基于分層架構的內容整備系統在電視播控系統中的設計與應用

余海洋

（作者單位：上海市閔行區融媒體中心）

在媒體融合的大背景下，各類技術的革新對電視播控業務系統提出了更高要求，在業務處理方面，需要從單一的純后臺處理向多元化、流程化、透明可視化的層級轉變，為電視高清播出乃至今后4K超高清播出的普及提供技術支撐。上海市閔行區融媒體中心電視播出系統原先為標清系統，目前在播系統為2019年建設完成的高標清同播系統，在軟件架構層面上采用分層結構的內容整備系統。建設前中心內系統各個軟硬件模塊功能零散、各子系統對接環節多，信息分散，管理困難，中心當前在用的高清播出系統采用的分層架構內容整備系統能夠極大地整合系統資源、合理利用分配資源，提高綜合利用效率，減輕中心內工作人員的工作量，提高中心播出系統整體技術水平。

1 分層架構內容整備系統設計思路

采用分層架構內容整備系統的設計方案建設的高清播出項目是在縣級市臺內率先使用的功能完備、高性能的整備播出系統。分層架構內容整備系統分別由媒體處理中心、內容服務平臺、工作流引擎等子系統構成內容匯聚、整備融合分發平臺，構建了對外交互的應用層軟件模塊、后臺業務管理的工作流驅動模塊、底層和存儲共同完成任務處理的能力平臺的三層系統模型架構，各子系統相互嵌套銜接，具備完整的擴展性和接口服務，能夠最大限度地提供相應功能用來滿足業務部門的需要。

具體來說，分層架構內容整備系統的上層應用層和接口層主要采用Web架構，解決業務流程的驅動和任務以及元數據的通信問題。中層采用工作流引擎和媒體處理中心管理程序實現業務與任務的串接。底層通過執行ACTOR（行動者）完成媒體文件的遷移、技審、信息摘要算法（Message-Digest algorithm 5，MD5）等。

此外，分層架構內容整備系統，以媒體融合的發展思維為指導，符合可持續發展的特性，建設以高拓展性、面向融合媒體發展需求、云架構為基礎，以流程驅動為主線的高效內容服務平臺。面向多個播出系統的統一備播系統，實現統一備播、有序分發、實時監控。匹配現有全臺網節目生產制作能力，并為未來全面升級超高清系統作準備。

部署分層架構內容整備系統主要實現的功能包括以下方面：一是支持系統流程自定義功能，支持系統流程可視化管理功能，使系統業務可管可控；二是支持任務實時監控管理功能；三是支持能力平臺資源實時監控功能；四是具有便捷靈活的素材管理方式，提供素材刪除修改查詢、權限分配、一致性管理等多種操作選擇；五是媒體處理中心采用資源池虛化管理技術；六是媒體處理中心能進行集群式切片化任務處理；七是提供瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構式軟件。

2 分層架構內容整備系統實際應用對突出問題的解決

上海市閔行區融媒體中心的高清播出系統，在軟件層面上使用的分層架構內容整備系統是在文件化送播環境下，基于網絡和存儲等基礎設備，根據節目單生命周期驅動節目的匯聚與維護。采用一種全新的素材全流程工作處理模式，在素材業務處理過程中基本實現自動化。播出系統通過工作流引擎，利用工作流在多個流程之間按預定規則自動傳遞頻道素材狀態信息和任務，實現播出文件的導入、技審、存儲、校驗、轉碼、遷移等功能，并可以實時監控這些狀態信息和業務，使用戶對素材遷移各流程進行更為直觀、有效的管理，在配合核心業務軟件處理的同時，調用媒體處理中心的服務來實現素材全流程調度監測等服務。

全國各級電視臺按照國家要求開始推進電視節目高清化，但很多電視臺在推進過程中或多或少存在以下幾個方面的業務使用問題：一是業務處理流程單一、不透明、不易維護；二是網絡文件化送播效率低下，傳輸存在瓶頸；三是系統負載不均衡。分層架構內容整備系統為解決這些問題提供了一個很好的方案。

本項目所采用的分層架構內容整備系統相比國內外同類播出技術，解決并優化了播出系統內的幾個重要環節的重點難點問題，具體如下：

2.1 集中監控

加強監控能力，針對集中管理的需求和新的分工，針對不同崗位提供不同的信息，以幫助值班員及時準確發現、處理、排除問題。具體體現在以下兩點：第一，能夠監控系統內各個環節的節點流程信息，實時了解任務狀態，方便值班人員實時跟蹤軟件運行狀態；第二，通過可視化的監控方式能夠集中監控資源池內的全部業務資源，便于值班人員有的放矢地對資源池進行管理和優化。

2.2 切片式任務分配和執行

傳統技審可對文件的格式、語法、內容質量進行檢測，確保素材的合法性，但是隨著高清化和素材規模化，對單個素材的處理效率的提升成為亟待解決的問題，在保證播出安全的基礎上思考如何提升效率就顯得尤為重要。采用切片式技術能很好地解決任務處理效率，切片式技術采用先進的算法，根據文件大小、硬件情況等因素對任務進行拆分，并提交多個執行端處理，可大幅度提升執行速度。此外，切片處理體現集群效率，文件越大工作切片處理效果體現越明顯，單文件高清技審效率大概是3倍速，相同文件切片技審可以提高到10倍速。

2.3 框架式插件設計

工作單元（轉碼、技審、遷移、MD5）采用媒體處理池技術，將各任務處理能力以插件方式集成到一個軟件模塊。當任務需要處理時，系統查找空閑的工作單元。每個工作單元具備一種或多種功能，可實現有機調度。當工作單元出現故障，系統能夠自動將該單元正在處理的任務分配給其他工作單元。由于采用了插件式開發，任務支持模塊的增加、刪除更為方便，新類型的任務開發更加快捷。同時，系統靈活的擴展性可以方便工作人員準確地了解系統的性能狀態，包括是否存在瓶頸、需要增加的性能等，新增業務功能加入系統時不影響任何現有流程，只與任務管理程序打交道，便于管理與維護。

采用分層架構的內容整備系統在以上三個方面有著較為突出的表現，在實際應用中能夠很好地解決當今廣電行業電視整備系統普遍存在的問題，通過“技術 + 管理”手段，極大提高業務系統使用效率，增強整備系統的安全性，便于技術人員更加高效地監測管理整個業務系統，提高技術保障能力。

3 主要技術創新體現

分層架構的內容整備系統與傳統整備系統相比，在軟硬件整合和運用技術上更加高效科學，使用上更是化繁為簡。效果通過三個方面實現：一是通過松耦合架構去實現總編、內容管理、播出的解耦，便于業務擴展；二是設計彈性服務、運用虛擬化技術，便于業務升級；三是利用精簡管理去實現服務器計算資源監控、應用軟件監控、業務流程監控，統一管理界面，進而提高運維能力。

3.1 松耦合架構

中心內原有播出系統包含總編室編排系統、內容管理平臺、播出系統，耦合度極高，非常不利于維護和管理。采用“內容服務平臺 + 播出”的系統架構，通過提供各類功能接口，保障各子系統采用標準的接口實現交互，降低系統的整體復雜度。該模式優勢在于及時性強，且不與數據庫產生關聯，和播出程序松耦合；能夠降低播出數據庫負載，提高系統安全性。

針對降低系統架構耦合度的思路，構建功能平臺作為一個通用的業務服務層，對服務層上建立的應用服務進行并行交互，根據具體業務需求明確業務流程，同時調用功能平臺的功能服務模塊（如MD5值校驗、素材的文件技審、文件遷移轉碼服務等）實現業務目標，極大地提高業務處理效率；同時，根據業務需求提供眾多接口服務，包括任務接口服務、設備接口服務、日志接口服務、配置接口服務。

通過功能平臺提供的眾多接口服務，部署在系統的上層應用可以輕松實現任務的調度分配、任務查詢、任務取消、任務重置等操作。功能平臺通過提供設備接口，可以清楚了解當前資源的實際使用情況，便于高校開展分配和執行任務。

3.2 彈性服務

計算資源共享方面，系統可以基于虛擬化平臺，利用計算資源池技術，打破計算資源底層機器限制，根據任務需求按照虛擬化方式分配計算資源、共享計算資源，最大限度利用服務器及帶寬等硬件資源。

高效任務調度分發方面，可以采用工作流，讓系統具有更高的文件備播效率，匹配現有全臺網節目生產制作能力，實現視頻服務擴展功能，滿足關鍵業務持續增長、兼容多種類數據混合訪問需求，為未來全面升級超高清系統做好充分準備。

3.3 精簡管理

分層架構的內容整備系統基于“全臺網 + 播出網”架構，架構復雜，涉及人員和崗位多，各業務系統間服務調用關系復雜，接口出現問題會導致多個系統報錯，很難定位故障源。最重要的節目導入請求、文件送播請求是系統核心業務流程，只有跟蹤其整個調用路徑，才能發現性能瓶頸點。而構建一個與業務平臺一體化的監控系統，在同一套管理界面之下，對整個內容整備系統進行多維度的監控是十分有必要的。監控內容主要包括業務流程監控、主機資源監控、應用程序監控。通過這些監控手段擺脫傳統煩瑣、不透明的人工審查方式，能夠達到精簡管理的目的，降低人力成本。

3.3.1 業務流程監控

從節目入庫發送請求開始，實時監控各個環節流程用時和報錯信息，查看系統流程的運行情況，監視流程是否正常、是否有任務執行失敗，查看素材流程運行節點信息；同時，可以對問題流程進行相關處理操作。

3.3.2 服務器監控

服務器監控即主機性能監控，通過監控采集程序實時采集主機的CPU負載、內存使用率、磁盤使用空間等信息，及時匯報以便任務調度管理進行任務的平均分配，主機的各類性能參數也將被統一整合呈現在監控界面。這種情況下，操作人員能夠實時掌握主機的工作狀態，對其進行監測運維。

3.3.3 應用程序監控

監控系統任務管理、任務執行應用程序，能夠保證應用程序健康狀況和可用性，檢測和診斷程序出現的問題，保證程序正常運行。通過了解核心應用程序的性能、服務器主機資源、跟蹤整備系統節目導入和文件送播這兩個關鍵環節，實現對異常問題的迅速發現、識別和判斷，采用與業務系統同一套界面，簡化工作流程，降低人力成本。

4 分層架構內容整備系統的應用優勢

第一，從內容上將主要的標清頻道升級高標清兼容頻道，使本中心數字化播出邁入高清化，提升了中心的核心競爭力，增強了應用軟實力。

第二，軟件功能更加智能化，高效快捷，處理性能好，相比傳統系統軟件的繁多單一、操作復雜，新系統整合性更強，采用B/S架構能夠使用戶界面簡單直觀、操作簡單、便捷，體現以人為本的易用特性。

第三，在使用上可操作性更強，人性化設計可按照實際業務進行流程變更，自定義業務處理流程，更好地匹配不同場景、時限的業務需求。

第四，系統能夠對流程、程序的狀態提供可視化的實時監控，業務流程透明化程度更高，將系統分散的運行狀態和故障信息進行統一匯總，分類展現、分類報警，便于人工干預處理，使用上更加便捷靈活。

第五，系統設計采用開放技術、開放架構、開放系統組件和開放用戶接口，不同廠家、不同時期、不同技術平臺的各個子系統之間能夠做到互聯互通，避免技術壁壘。

第六，系統可無縫擴展、可升級，延展性強。具體來講，在頻道數、業務類型、業務數量、存儲容量、傳輸帶寬等方面，可以靈活擴展，并采用松耦合、彈性的技術架構，便于將來更多的子系統接入，充分考慮新興技術發展方向和技術前瞻性，滿足廣播電視節目從標清到高清、超高清等的升級。

5 結語

分層架構內容整備系統的設計方案為技術人員提供了更加方便快捷的軟件使用功能，實現了業務流程的高效運作，相比建設之前的整個播出系統的軟件程序繁多單一，現在系統整合更加統一化、界面化，流程透明化、智能化，并且在系統功能方面更全面、高效。在實際使用過程中，系統功能均達到了預期功能，技術人員從中也學習到了大量技術知識。此次高清播出系統的建設極大提升了中心立足本地、輻射周邊的電視節目占有率，提高了核心競爭力。因此，分層架構內容整備系統具備很強的商業價值和應用價值，完全可以在同級電視臺或其他單位進行該系統的推廣與應用，充分發揮其社會效益與經濟效益。