面向全台网的高标清同播播控系统冗余备份技术应用

【摘要】 本文主要从备播流程冗余备份、功能器冗余备份、数据库冗余备份、二级存储冗余备份、视频服务器冗余备份、播控工作站冗余备份、切换设备冗余备份等方面，总结和介绍了扬州电视台面向全台网的高标清同播播控系统冗余备份技术应用情况。

【关键词】高标清同播 备播流程冗余备份 数据库冗余备份 二级存储冗余备份 视频服务器冗余备份播控工作站冗余备份

扬州电视台自办节目播控机房目前建有面向全台网的1个高清频道播控系统和4+1个标清频道播控系统，其中1个标清频道是与高清频道同播的频道。如何精心设计并正确应用诸多冗余备份技术，保障播控系统安全可靠运行，确保自办节目安全优质播出，是我台电视播控技术人员必须完成的重要课题。

一.备播流程冗余备份

我台高标清播控系统配置了12台上载、编单全功能工作站，负责编单、文件化上载（写二级存储系统和数据库）、应急上载（写视频服务器和数据库）、软审（读二级存储系统）、段落打包（读写数据库）、播前审看（读视频服务器）等。

1.主干平台文件化自动推送

在全台网环境下，为了满足高标清播控系统文件化和自动化备播需求，我台将播控系统通过两台防火墙和两台USB摆渡服务器连接上全台网主干平台，使播控系统通过主干平台的ESB接口、EMB接口以及备播缓存系统实现与非编制作网、媒资网、广告包装网等系统的文件级互联，节目素材MXF文件走防火墙通道传输到播出主二级存储系统，元数据XML文件和消息走USB摆渡通道并自动注册到播控系统数据库。

2台USB摆渡/接口服务器能够切断TCP/IP网络连接，阻止利用网络协议传播的各种木马、病毒，数据传输通道带宽为30MB/s。

2台防火墙采取双机热备且负载均衡，每台防火墙吞吐量≥6G b/s，提供8个千兆接口，支持链路聚合，输入、输出端都用4个千兆口聚合后提供不低于3Gb/s的通道带宽。

正常备播流程是待播成品节目以文件形式从全台网主干平台备播缓存系统推送到播出主二级存储系统，首播是直播的节目在复播前，以MXF打包文件推送到播控系统，或以专业光盘/P2卡送播。非直播类成品节目首播以专业光盘/P2卡送播，复播以MXF打包文件推送到播控系统。

2.点对点网闸数据摆渡

这是第1种应急备播流程，非编制作网、媒资网、广告包装网通过2台数据摆渡网闸等安全设备，经播控系统核心交换机与播出主二级存储系统之间构建了待播节目素材文件直送应急备份通道，实现点对点方式互联，只迁移传输节目素材MXF文件到播出主二级存储系统，元数据采取在播出环节由人工注册到播控系统数据库，完成节目素材文件化应急备播。

每台网闸具备网闸+防火墙功能，文件传输实测带宽≥60MB/s。

3.防火墙拉取传输

这是第2种应急备播流程，主干平台备播缓存系统经防火墙之后映射盘符到播出上载工作站本地，由上载工作站主动拉取主干平台备播缓存系统中的待播节目素材MXF文件到上载工作站本地，再由上载工作站将待播节目素材以文件形式导入到播出主二级存储系统，同时将对应的元数据由人工注册到播控系统数据库。

4.本地专业光盘/P2卡文件化上载

这是第3种应急备播流程，配置2台专业光盘放像机用于标清节目素材专业光盘介质本地FTP文件化上载和SDI信号方式应急上载，配置2只P2卡驱动器用于高清节目素材P2卡介质本地FTP文件化上载。

5.极端情况处置

在基于主干平台网络互联等网络化手段都不可用的极端情况下，可由非编制作网、媒资网、广告包装网下载应急介质（专业光盘、P2卡）直接用于在线播出。

二.功能器冗余备份

配置4台MD5校验服务器负责执行从非编制作网、媒资网、广告包装网等迁移到播出主二级存储系统的节目素材文件的MD5校验和迁移任务。

配置6台自动技审服务器负责对进入主二级存储系统的节目素材文件进行自动技审。

配置2台文件迁移管理服务器提供对节目素材管理任务的统一分发和管理，执行节目素材管理任务，驱动2台文件迁移执行服务器执行播出网内节目素材文件的同步迁移任务，提供播出网内节目素材拷贝、镜像、删除、自动技审等策略，并依据策略生成各种任务。

配置2台文件迁移执行服务器负责执行播出网内节目素材文件的同步迁移任务。

播出数据传输网的4台千兆交换机采取两两堆叠使用，播出控制数据网的2台百兆交换机也采取了冗余备份工作方式。

三。数据库冗余备份

配置主备2台数据库服务器，负责存储与管理除MXF视音频文件之外的节目素材元数据文件、节目单、系统配置数据、系统操作数据、用户及其权限信息、操作日志等数据，高标清播控系统共用数据库，便于实现节目共享。

正常情况下，主备数据库服务器同时运行，播控系统内所有应用程序的配置文件均指向主数据库服务器，数据库实时数据只往主数据库服务器写，主备数据库服务器之间利用soL Sever 2008的“快照分发”功能，在每天空闲时段，主数据库服务器定时每天2次自动向备数据库服务器做快照分发方式的数据镜像，定期保证主备数据库数据同步。当主数据库服务器出现故障时，可以通过手动更改编单、上载、播控等工作站以及功能器应用程序的配置文件，使其指向备数据库服务器。

由于数据库备份动作本身也占用数据库服务器一定的系统资源，所以数据库本地备份动作不能过于频繁，我们采取在每天空闲时段，主数据库服务器每天1次定时自动进行本地完整备份，每天2次定时自动进行本地差异备份。备数据库服务器每天1次定时自动进行本地完整备份，不进行本地差异备份。

主数据库服务器自动保存主数据库10+1天之内的备份数据文件，备数据库服务器自动保存备数据库5+1天之内的备份数据文件。主备数据库服务器能够自动清除过期的备份数据文件，确保数据库服务器的硬盘空间能够有效地滚动利用。

主数据库服务器能够自动清除过期的日志、编单数据、段落包数据等，只动态保留60天的日志、编单数据、段落包数据，这样确保数据库中上述日志和数据不至于太过庞大，从而保证数据库服务器能够提供足够高的服务响应效率。

四。二级存储冗余备份

在全台网环境下，播出二级存储不仅是播出视频服务器在线存储的近线扩展，而且是播控系统与相关业务系统互联的备播缓冲存储体，还是备播与播出业务流程中节目素材文件待播存储、整备迁移、自动技审、软审、重播归档的核心设备。我台高清频道播控系统与标清频道播控系统共用了主备两套二级存储系统，非编制作网、媒资网、广告包装网的备播成片素材文件通过全台网主干平台的安全通道先迁移到主二级存储系统，然后再迁移到高标清主、备、第2备视频服务器中待播和备二级存储系统中镜像，这样就将自动技审、软审等业务与视频服务器隔离，避免相关业务系统与视频服务器在线存储体进行直接连接和直接操作，从而提高了播控系统安全性和灵活性。

1.EMC Isilon NAS存储系统

主二级存储系统采用EMC Isilon X200集群式NAS存储系统，具有4个存储节点，基于分布式操作系统OneFS创建了一个智能跨越所有节点的单一文件系统，对外提供NAS存储服务。每个存储节点配有12块1TB的SATA硬盘，集群物理容量为48TB，采用“N+2：1”节点级容错方案，有效存储容量为43TB，集群实测混合读写带宽≥400MB/s。

Isilon X200集群式存储网络中4个存储节点地位平等，每个存储节点上4个千兆以太网端口以聚合方式直连主备核心交换机，每个节点有自己独立的IP，对外虚拟出一个智能连接IP。集群内部4个节点之间通过2台8端口InfiniBand交换机互联。

App NAS存储系统

备二级存储系统采用l套NetApp FAS3220 NAS存储系统，配置双控制器，24块3TB的SATA盘，12个千兆网口，支持多GbE口绑定。该NAS存储系统配置成单个逻辑卷，物理容量为72TB，有效存储容量为42TB，实测混合读写带宽≥400MB/s。

NetApp FAS3220采用RAID-DP双奇偶校验容错技术，每个RAID中配有2块校验盘，在一个RAID中支持任意位置2块硬盘同时故障，在盘箱配置2块HotSpare热备盘的情况下，支持任意位置4块硬盘同时故障，有效提升了存储可用性和数据安全性。

五.视频服务器冗余备份

1.标清主备视频服务器

配置一主两备3台Omneon MediaDeck标清视频服务器主机，其中2台作为主备播出视频服务器使用，共提供4个频道主备播出通道、2个播前审看通道、2个半双工应急上载兼上载审看通道。第3台作为应急备份视频服务器使用，提供1个机动备播通道、1个播前审看通道、1个半双工应急上载兼上载审看通道。

每台MediaDeck内置存储采用500GB企业级SATA热插拔硬盘，6+2=8块硬盘组成双奇偶校验RAID6冗余容错硬盘阵列，有效存储容量3TB，硬盘阵列具有双控制器，支持2块硬盘同时故障，每台Mediadeck提供30MB/s有效FTP带宽。

2.高清主备视频服务器

配置主备2台Omneon Mediadeck7000高标清兼容视频服务器，共提供2个频道（现只用1个频道）主备播出通道、2个播前审看通道等。Me cliad ec k7000的电源、风扇、硬盘等均为冗余热备份热插拔，采用4块企业级2TB SATAII硬盘组成3+1 RAID3冗余阵列，有效存储容量6TB，每台Mediadeck7000提供90MB/s有效FTP带宽。

配置异构的第3台（第2备）软解码高清视频服务器，有效存储容量5.33TB、有效FTP带宽20MB/s。

3.多种播出方式

配置8台专业光盘放像机用于4个标清频道应急播出，标清播控系统可以灵活地实现“硬盘+专业光盘”混合播出、“全硬盘”播出、“全专业光盘”播出等多种播出方式，实现了专业光盘放像机与视频服务器在线互为备份和并行工作。

配置2台P2卡放像机用于1个高清频道应急播出，高清播控系统可以灵活地实现“硬盘+P2卡”混合播出、“全硬盘”播出、“全P2卡”播出等多种播出方式，实现了P2卡放像机与视频服务器在线互为备份和并行工作。

六.播控工作站冗余备份

1.标清频道播出控制方式

每个标清频道配置主备2台播控工作站，通过播控软件和RS-422倒换器实现主从冗余和同步播控，自动控制相应的主备标清视频服务器解码通道、主备应急播出专业光盘放像机、主备标清切换台等播出设备依据节目单自动完成帧精度主备同步播出与切换。

2.高清频道播出控制方式

高清频道配置主、备、第2备共3台播控工作站，主备播控工作站通过播控软件和RS-422倒换器实现主从冗余和同步播控，自动控制主备高清视频服务器解码通道、主备应急播出高清P2放像机、主备高清SDI 16×2切换器、主备高清键混器等播出设备依据节目单自动完成帧精度主备同步播出与切换。第2备播控工作站专门用于控制第2备高清视频服务器实现第2备同步播出。

3.播控软件冗余备份措施

播出控制软件界面清晰、简单、实用，备份手段和手动应急处理措施完备，可对节目单进行间隙和超越等时间逻辑检查，可对视频服务器中待播节目素材和受控设备状态、直播线路信号是否已备妥就绪进行实时自动检测并显示，异常时可进行声光报警。

播控工作站正常情况下从数据库调取、追加（加载）节目单到本地并保存，可对在播节目单进行在线修改，可插入、删除节目素材。在数据库服务器发生故障或紧急情况下，可以直接在播控程序中在线编辑节目单，还可以通过文件导入节目单。主备数据库同时发生故障或网络瘫痪时，不影响已加载到本地的节目单正常播出。

七.切换设备冗余备份

1.标清主备播出切换台

标清主备播出切换台均选择Miranda NV5128机箱，每个频道主备播出切换台共用l块控制面板。4个频道主备播出通道选择了8块标清播出处理卡，每个播出处理卡具备独立的交叉点模块。将4个频道4路备播出处理卡的PGM/SDI输出接入对应的4路主播出处理卡的Bypass控制开关的EMG In（应急输入），让4路主播出处理卡的Bypass控制开关担当为4个无源的2×1SDI切换开关。第5个标清频道主路采取1只Harris16×2 SDI净静切换器、备路采取标清总控矩阵的1路输出母线实现主备冗余备份方式工作。

2.高清主备播出切换器

高清主备播出切换的HD-SDI信号链路配置主备2只Miranda 16×2HD-SDI净静切换器等设备，采取高标清同播画面分别叠加台标、字幕，主备16×2高清净静切换器输出的主备HD-SDI净信号在用于高清频道播出时，先分别经过主备高清响度控制器再输出给主备高清键混器，高清字幕和台标信号经过高清视分后接入主备高清键混器。主备HDSDI净信号还通过主备2只Mirancla下变换器板卡下变换为标清SDI信号后，送同播的标清频道播控系统作为外来线路信号源，用于同播的标清频道播出。

配置l台两路HD-SDI信号一致性检测与报警服务器，对高清主备播出通道末级PGM/HD-SDI信号的视音频技术指标进行实时分析，对两路HD-SDI信号的一致性实现客观、严格、灵敏、智能的比对检测，对因人为误操作或通道故障导致的主备路播出信号的不一致情况自动发现、快速报警，提醒人工及时响应、及时定位故障、及时进行应急处理，在极短时间内利用二选一开关，切换正确的那一路信号，避免发生播出事故，减轻播控值机人员工作压力。

八。结语

以上从备播流程冗余备份、功能器冗余备份、数据库冗余备份、二级存储冗余备份、视频服务器冗余备份、播控工作站冗余备份、切换设备冗余备份等方面，总结和介绍的扬州电视台面向全台网的高标清同播播控系统冗余备份技术应用情况，希望能够给兄弟电视台技术同行带来启发。