服務器容錯技術在電視臺播出系統中的應用

陳 宇

（作者單位：河南廣播電視臺）

電視臺播出系統作為數字化電視的關鍵環節，唯有確保播出系統的設計合理性，才能夠在提高節目播出質量的同時，降低播出工作人員的工作強度，實現對播出功能的全面拓展。其中，對整個電視臺播出系統正常運行起到關鍵影響的便是服務器，而電視臺播出系統的實時性保證也對服務器工作提出了較高要求，如要確保數據服務不中斷，在故障發生后極短時間內得以恢復，最大限度地確保安全播出。而容錯技術作為一項確保計算機網絡、硬件或軟件出現故障時能夠以最快速度使系統得以恢復且性能不降低的技術。傳統電視臺播出系統中采用的主備方式在當前節目體量不斷增大的趨勢下已呈現出不相適應的弊端，因此，在電視臺播出系統中應用服務器容錯技術顯得尤為迫切且意義重大。

1 服務器容錯技術簡析

通常來講，服務器容錯技術指的是服務器故障發生時依舊保持正常工作的能力，主要采取的是對服務器關鍵部件進行冗余配置，一旦系統出現故障，容錯機構便能夠及時發現并采取補救措施，確保文件、系統等都能夠無損運行[1]。

1.1 服務器集群技術

該技術主要由一組類似單系統運作的獨立服務器組成，通過對服務器進行編組，組成集群服務器，進而實現資源及程序的可拓展性及可管理性。運用該技術的主要目的在于故障發生時，確保用戶正常訪問資源與程序，倘若集群中某一服務器出現故障而不可用，所有資源與程序便會切換到可用的集群節點上。

1.2 雙機熱備份技術

該技術采用的兩臺配置相同的服務器系統，應用程序同樣安裝在兩者系統盤上，通過磁盤整理對整個網絡系統的數據進行集中管理與備份。通過雙機熱備份系統，從中央存儲設備中對所有站點數據進行讀取與存儲，且有專業人員管理，確保數據的安全性與機密性。實際上雙機熱備份技術是一種較高容錯技術，主要有兩臺配置相同的服務器系統和外接共享磁盤陣列組成，數據存放至磁盤陣列中，而主副服務器則確保故障發生時能夠迅速替代。

1.3 單機容錯技術

該技術能夠實現服務器的高性能容錯，但從容錯能力來看，要比上述兩種容錯技術的能力要高很多。擁有容錯技術的單機服務器不需要在故障發生時花費一定時間去進行備用服務器的切換，只需要通過CPU時鐘鎖頻，對系統硬件進行備份（包括CPU、內存與I/O總線等）即可[2]。

2 服務器容錯技術在電視臺播出系統中的應用分析

電視臺的數字化改造，需要有安全可靠的網絡系統予以支持。而在網絡系統服務器的組建過程中，需要結合電視臺播出工作要求保證服務器具備一定程度的拓展性與可靠性。其中上文討論的服務器單機容錯技術對技術等級要求較高，所以在電視臺播出系統中的應用尚少，而另外兩種服務器的雙機熱備技術與集群技術則在電視臺播出系統中得到了廣泛應用，具體來講有以下兩種工作模式。

2.1 Active/Active鏡像工作模式

該工作模式主要基于服務器雙機熱備份技術，也即是主備激活鏡像工作模式，擁有兩個相互獨立硬盤陣列的服務器，并且指定兩者互為鏡像，其中一個服務器為主，另一個即為從［3］。實際工作運行當中，一旦主服務器或是其硬盤陣列發生故障，從服務器便會立即接管主服務器的工作。基于這一工作模式，客戶只能對主服務器上的鏡像數據進行讀取與寫入，而從服務器中的鏡像數據則處于鎖定狀態，只有在主服務器出現故障時才會解鎖。當主從服務器互為鏡像構建之后，兩者的驅動器為同步狀態，而且兩個服務器會同時啟動運轉。

在電視臺的硬盤播出系統當中，無論何種形式的服務器故障造成的系統失靈都會帶來嚴重的播出事故，而播出事故是電視臺絕對禁止的。所以，在電視臺硬盤播出系統的數字化改造中，需要主服務器與備份服務器同步運行同一項任務，也即是指主服務器處在播出狀態，備份服務器也必須為播出工作狀態，一旦檢測到主服務器發生故障后，備份服務器則需要及時接管主服務器的工作，確保播出工作正常開展，從而避免播出事故的出現。從這一點能夠看出，基于雙機熱備份技術的服務器Active/Active鏡像工作模式能夠滿足保障播出工作安全可靠的要求，在現在的電視臺硬盤播出系統中有著廣泛應用，并且國內各大廠商所研發的硬盤播出系統大部分均采用的是服務器Active/Active鏡像工作模式，達到了硬盤穩定播出的目的。

2.2 N-way（N=3，N=4……N=16）工作模式

該工作模式主要基于服務器集群技術，也即為集群工作模式，其主要特點是能夠在N-way工作模式中配置Cascading Recovery（層疊恢復）工作模式[4]。一旦主節點出現故障，層疊恢復則會準許其他多個從屬節點按照優先級次序對某個資源或層次予以恢復。針對一對節點的資源恢復，倘若節點服務器1出現故障，資源便會及時被切換至節點服務器2中；倘若節點服務器2同樣再度出現故障而節點服務器1依舊無法正常使用，資源便會切換至節點服務器3上。眾多的從屬階段會預先被指定恢復的優先等級，其中節點服務器1具有最高優先等級，依次則為節點服務器2、節點服務器3等。因此，系統在失效狀態下便可按照優先等級且對節點服務器進行測驗，進而決定要切換到哪一個服務器繼續進行工作。如此一來，便可保證服務器在發生故障時，數據資源都不會丟失，所有工作都可正常運轉。

在電視臺的非線性節目制作過程中，其網絡系統的構建對其故障發生時的資源保存要求非常高，其中服務器的主要工作便是負責對制作數據與視音頻素材進行保存，并且確保保存數據的完整性，為后續制作奠定基礎。而基于服務器集群技術的服務器N-Way工作模式能夠很好地滿足這一工作特點，所以在非線性編輯制作網絡系統中得到了廣泛應用。現階段，國內眾多電視臺在數字化改造進程中，都采用了服務器N-Way工作模式構建非線性節目制作網絡。

3 結語

在電視臺數字化改造進程逐步加快的背景下，電視臺的采、編、播工作將全面實現網絡對接。其中，服務器作為網絡系統構建中的核心，其能否長時間保持正常工作狀態，關系到整個電視臺網絡系統功能的發揮，這也是評斷服務器實用性、可靠性的關鍵指標。隨著服務器容錯技術在制作、播出系統中的廣泛應用，電視臺網絡系統搭建中的安全可靠性得到了全面提升，容錯技術的逐步發展和升級，將會推動電視臺數字化改造的穩健推進。