OMN視頻服務器、延時播系統以及各類板卡、機箱、跳線等硬件設備都應用了此備份手段；下面僅以OMN視頻服務器為例介紹1+1主備備份方案策略；
本臺播控系統采用了OMNNON視頻服務器群實現主備1+1備份，該系統從功能實現流程上可以分為上載和播出兩個單元，每個單元從結構上又可分為主機、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成，1003和5221各6個；兩個2101主機分別控制6個通道；兩個1.7T容量的存儲硬盤采用RAID技術，共同構成了上載存儲體；由于上載并不會直接影響到播出，所以具體應用過程中只增設了一個1003模塊作為系統冷備份；圖2為具體的視頻服務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、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主機和3.5T的存儲體構成；這樣，在實際播出過程中，始終可以做到服務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主備聯動的備份
主備聯動備份是1+1備份的一類，但與1+1備份相比較，主備聯動的備份方式更加著重于控制上的聯動性和一致性，而在文件系統上更加獨立；通過設置，可以在主跟隨備和備跟隨主兩種方式中進行選擇；本系統中特指NVISION5128切換臺主加備方案的設計。
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，我臺播控系統選用美國NVISION公司的NV．5128MC產品。它是在NV-5128多格式矩陣的基礎上擴充播出切換臺功能而實現播出切換臺與矩陣共存一體的新型播控設備。
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，實現主備冗余。
一個NV一5128MC機箱便可以滿足8個頻道的播出需求，本系統具有有5個播控頻道，配置了主備兩個完全相同的NV一5128MC機箱同步工作，并在主機箱中額外增加了一塊SD播出處理卡用于熱備份，這樣有效實現了主備冗余和頻道擴展功能。在配置中將所有備NV5128MC的PGM輸出信號都接至主NV·5128MC對應播出控制卡的應急BYPASS總線輸入端．同樣在備NV-5128MC的應急BYPASS總線輸入端接入視頻服務器信號。
這樣，在主NV一5128MC中任意一塊播出控制卡發生損壞或誤撥出時，對應備NV5128MC的PGM輸出信號將自動通過主NV·5128MC播出控制卡的應急BYPASS輸出；如果發生其他情形，也可以通過手動按下“BYPASS”鍵實現上述功能。甚至主備NV一5128MC對應的播出控制卡都發生故障時，也可以保證有視頻服務器信號及時從NV．5128MC的備PGM端子送出，實現了主備聯動。可見，這是一種可用性和安全性很高的系統架構。所有頻道不僅共享所有輸入端的信號源，而且系統架構十分簡潔。根據調研，寧波臺播控系統是國內率先應用本方案的單位，通過方案論證和實際運行效果檢測，本方案系統架構簡潔、性價比高，保持傳統操控方式和實現矩陣并機冗余等優很實用的備份效果和技術優勢。 [Page]
四. 字幕系統的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中有N個相同或者相似的模塊，當其中1個模塊故障時，備份的模塊能夠即時頂替故障模塊工作，減少故障恢復時間，一般情況下，這種備份為冷備份。
字幕系統是播出網中不可或缺的一部分，網絡化以后，新型的字幕機都實現了聯網播出的功能；并且字幕網系統已經做到了跟播出網的物理隔絕；所有頻道的字幕機可以共享其余頻道的資源，并在必要時可以通過軟件設置直接為另外的頻道服務；圖6為寧波臺網絡化字幕播出系統的拓撲圖。
在上圖中，字幕網內所有字幕工作站和服務器通過交換機鏈接在一起，主備數據庫服務器、2臺用于制作的無卡工作站，一臺公共字幕機以及5個頻道用于播出的5個字幕機，所有機器都配置了獨立的IP地址和相應頻道的信息配置。
這里公共字幕機用于公共字幕的播出，同時它還承擔起了5套節目字幕機5+1的備份作用，當5個頻道5臺播出字幕機的任何一臺出現故障無法使用時，公共字幕機可以通過修改配置代替故障字幕機進行字幕播出。
五. 二級緩存的冗余備份
在硬盤播出系統中，所有的素材都最終保存在硬盤存儲體上，節目播出時，服務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，為了確保龐大的數據量的正確性，硬盤結構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據庫存儲、上載服務器存儲體、播出服務器存儲體和二級緩存存儲體；他們都應用了RAID5技術作為冗余備份設計。
RAID5又名分布式奇偶校驗的獨立磁盤結構，它的最大優點是提高傳輸速率和提供容錯功能；RAID 5是以數據的校驗位來保證數據的安全，但它不是以單獨硬盤來存放數據的校驗位，而是將數據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，都可以根據其它硬盤上的校驗位來重建損壞的數據。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冗余的具體應用。
二級緩存是全臺網架構下播出網與外網進行連接的緩沖模塊，它主要承擔兩方面的功能；一是作為媒資系統存儲播出素材，以減少播出服務器存儲的負擔，二是作為外來素材傳入到播出網的存儲區，如廣告素材和制作網傳輸過來的素材存儲，圖6為二級存儲的拓撲圖。
上圖中，存儲模塊1和存儲模塊二通過以太網連接，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
以上提到的5種備份中1+1鏡像備份、1+1主備備份、1+1聯動備份同屬1+1備份范疇，筆者根據寧波臺新系統的實際使用情況的不同進行了劃分；這幾種備份各有優點，主要結合備份模塊在系統中不同的應用情況和功能進行設計；除了以上幾個核心模塊以外，系統的其余模塊如板卡、機箱、跳線、電源等也廣泛應用了以上幾種備份策略；經過近半年的實際運營情況分析，寧波臺新播控系統使用的備份策略是非常安全可靠的；
總之，電視節目的安全播出是一個系統工程，無論從播出系統的安全還是播出內容的安全，都不能忽視，全面細致的備份方案可以提高播出的可靠性，隨著新技術的應用，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