探索通用IT平臺搭建第三備高清視頻服務器

張晉清

摘 要：隨著高清播出系統(tǒng)的推廣，傳統(tǒng)方式下采用主備進口專業(yè)視頻服務器架構搭建的高清播出案例不斷涌現(xiàn)。進口專業(yè)視頻服務器的高穩(wěn)定、高解碼質(zhì)量的特點也得到很大的發(fā)揮。伴隨著全臺網(wǎng)文件化送播的盛行，播出服務器對各種送播文件兼容性的要求也不斷在提高，而高清格式文件在編碼方式、封裝格式及碼率方面相對標清也增加很多標準，為了提升視頻服務器群對送播文件編碼的兼容性及對細微誤碼的寬容度，配備異構的主、備、三備播出視頻服務器群作為解碼核心的高清播出系統(tǒng)越來越有必要。本文主要圍繞上述問題作一個探討。

關鍵詞：高清播出；視頻服務器；通用IT平臺；異構；三備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.132

吳江電視臺自2003年啟用第一代標清硬盤播出系統(tǒng)以來，經(jīng)歷了二次技術升級改造：2009年配合數(shù)字化改造從標清的模擬硬盤播出改造為標清的數(shù)字硬盤播出，2014年配合高清數(shù)字化改造從標清數(shù)字化升級到高清數(shù)字化硬盤播出，目前臺內(nèi)所有自辦欄目實現(xiàn)高清化拍攝、制作、播出，在全省乃至全國區(qū)縣臺中處于領先地位。

1 進口服務器存在的問題

在搭建高清播出平臺前期方案論證階段，我們結合以往使用中的經(jīng)驗教訓，并借鑒周邊大臺的成功做法，提出了一個以主備進口專業(yè)服務器為主，再加一個采用通用IT平臺搭建的第三備視頻服務器為輔的異構平臺方案，力求在穩(wěn)定性和兼容性方面做到雙贏。

眾所周知，以國外專業(yè)視頻服務器為核心的硬盤播出系統(tǒng)在全國各大電視臺有很多的應用案例。進口服務器的高穩(wěn)定、高解碼指標的優(yōu)點也得到廣大客戶的認同。但進口專業(yè)服務器為了確保其高穩(wěn)定工作而設立的一些使用規(guī)范和技術壁壘限制了文件多格式送播愈發(fā)流行下的各臺節(jié)目生產(chǎn)流程的多樣化變革。主要表現(xiàn)在如下三點：

（1）進口服務器為了確保其解碼的穩(wěn)定性，一般建議用它自帶的編碼通道進行播出視頻的文件化，服務器在編碼過程中會對編碼生成視頻文件添加特有優(yōu)化微代碼來提高解碼效率和穩(wěn)定性，而對于由臺內(nèi)非編及其它設備打包遷移過來的文件，雖然碼率及封裝格式基本一致，但由于缺乏其特有的微代碼優(yōu)化，解碼的效率和穩(wěn)定性都和它自身編碼生產(chǎn)的文件有差異。

（2）編解碼核心技術的不透明導致二次開發(fā)很難開展。國外的視頻服務器全是采用專業(yè)的系統(tǒng)架構，好多核心的技術服務并不對外開放，而硬盤播出軟件大部分全是國內(nèi)公司開發(fā)，由于技術細節(jié)的不透明，軟件和服務器的配合也很難做到完美匹配，從而導致很多實用功能由于進口服務器的限制無法實現(xiàn)，如播出文件只能用視頻服務器的某個通道進行采集或通過遷移，不能使用通過其它采集平臺采用分布式直接服務器上載等高時效性上載方式。

（3）同質(zhì)化的解碼技術和近親繁殖一樣，可能存在相同的瑕疵，極端情況下會導致有微小誤碼的文件在多臺相同的服務器上產(chǎn)生同樣的故障現(xiàn)象。

2 第三備視頻服務器的配置

我臺的第三備服務器采用的是HP的DL580 Gen8通用服務器，配2個Intel 8核Xeon E7-4820v2處理器 （2.0GHz/8-core/16MB/） ， 16GB內(nèi)存。采用內(nèi)置的Smart Array P830i/2GB FBWC陣列控制器，二塊200GB 12G SAS SSD做raid1鏡像為系統(tǒng)盤，八塊1TB 6G SAS 7.2K硬盤做raid1+0為素材盤，實際容量3.64T。配備雙端口萬兆以太網(wǎng)卡，帶4個1200W熱插拔電源。解碼I/O板卡采用DeckLink Duo ，該卡具有兩塊獨立的SDI類型采集播放卡，它配備兩個SDI輸入接口和兩個SDI輸出接口，還有一個常用三電平/黑場同步信號輸入接口，卻只占用單個PCI Express插槽。由于DeckLink的板卡開放sdk開發(fā)包，所以為后續(xù)的播出軟件二次開發(fā)提供了必要的技術支持。

視頻服務器目前配備一張DeckLink Duo卡，帶二個高標清兼容輸出通道，可以承擔二個頻道的高標清播出任務。I/O卡解碼和傳統(tǒng)的視頻服務器最大的區(qū)別是解碼卡的類型，I/O卡解碼主要由CPU承擔解碼任務，I/O卡本身只承擔數(shù)據(jù)的輸入輸出，所以I/O卡解碼時對服務器性能的要求較高，服務器安裝了win2008 server版 64位系統(tǒng)，正常二個通道工作時的cpu使用率在10%以下，說明該通用平臺的資源富裕度很高，完全能勝任4個通道的高標清播出。

3 優(yōu)化組合式視頻服務器的策略

當然采用通用IT平臺硬件、通用I/O視頻通道卡搭建的視頻服務器和進口專業(yè)硬件平臺配合硬解壓視頻輸出卡組成的視頻服務器，在配置調(diào)試過程中還是需要做一些針對性的優(yōu)化及修改，主要有如下二個方面：

（1）如何確保有一個恒定的讀性能，確保視頻的平穩(wěn)解碼輸出。我們在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)視頻服務器自帶的陣列卡在有素材遷移寫入時，發(fā)生讀性能下大幅下降導致播出卡頓的情況發(fā)生。通用IT服務器面向的應用可能更多的是要求有快速的寫入功能，所以默認高速緩存主要性能全放在寫上。而視頻服務器為了保證視頻信號的平穩(wěn)流暢解碼輸出，必須優(yōu)先保證讀，所以我們更改了陣列卡的高速緩存設置，把原來默認的10%的讀、90%的寫改成100%讀。

（2）如何保證不同的解碼通道解碼數(shù)據(jù)緩存空間的專用性，確保隨時可以調(diào)用。I/O卡由于板卡自身沒有設立專用硬件解碼緩存區(qū)，解碼的緩存數(shù)據(jù)是通過占用系統(tǒng)共享內(nèi)存完成的，多路輸出通道共同占用同一個系統(tǒng)共享內(nèi)存區(qū)。我們的調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)在轉播信號后回到硬盤播出后會出現(xiàn)聲畫不同步，且聲音滯后大約500ms。為此我們和軟件的研發(fā)進行多輪溝通，多次修改軟件，查找問題產(chǎn)生的規(guī)律和原因，初步懷疑是由于某一通道在轉播外來信號解碼暫停時，由于另一通道在正常解碼，導致原來保存在系統(tǒng)共享內(nèi)存里的解碼緩存數(shù)據(jù)空間被占用。等到該通道再次解碼時，會發(fā)生數(shù)據(jù)讀阻塞導致聲畫不同步。最后通過修改通道暫停解碼時啟用循環(huán)預讀解碼緩存數(shù)據(jù)來防止共享內(nèi)存空閑時被占用的辦法解決了這個問題。

這套采用通用IT硬件平臺加I/O輸出卡組成的高清第三備視頻服務器在架構上和進口專業(yè)視頻服務器完全不同，且解碼采用軟解碼，和進口視頻服務器有很好的互補性，啟用半年來，運行非常穩(wěn)定，圖像指標也符合國標，能充分發(fā)揮二者各自的優(yōu)點，用它來做高清視頻服務器的第三備份，應該是一個不錯的選擇。能為整個高清硬盤播出系統(tǒng)提供一個強有力的播出核心，并擁有足夠的冗余備份且可二次開發(fā)能力強，價格公道，非常適合區(qū)縣電視臺使用。