硬盤播出層次化安全部署

■梁飛龍

傳統(tǒng)的硬盤播出采用的是主備鏡像備份，這在主備視頻服務(wù)器運行良好時，具有一定的安全性。但隨著視頻服務(wù)器老化，會導(dǎo)致各種不可控的故障出現(xiàn)，例如硬盤故障頻率高、操作系統(tǒng)崩潰、播出通道經(jīng)常靜幀等。針對此類問題，廣西電視臺對播出系統(tǒng)多個環(huán)節(jié)做了層次化的部署，使系統(tǒng)具備第三路熱備份硬盤通道，根據(jù)最新節(jié)目單播出節(jié)目，在故障發(fā)生時，更具有擇優(yōu)切換播出功能，從而大大增強了播出安全性。

圖1 視頻服務(wù)器部署示意圖

廣西電視臺硬盤播出層次化安全部署是針對主備鏡像系統(tǒng)的固有缺點而做的具有更高安全性的部署。我們在主備服務(wù)器之外，部署了第二備視頻服務(wù)器，播出控制獨立于主備控制，自動偵測主播控機的節(jié)目單改動，及時保存最新的節(jié)目單，并通過心跳線檢測視頻服務(wù)器的硬件故障，素材傳輸則采用互相堆疊的帶光纖模塊的千兆交換機，以遷移服務(wù)器群作跟蹤管理，迅速地將主備服務(wù)器的素材同步到第二備視頻服務(wù)器。最后在系統(tǒng)通道末端部署SDI 信號層次的聲像檢測和自動擇優(yōu)切換。

一、第二備份視頻服務(wù)器部署

1.視頻服務(wù)器硬件異構(gòu)

廣西電視臺目前24 小時不間斷播出衛(wèi)視、綜藝、都市、資訊、樂思購、影視、公共、國際8 個頻道的節(jié)目，不久將上馬高清衛(wèi)視頻道和壯語頻道，這樣播出系統(tǒng)將承擔(dān)10 個頻道24 小時不間斷播出任務(wù)，可謂任務(wù)繁重，安全播出的壓力也很大。因此廣西電視臺主備鏡像硬盤播出服務(wù)器采用了Omneon 服務(wù)器組成存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（即SAN 結(jié)構(gòu)）。Omneon 服務(wù)器價格昂貴，性能極其穩(wěn)定，擴展性好，維護也簡單。但是如果第二備份視頻服務(wù)器也采用Omneon 服務(wù)器部署，將需支出大量的資金，而且結(jié)構(gòu)上輕重不分，造成資源浪費。因此，我們針對各頻道播出的影響力、重要性，部署不同的國內(nèi)外視頻服務(wù)器以形成梯次搭配，在滿足需求的同時，也節(jié)約成本。

經(jīng)過對多種視頻服務(wù)器性能價格的詳細比較，我們決定利用哈里斯NX3601 服務(wù)器部署于高清衛(wèi)視和標(biāo)清衛(wèi)視的第二備份播出，兩部國產(chǎn)的大洋磐石視頻服務(wù)器（Vips）則部署于綜藝、都市、資訊、樂思購、影視、公共、國際、壯語頻道的第二備份播出，從而形成梯次搭配、主次分明的第二備份硬盤播出。

視頻服務(wù)器通道的部署如圖1所示。

多種服務(wù)器共同部署，通過相同MXF 文件封裝格式進行兼容整合，同步播出相同的硬盤信號，從而具備了主備之外，第三路硬盤播出的能力，能在主備出現(xiàn)故障的時候馬上切換第三路，大大增強了播出的安全性。

2.視頻服務(wù)器操作系統(tǒng)兼容

圖2 遷移服務(wù)器群跟蹤管理各存儲體間的傳輸任務(wù)

播出服務(wù)器上，我們不但部署不同品牌、不同編解碼硬件通道的服務(wù)器保障播出硬件對各種文件格式的兼容，更是在各類視頻服務(wù)器中部署不同的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)層次的安全性方面，如果所有的播出服務(wù)器都使用相同的操作系統(tǒng)，當(dāng)計算機病毒入侵且發(fā)生作用時，則所有的服務(wù)器都會受到影響，甚至無法播出。而廣西電視臺主備鏡像播出的服務(wù)器Omneon 采用了Omneon 公司為其服務(wù)器專門開發(fā)的專用操作系統(tǒng)，哈里斯NX3601服務(wù)器則采用了服務(wù)器領(lǐng)域常用安全性較高的Unix 操作系統(tǒng)，大洋磐石服務(wù)器Vips 則采用了64位windowsXP 操作系統(tǒng)。三個操作系統(tǒng)都是基于不同的文件系統(tǒng)，由于計算機病毒也是文件系統(tǒng)內(nèi)的文件，通常只能對一個文件系統(tǒng)產(chǎn)生破壞作用，即使傳染到了別的文件系統(tǒng)也發(fā)生不了作用，因此幾種服務(wù)器在操作系統(tǒng)間的異構(gòu)，增強了播出服務(wù)器對計算機病毒的防御能力。

二、播出控制層面的安全部署

1.自動偵測節(jié)目更新的獨立播出控制減低對網(wǎng)絡(luò)的依賴性

為了更深層次地實現(xiàn)安全部署，我臺采用的播出控制能夠跟隨主備播控機播出，但控制方式相對于主備播控機，具有獨立性。它在播控軟件中集成了節(jié)目單更新偵測功能的軟件模塊，指向某IP 地址的播控主機，主動偵聽該主機節(jié)目單更改時發(fā)出的更新信號和確認信號，一旦該播控主機節(jié)目單確認有修改，馬上可以同步更新節(jié)目單。播控人員對節(jié)目單修改完畢確認后，播控機自動保存最新的節(jié)目單到本地。因此，當(dāng)主、備播控機均發(fā)生故障，或者系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)已崩潰，根本連不上數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的情況下，控制第三路硬盤播出的播控機仍舊能讀取本地保存的最新節(jié)目單進行長時間脫機播出，減低了系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的依賴性，同時為修復(fù)故障爭取較長的時間。

2.硬件故障檢測多級切換

播出控制除了能偵測指定播控主機的節(jié)目單更新外，處于主控狀態(tài)的播控機能夠利用冗余的控制線，檢測硬盤服務(wù)器的運行狀態(tài)，當(dāng)服務(wù)器發(fā)生故障無法連接，則會發(fā)出告警。同時能夠按照在軟件里預(yù)先設(shè)定的主硬盤、備硬盤、第二備硬盤、墊片等多級切換，自動切換到正常的信號源。最大限度地減少通過播控人員的巡檢去發(fā)現(xiàn)故障的幾率，并能有效減少播出事故的發(fā)生。

3.集中式控制

在保證主備硬盤播出通道是交互式完全冗余備份控制方式的同時，針對第二備份硬盤通道，我們采用一臺播控機控制多個頻道的集中式控制，每個頻道的控制采用跟隨播出與主備播出控制機同步，在節(jié)省設(shè)備投資的同時，又不增加人員工作量，具有自動化程度高的特點。

三、傳輸層次部署遷移服務(wù)器群

播出系統(tǒng)在備播和分控的各個存儲體之間素材傳輸是播出安全的核心環(huán)節(jié)之一，保證高效暢通的傳輸，是實現(xiàn)系統(tǒng)文件審片、通道審片、安全播出功能的必需要素。

多個頻道的播出素材是海量數(shù)據(jù)，為保證傳輸?shù)膶崟r與安全，通常采用的是雙FC 冗余傳輸通道，利用策略服務(wù)器驅(qū)動任務(wù)的傳輸，傳輸任務(wù)在傳輸時的各種信息有限，無法知道任務(wù)生成同時是否已經(jīng)提交、是否處理、傳輸路徑、預(yù)播時間、完成時間等。在故障出現(xiàn)的時候，播控人員缺乏必要的信息去做出及時合適的應(yīng)急措施。

為了跟蹤和管理每一個傳輸任務(wù)，獲取更為豐富的素材傳輸信息，實現(xiàn)無單潰點、多路徑，又具備任務(wù)跟蹤式的同步傳輸，廣西電視臺在傳輸網(wǎng)絡(luò)中部署了遷移服務(wù)器群。如圖2 所示。

由圖2 可知，傳輸網(wǎng)絡(luò)主體由帶光纖模塊的千兆以太交換機組網(wǎng)，光纖鏈路保證了上載服務(wù)器、二級存儲、播出服務(wù)器、廣告存儲之間的高速傳輸。

千兆以太交換機間用堆疊線串聯(lián)，保證了傳輸帶寬不會因為跨交換機的傳輸而大幅降低，因此可以充分利用以太網(wǎng)實現(xiàn)主備服務(wù)器傳輸節(jié)目素材到二備服務(wù)器，而不必要利用光纖傳輸，節(jié)省了設(shè)備投資。

播出系統(tǒng)有多種存儲體，由于播出任務(wù)的需要，各存儲體之間需要迅速傳輸節(jié)目素材，所有的傳輸任務(wù)由策略服務(wù)器驅(qū)動生成并遞交給數(shù)據(jù)庫，而遷移服務(wù)器群的管理機則到數(shù)據(jù)庫去讀取任務(wù)，然后分發(fā)給各執(zhí)行主機。

遷移服務(wù)器接受任務(wù)后則負責(zé)跟蹤管理此任務(wù)，將節(jié)目素材從源存儲體讀到本機內(nèi)存，并復(fù)制到目標(biāo)存儲去。還提供該任務(wù)的預(yù)播時間、處理開始時間、完成進度、傳輸路徑、完成時間等信息，將所有傳輸任務(wù)集中管理，便于播控人員的應(yīng)急和日后的任務(wù)查詢等。遷移服務(wù)器對具體任務(wù)的跟蹤匯總到管理機的界面如圖3 所示。

如果正在跟蹤處理某一任務(wù)的遷移服務(wù)器發(fā)生故障，管理機則會立即將該任務(wù)派發(fā)到另一較為空閑遷移服務(wù)器。即使管理機發(fā)生故障，備用的管理機也能很快接管，進行任務(wù)的管理派發(fā)。

因此，整個遷移服務(wù)器群形成了具有跟蹤管理功能的傳輸中介，具備無單潰點、多路徑傳輸、均衡負載、全域跟蹤管理、充分利用雙網(wǎng)傳輸特性的特點，很好地完成整個播出系統(tǒng)各存儲體的同步傳輸任務(wù)。

四、播出通道部署SDI 信號層面聲像檢測和擇優(yōu)切換功能

圖3 傳輸任務(wù)跟蹤界面

播出控制層次，廣西電視臺部署了利用播控機心跳檢測機制檢測視頻服務(wù)器的硬件故障，通過RS422線控制切換臺切換既定的主、備、第二備、墊片信號。為了進一步加強到對播出畫面內(nèi)容安全應(yīng)急部署，我們在主、備、第二備每個播出通道部署了JF 數(shù)字監(jiān)測盒，從SDI 物理電平信號層面上去分析畫面內(nèi)容，對播出中的黑場、彩場、彩條、靜幀、音頻中斷或音頻劣播等具有告警、記錄的功能，并能利用信號源擇優(yōu)電路判斷哪一路是優(yōu)質(zhì)信號源，通過RS422 控制線發(fā)出切換指令，切換到優(yōu)質(zhì)內(nèi)容的節(jié)目信號，令系統(tǒng)具有更高層次的安全級別。

五、總 結(jié)

通過多種國內(nèi)外視頻服務(wù)器硬件存儲和通道設(shè)置的整合、操作系統(tǒng)異構(gòu)、播出控制最自動偵測指定主機節(jié)目單更改、多路徑任務(wù)跟蹤式同步傳輸、自動擇優(yōu)切換等各個層次的針對性部署，本項目相比于傳統(tǒng)的主備鏡像播出，具備了第三路熱備份的硬盤播出，播控人員對播出的控制方式彈性又靈活，播出任務(wù)從建立到刪除整個時間域的屬性信息豐富，為播控人員更好地掌控系統(tǒng)的運行提供了更多的渠道，在易于維護的同時，又保持了良好的可擴展性，為日后的進一步升級打下基礎(chǔ)。

硬盤播出層次化安全部署整個項目的提出、制定、建設(shè)、測試、應(yīng)用、優(yōu)化，均由一線技術(shù)人員完成，有較高的自主性和適用性。整個項目系統(tǒng)在我臺運行期間，穩(wěn)定性高，安全可靠，集中管理程度高，易于維護，克服了傳統(tǒng)主備鏡像備份的一些缺點，大大提高了硬盤播出的安全性，較好地實現(xiàn)了設(shè)計實施的目標(biāo)和需求，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。