高可用性雙機熱備技術在新聞制播網絡系統中應用

羅蘊軍，姚招保

（新余市廣播電視臺，新余 338000）

1 引言

隨著計算機技術快速發展，新技術的變革給傳統廣播電視臺的業務流程帶來質的改變。新聞制播網絡在電視節目制作中應用越來越廣泛，對新聞制播網的安全性和穩定性也提出了更高的要求。

數據庫系統是網絡系統的核心，用于管理系統中相關控制信息和所有元數據信息，承擔了整個新聞制播網絡系統的對資料訪問、用戶權限驗證等多方面的請求處理壓力。一旦數據庫系統崩潰、數據丟失，新聞制播網絡系統也隨之癱瘓，將對廣播電視臺的業務造成難以彌補的損失。所以數據庫安全直接影響到整個新聞制播網絡系統的安全性和可用性。如何確保新聞制播網絡系統數據庫的安全，是廣播電視技術人員面臨的重要課題。[1]

2 雙機熱備概述

雙機熱備是當前數據庫的最廣泛的技術應用。雙機熱備是指備用服務器實時備份主用服務器的數據，當主用服務器發生故障時，備用服務器能繼續處理數據，保證數據處理不中斷，實現不停機服務。

在傳統熱備系統中，均采用專門的操作系統，并采用多冗余度硬件備份的方式，包括熱備的CPU 主機板、容錯的內存、熱備的I/O 介面；這種系統價格昂貴、備份硬件閑置、無法充分利用，只能在硬件故障、操作系統故障時才能發生作用。但它還無法解決軟件問題所引發的系統故障。

高可用HA 系統即雙機熱備系統結構，可以適用于PCServer 各型工作站及服務器，可采用Mutual Backup（兩部主機均正常工作，同時互為備份主機）方式，它不但無備份閑置問題，更能對硬、軟件發生問題加以備份，是保持高可用度最好的系統結構方案。

3 NEC EXPRESSCLUSTER 的高可用性系統

NEC EXPRESSCLUSTER 是一個支持所有主流的Windows和Linux 操作系統平臺的高可用性雙機熱備軟件，作為數據庫服務器的雙機熱備（或稱為雙機容錯）和集群系統已經滲透到核心系統中。

3.1 關鍵特性

NEC EXPRESSCLUSTER 為用戶的關鍵業務系統提供強大的高可用性、高可靠性和靈活的擴展性。一是以分區為單位的同步復制。可以對兩臺服務器的指定分區進行鏡像同步復制。鏡像復制是基于寫操作，并且數據實時同步，以確保數據完全一致。二是快速差量恢復。通過差量恢復功能，可以只復制兩邊存在差異的部分。將磁盤故障恢復時間從幾小時縮短到幾秒鐘。三是支持多節點鏡像。可以用來同時使用一個服務器鏡像多個節點。四是高度可擴展性。鏡像復制功能可以靈活的配置集群系統。在鏡像型集群上，只需要添加一臺共享存儲設備就可以改造成共享型集群。五是支持遠程鏡像。提供異步鏡像復制的方式，支持單鏈路低帶寬環境，對遠程數據鏡像復制提供保障。

3.2 工作原理

系統結構示意圖如圖1所示，系統是采用純軟件方式實現鏡像HA 雙容錯解決方案的。它將用戶數據存儲于各自服務器內的鏡像盤（Mirror Disk）上，數據由鏡像引擎實時復制。雙機熱備按工作中的切換方式分為主-備方式和雙主機方式。在主-備（Active-Standby）方式的工作模式下，將服務器Server A 作為活動的主用服務器，服務器Server B 作為待機的備用服務器，當服務器Server A 在軟硬件出現故障時，服務器Server B 通過心跳路徑偵測到服務器Server A 的故障，并自動接管服務器Server A 上的所有資源，繼續讀取鏡像盤上的數據，正常運行數據庫服務或其他應用程序。使用者感覺不到這種故障切換就可以繼續使用服務器提供的服務。待主用服務器Server A 恢復后，可選擇通過自動或手工方式切換回到服務器Server A 資源，并且服務器Server B的鏡像盤上的所有數據自動恢復至服務器Server A的鏡像盤上。

3.3 軟件特點

軟件支持多節點的集群，充分利用服務器資源；HA 雙機熱備實現了對數據實時熱備份，數據不存儲在主備服務器上，避免單點崩潰，確保數據安全。這種HA 系統設置下，一般不需要再額外配置備份服務器，也可用另外一臺備份服務器對業務數據進行定期的冷備份。支持在集群系統中同時使用和網絡存儲設備和磁盤鏡像功能。磁盤鏡像模式在降低采購成本的同時，減少了系統用電功耗，大大提高系統集成度，非常符合當前“綠色運維”的環保理念。[2]

圖1 系統結構示意圖

4 高可用HA 雙機容錯系統的應用

為了保證系統的容錯能力和高度可靠性，實現系統關鍵設備的雙機容錯，新余臺建設的高清新聞制播網絡系統，采用安全、穩定、成熟的IBM DB2 數據庫和NEC 高可用集群軟件EXPRESSCLUSTER X3.0 for Windows 備份平臺。

4.1 軟硬件支撐

主備數據庫均采用DELL R720 2U 機架式服務器。硬件：雙Intel Xeon 至 強E5-2609 v2 2.5GHz（四 核）CPU；16GB ECC DDR3 內存；2×300GB 15K 3.5 英寸SAS 硬盤系統硬盤；4×300GB 15K 3.5英寸SAS 硬盤數據硬盤；板載RAID 控制器512MB 緩存，支持RAID50/1/3/5；4口Intel 千兆網卡；2×750W熱插拔冗余電源。軟件：NStar6.9業務中間件、NStar6.9數據庫中間件NStar6.9資源管理器服務端；Windows Server 2008 R2中文 標 準 版；NEC EXPRESSCLUSTER X3.0 for Windows；IBM DB2 EXPRESS SERVER EDITION for Windows 用戶許可。

交換機采用華為S5720S-28P-SI-AC 三層交換機。具有24個10/100/100Base-T 以太網端口，4個千兆SFP 端口、交流供電。

4.2 數據庫

數據庫采用基于軟件中間件技術的三層體系結構，包括數據庫中間件服務和負責檢索、業務流程管理、用戶權限管理等業務中間件服務。將系統的中間件應用服務器和數據庫服務器分開部署，其中數據庫中間件處理數據庫的并發連接緩沖，并執行數據庫查詢、存取、事務等一般功能。業務中間件是將系統中的各種典型業務和工作流抽象出來，進行封裝和統一處理。

由于數據的重要性，系統在主備數據庫服務器內均配置了多塊硬盤，兩塊系統硬盤采用RAID 0技術；4塊數據硬盤采用RAID 5技術。為了進一步保證系統7×24小時運行能力，數據庫服務器實現數據庫業務的雙機熱備，確保數據庫服務的冗余性，提供持續的業務運行保證。并采用了主備數據服務器，通過集群軟件實現了主備數據庫之間的自動熱備切換，不會因數據庫服務器的宕機而造成媒資業務的中斷，能大大提升數據的安全性。

在三層交換機上進行VLAN 分區，制定訪問控制策略。將數據庫服務器只對應用服務器和需要執行入庫任務的主機開放，其他服務器和工作站不能直接訪問數據庫，只能通過訪問應用服務器來訪問數據庫，確保數據庫的安全。

5 數據庫系統的日常維護

日常檢查和維護能提前發現系統的安全隱患。我臺新聞制播網技術維護人員每天檢查相關情況：一是查看機房狀態，如機房溫度、濕度顯示等；二是查看數據庫服務器運行狀態，如服務器硬盤、網口的指示燈狀態等，從操作系統層面查看系統狀態，如操作系統日志等；三是查看數據庫的運行狀態，如集群狀態、數據庫當前狀態、數據庫日志等，以便確認系統的正常運行；四是查看數據庫數據備份情況，檢查數據庫數據備份是否成功，查看定時備份時間是否準時、備份文件大小是否正常；五是查看服務器各類的空間，如服務器磁盤剩余空間、數據庫邏輯日志空間，數據庫表空間等，并測試備用數據庫是否可用；六是測試工作站與數據庫連接，如測試網絡連接和通過應用軟件連接狀態。[3]

6 結束語

安全播出是廣播電視的生命。保證新聞制播網絡系統中正常運行是我們長期而艱巨的任務，數據庫安全更是整個系統中的重中之重。所以我們要尋求一些更科學更合理的技術手段應對系統數據庫可能出現的各種問題，為廣播電視臺節目的高質量、安全播出提供了有力的保障，使系統更加穩定、更加安全、更加有效。