探討雙機熱備技術在廣播電視播出中的應用

馬媛苑

遼寧廣播電視臺 遼寧 116000

0 前言

隨著當前計算機和網絡技術的快速發展，很多傳統的服務已經轉移到網絡環境中實施，就廣播電視節目制作來說，傳統的錄像機加特技臺的線性編輯系統已經逐步淘汰，非線性編輯網絡成了主流，在此基礎上媒體資產管理系統、全臺網架構技術等實際應用也越來越廣。同時隨著數字廣播電視的不斷發展，當今的廣播電視播出系統除了傳統播出以外，還增加了許多新媒體元素，如流媒體、短信、手機電視、IPTV等。當前大部分網絡服務都是采用中心服務器的模式，服務器的高可靠、高可用性是網絡安全運行的關鍵，一旦服務器出現故障，那么所提供的服務就會被中斷，影響正常工作，并可能丟失關鍵數據造成嚴重后果。如何在故障情況下盡快恢復使用并保證數據的安全，已經成為一個日漸突出的問題。

在二十世紀八九十年代，星期二所有的廣播電視臺都將停止播放節目，取而代之的是統一的圓形彩條畫面。因為每周二，廣播電視臺的設備維護人員都要對所有的設備進行全面的檢修，以保證服務器能在接下來的一周中安全運行。而現在，絕大多數廣播電視臺都提供了24小時全天候服務，這就使得廣播電視臺的節目播控系統對數據的安全性要求越來越高。服務器作為為整個提供節目播控服務的核心，能夠持續穩定的運行就越來越重要。由于計算機軟硬件都不可避免的會發生故障，一旦服務故障導致系統數據丟失，不僅會使系統資料、節目文件等丟失，而且要恢復正常工作起碼也要幾小時、幾天甚至更長的時間，這樣節目播出就會陷入癱瘓。因此，如何有效地保護現有數據，使得業務能夠穩定運行就顯得尤為重要。雙機熱備技術就是解決由軟硬件引起的數據安全性降低的有效措施。該技術較為成熟，成本相對較低，具有安裝維護簡單、穩定可靠、監測直觀等優點，在網絡保障中獲得了廣泛的應用。

1 雙機熱備的概念及實現模式

所謂雙機熱備，就是有兩臺以Active(活動)與Standby(備用)方式存在的服務器，它們共同使用一個共享的存儲設備。在同一時間內只有一個服務器運行，當其中運行的服務器出現故障無法立即恢復時，另一臺服務器自動將停機服務器的業務接管，從而在不需要人工干預的情況下，保證系統能持續提供服務。一般需要一主一備兩臺機器，每臺機器兩塊網卡，分兩個不同網段，一塊網卡直接連接兩臺機器，也叫心跳線，用來按時發送監測數據包，以確定主服務器是否在線，一塊網卡用來連接外網，以提供服務。配置雙機時會生成一個虛擬IP，也就是對外網提供服務時終端所用的IP，當主服務器工作時這個IP會在它的上面，當主服務器死機后，這個IP會自動轉移到備服務器上，以保障系統的不間斷性。

雙機熱備有兩種實現模式，一種是基于共享的存儲設備的方式，另一種是純軟件方式。對于第一種方式來說，由兩臺服務器和使用共享的存儲設備組成，兩臺服務器使用的實際上是同樣的數據，并由雙機或集群軟件統一管理。第二種純軟件的方式，通過鏡像軟件實現數據在服務器間的實時復制，如果一臺服務器出現故障，就能及時切換到另一臺服務器上。

2 雙機熱備的實現方式

2.1 商業化的雙機熱備軟件的方式

現在市面上有很多雙機熱備軟件(例如Compaq的Decsafe和IBM的HACMP)都宣稱可以“零”時間切換，其實這是無法做到的。從實際應用的效果上來看，所謂的“零”時間切換只是相對而言的。一般情況下系統能在1分鐘內進行主備機間的切換就已經比較理想了。另外，由于商業化的雙機備份軟件需要借助共享盤，硬件方面投資很大。

2.2 雙機冗余工作的方式

在該方式下，主備機同時接收數據，由主機對備機的重要數據進行同步。備機一旦接替主機運行，可以迅速進行“零”時間切換。但該方式的缺點是一旦系統軟件出現問題，主機和備機就會同時死機從而導致系統完全停止工作。

通過對以上兩種雙機熱備方式的比較可以看出，雙機冗余工作方式還是具有較大的優越性的。

3 雙機冗余工作方式的具體實施

雙機冗余工作方式是雙機熱備的最佳方案，但是如何確保數據的同步具有較大的工作量和很高的難度。綜合考慮，我們可以使關鍵的進程采用同步工作的方式，而次要進程則采用重新初始化的方式進行恢復。

如果要在互連的雙機熱備系統中實現“零”時間切換，那么設計將更加復雜。在這里我們只考慮在一個具有雙機熱備的服務器和雙機熱備的通訊前置機的系統中通訊前置機有發往服務器的信息的情況。

首先，服務器與前置機間必須互相連接，才能保證當任意一個設備發生故障時系統能夠“零”時間切換。其次，服務器與前置機必須充分的利用不同的信息流。為了保證前置機切換時不發生數據丟失，就需要考慮信息流(a)和(b)的同步和比較，使得當發生切換后主服務器知道該從什么地方繼續執行。這樣，主備前置機必須保持數據的一致性，才能保證信息流(a)和(b)的同步。當前置機發生切換時，主服務器可以迅速找出信息流(b)中切換之前已經處理過的信息，并繼續處理后續的信息。當服務器發生切換時，由于主備服務器同時接收來自前置機來的信息，所以系統都將實現“零”時間切換。

4 總結

在一些地方級的廣播電視臺無法承擔商用雙機熱備軟件巨大成本的實際情況下，用一般的計算機組成雙機熱備系統并采用雙機冗余工作方式是較為可行的方案。同時，考慮不同數據同步所需的代價，對關鍵的數據采用實時同步，對復雜且同步困難的數據采用重新初始化后再恢復的方式是比較理想的。在雙機熱備系統的相互連接中，邏輯上的交叉連接和發送數據端數據的同步是實現“零”時間切換的關鍵。

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