孫曉華

摘 要：本文系統(tǒng)地介紹了海南廣播電視總臺硬盤播出系統(tǒng)的架構(gòu)和設(shè)備選擇，以及設(shè)備模塊運行模式和系統(tǒng)工作流程。

關(guān)鍵詞：硬盤播出；Omneon；Isilon

中圖分類號：TN948.1 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-0134（2018）09-081-02 DOI：10.19483/j.cnki.11-4653/n.2018.09.032

1.概要

廣播電視技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在節(jié)目播出的廣泛應(yīng)用，廣電設(shè)備更加網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、自動化。隨著時間推移，原有的硬盤播控系統(tǒng)漸露疲態(tài)，無法滿足現(xiàn)有播出需求。2017年初，我臺全面啟動新系統(tǒng)硬盤更換工程，并于2017年年中開始，逐步對我臺硬盤播控系統(tǒng)進行升級改造，歷時近6個月，于2017年底前完成。本文將系統(tǒng)地介紹海南廣播電視總臺硬盤播出系統(tǒng)的架構(gòu)和設(shè)備選擇，以及設(shè)備模塊運行模式和系統(tǒng)工作流程。

2.新硬盤播控系統(tǒng)組成及設(shè)備運行

大洋全硬盤數(shù)字播控系統(tǒng)組成：播控工作站 14臺，本地工作站 8臺，編單工作站 7臺，服務(wù)器上載工作站 8臺，視頻服務(wù)器8臺及近線體存儲1臺，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2臺。

該系統(tǒng)的高清HD頻道播出碼流為50Mbit/S，播出視頻服務(wù)器最大有效存儲值6TB，大致可存240小時的HD電視節(jié)目，近線儲存最大容量為90TB，約可存3600余小時的HD電視和廣播節(jié)目。

硬盤播控系統(tǒng)架構(gòu)：播出系統(tǒng)控制，節(jié)目單編輯，上載及審核，近線存儲體，數(shù)據(jù)庫SQL Sever服務(wù)器和周邊應(yīng)用服務(wù)器等。

由圖1工作原理可知，節(jié)目單編輯完成后，保存并同時通知上載單位，上載節(jié)目人員根據(jù)節(jié)目單編輯選取待上載條目執(zhí)行上載；上載好條目并審片通過后再將條目遷入近線體存儲；系統(tǒng)依據(jù)既定的遷移策略，將幾天內(nèi)的節(jié)目主動遷往播出服務(wù)器中，依據(jù)儲存容量設(shè)置遷徙天數(shù)為3，即提早3天將待播條目遷入播出服務(wù)器內(nèi)，同時刪除早前一天的內(nèi)容。

2.1播出控制系統(tǒng)

從安全角度考量，播控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計成播控單元和上載單元完全獨立模式，即播控與上載從物理層面完全分離，服務(wù)器設(shè)備完全隔離，確保由上載產(chǎn)生的故障不影響播出。

2.1.1視頻服務(wù)器設(shè)備組成

2臺Omneon media deck7000型視頻服務(wù)器被設(shè)計成主備模式。服務(wù)器純硬件編解碼模式，硬件RAID 存儲模式，配備3TB的SATA硬盤（4塊）用作儲存播出內(nèi)容。

Omneon Media Deck 700是Spectrum 視頻服務(wù)器的集成版。集 成了存儲 、系統(tǒng)管理 、千兆以太網(wǎng)傳輸和視頻輸入/輸出模塊于1 RU 機箱 。100%兼容Spectrum服務(wù)器，并具有與Spectrum服務(wù)器相同的設(shè)計結(jié)構(gòu)和特性 。模塊化的服務(wù)器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

操作系統(tǒng)采用Omneon公司為服務(wù)器性能及存儲進行優(yōu)化的嵌入 式Linux系統(tǒng)。

Omneon Media Deck 7000采用模塊化設(shè)計，每個組件都有單獨的風(fēng)扇和電源。所有連接具備雙鏈路，避免單點故障。存儲系統(tǒng)采用 RAID6雙奇偶效驗方式。系統(tǒng)優(yōu)先保障實時數(shù)據(jù)需求。系統(tǒng)啟動速度小于180 。更換 、增添模塊無需重啟，保證任何情況下不間斷播出 。

可支持熱插拔，現(xiàn)場替換的I/O模塊，2個通道自由配置。插槽盤箱在單個機箱中可以混合兩個不同的MediaPort模塊，模塊間獨立，并且能在不影響其他模塊的正常運行下進行模塊替換，有效的前面板信息展示，雙冗余熱插拔電源。

2.1.2播出服務(wù)工作站

每個頻道播出工作站主要功能是控制設(shè)備，配備主備雙熱備份，兩站之間互為對方主備，工作站點之間通過網(wǎng)絡(luò)進行心跳檢測工作狀態(tài)，備機檢測到主機心跳中斷后立刻主動接管播出；主備工作站經(jīng)過ECO-422倒換裝置二選一輸出。每臺播控機配備MOXA多串口擴展卡，以達(dá)到通過一臺播控機可通過422倒換設(shè)備控制多臺周邊設(shè)備的目的。在備播控機加裝了一塊7250板卡，用于觸發(fā)控制422倒換器。工作站可保存當(dāng)日節(jié)目單于本機，當(dāng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)癱瘓或無法連接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器時，可調(diào)用本地播出單播出。

2.2上載條目及審核

上載審片有本地上載和服務(wù)器上載兩種模式：本地上載使用8臺MIG-4C-1250HD 有卡采集工作站，本地上載儲存容量1.5TB，編解碼口各一，用于上載和審核，上載后直接保存在本機，審核后送入近線存儲體，送往播出；服務(wù)器上載中包含Omneon視頻服務(wù)器和上載工作站，工作站之間通過422 操控 Omneon視頻服務(wù)器編碼通道工作，將內(nèi)容直接儲存于Omneon視頻服務(wù)器中，通過Omneon視頻服務(wù)器操控解碼通道審核，通過后送入近線存儲體中，用于播出，工作站本身無儲存空間。

2.3節(jié)目單編輯

7臺編單工作站構(gòu)成節(jié)目單制作工作站，7站均能單獨實現(xiàn)節(jié)目單、廣告單編輯?？上染巻卧偕陷d，也可先上載后編單，節(jié)目單和廣告單可分別編輯，合并后送往播出。

2.4數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

配備兩臺DELL Power Edge 720 III 服務(wù)器，使用SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使通過EMC AUTOSTAR 軟件控制信息共享，實現(xiàn)服務(wù)器間的主備切換和數(shù)據(jù)同步。

Dell PowerEdge R720雙路2U 機架式Dell？ PowerEdge？ R720 服務(wù)器功能靈活，配備高度可擴展的內(nèi)存I/O 容量和靈活的網(wǎng)絡(luò)選項，可以輕松運行復(fù)雜的工作負(fù)載。

它是一款配有高度可擴展的內(nèi)存（最多可擴展到768 GB）與超強I/O 能力的通用平臺，能夠輕松運行各種應(yīng)用程序以及虛擬化環(huán)境。借助英特爾E5 處理器和對雙RAID 控制器的支持，R720 可以穩(wěn)健地處理要求極為苛刻的工作負(fù)載，作為數(shù)據(jù)節(jié)點的高性能計算（HPC）。

R720 靈活而又強大的I/O 和存儲能力，具備16 個內(nèi)置硬盤和支持第3 代PCIe 的集成擴展插槽，極大地提高了容量，可選配的熱插拔、正面接插PCIe SSD（最多4 個）實現(xiàn)了性能增強和機箱內(nèi)存儲分層。

兩服務(wù)器間使用網(wǎng)絡(luò)心跳線保持同步，當(dāng)主機故障后備機可在很短的時間內(nèi)自動接管。常態(tài)下，主機上運行SQL備機則Standby，心跳線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測服務(wù)器的工作狀態(tài)。當(dāng)主服務(wù)器故障，被服務(wù)器即啟動SQL Server，保證對外正常服務(wù)。Power Edge 720 III服務(wù)器對外使用唯一虛擬IP 網(wǎng)址，當(dāng)主備服務(wù)器 執(zhí)行倒換操作前后，用戶均使用相同IP訪問。

2.5近線體存儲體

本系統(tǒng)由EMC Isilon S210和S200共同組成近線體存儲體。Isilon單一分布式文件系統(tǒng)整合了三層傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（文件系統(tǒng)、卷系統(tǒng)和RAID），這三層通過一個軟件層來實現(xiàn)。One FS 會讓每一個存儲節(jié)點知道整個系統(tǒng)的文件分布條帶等文件的索引信息，訪問一個獨立的存儲節(jié)點就等于是訪問了一個全局的命名空間服務(wù)器，這種全局的信息保證讓整個系統(tǒng)沒有容量的限制，沒有單點的故障，在帶寬、擴展性、可管理性上做得最好。

Isilon高擴展性和冗余性的基本算法采用ReedSolomon，刪除碼是一種數(shù)據(jù)保護技術(shù)，它通過將數(shù)據(jù)分割成多個等長的不能直接讀取的數(shù)據(jù)塊，并且在每個數(shù)據(jù)塊上附加元數(shù)據(jù)信息，以實現(xiàn)一份完整的數(shù)據(jù)，通過全部數(shù)據(jù)塊中的部分子集就可以復(fù)原。這個數(shù)量由附加在每個數(shù)據(jù)塊上的元數(shù)據(jù)信息量決定。附加的元數(shù)據(jù)信息越多，意味著恢復(fù)時需要的數(shù)據(jù)塊就越少。也就是說，只要有部分?jǐn)?shù)據(jù)塊存在，數(shù)據(jù)就不會丟失，這些數(shù)據(jù)塊可以分布在不同的磁盤位置。

在Isilon文件系統(tǒng)集群中，每個文件被劃分成多個128KB大小的數(shù)據(jù)塊，這些128KB大小的數(shù)據(jù)塊被平均分配到集群的節(jié)點上。當(dāng)文件被訪問時，集群中的多個節(jié)點可以為訪問用戶或者應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)集群的高性能。

2.6周邊配套軟件配置

周邊配套軟件主要有同步遷移和基準(zhǔn)時鐘等。

2.6.1同步遷移

同步遷移主要功能有兩個：一是將近線體存儲體或上載存儲中的節(jié)目遷至Omneon視頻服務(wù)器中，用于播出；二是在線儲存或上載儲存中的節(jié)目遷入近線體存儲體。同步遷移由遷移服務(wù)器上的客戶端程序控制。

2.6.2基準(zhǔn)時鐘

基準(zhǔn)時鐘通過內(nèi)網(wǎng)為整個播控系統(tǒng)提供統(tǒng)一的基準(zhǔn)時鐘。主數(shù)據(jù)庫里的時鐘小精靈程序讀取GPS時鐘信號，通過時鐘服務(wù)器發(fā)布到各個服器和工作站，作為各設(shè)備的時間校準(zhǔn)參考值，使整個系統(tǒng)內(nèi)時鐘完全同步一致。

結(jié)語

本文介紹的我臺全硬盤數(shù)字播控系統(tǒng)從設(shè)計理念到設(shè)備配備，均完全根據(jù)我臺實際情況和相關(guān)規(guī)定要求，配備合理，性能安全、穩(wěn)定、可靠、高效。在使用中雖然偶現(xiàn)一些故障點，經(jīng)過排查找到癥結(jié)，逐個解決，總體表現(xiàn)良好。同時，預(yù)留了升級空間，為即將到來的全高清時代打下良好基礎(chǔ)。