硬盘播出层次化安全部署

■梁飞龙

传统的硬盘播出采用的是主备镜像备份，这在主备视频服务器运行良好时，具有一定的安全性。但随着视频服务器老化，会导致各种不可控的故障出现，例如硬盘故障频率高、操作系统崩溃、播出通道经常静帧等。针对此类问题，广西电视台对播出系统多个环节做了层次化的部署，使系统具备第三路热备份硬盘通道，根据最新节目单播出节目，在故障发生时，更具有择优切换播出功能，从而大大增强了播出安全性。

图1 视频服务器部署示意图

广西电视台硬盘播出层次化安全部署是针对主备镜像系统的固有缺点而做的具有更高安全性的部署。我们在主备服务器之外，部署了第二备视频服务器，播出控制独立于主备控制，自动侦测主播控机的节目单改动，及时保存最新的节目单，并通过心跳线检测视频服务器的硬件故障，素材传输则采用互相堆叠的带光纤模块的千兆交换机，以迁移服务器群作跟踪管理，迅速地将主备服务器的素材同步到第二备视频服务器。最后在系统通道末端部署SDI 信号层次的声像检测和自动择优切换。

一、第二备份视频服务器部署

1.视频服务器硬件异构

广西电视台目前24 小时不间断播出卫视、综艺、都市、资讯、乐思购、影视、公共、国际8 个频道的节目，不久将上马高清卫视频道和壮语频道，这样播出系统将承担10 个频道24 小时不间断播出任务，可谓任务繁重，安全播出的压力也很大。因此广西电视台主备镜像硬盘播出服务器采用了Omneon 服务器组成存储区域网络结构（即SAN 结构）。Omneon 服务器价格昂贵，性能极其稳定，扩展性好，维护也简单。但是如果第二备份视频服务器也采用Omneon 服务器部署，将需支出大量的资金，而且结构上轻重不分，造成资源浪费。因此，我们针对各频道播出的影响力、重要性，部署不同的国内外视频服务器以形成梯次搭配，在满足需求的同时，也节约成本。

经过对多种视频服务器性能价格的详细比较，我们决定利用哈里斯NX3601 服务器部署于高清卫视和标清卫视的第二备份播出，两部国产的大洋磐石视频服务器（Vips）则部署于综艺、都市、资讯、乐思购、影视、公共、国际、壮语频道的第二备份播出，从而形成梯次搭配、主次分明的第二备份硬盘播出。

视频服务器通道的部署如图1所示。

多种服务器共同部署，通过相同MXF 文件封装格式进行兼容整合，同步播出相同的硬盘信号，从而具备了主备之外，第三路硬盘播出的能力，能在主备出现故障的时候马上切换第三路，大大增强了播出的安全性。

2.视频服务器操作系统兼容

图2 迁移服务器群跟踪管理各存储体间的传输任务

播出服务器上，我们不但部署不同品牌、不同编解码硬件通道的服务器保障播出硬件对各种文件格式的兼容，更是在各类视频服务器中部署不同的操作系统。操作系统层次的安全性方面，如果所有的播出服务器都使用相同的操作系统，当计算机病毒入侵且发生作用时，则所有的服务器都会受到影响，甚至无法播出。而广西电视台主备镜像播出的服务器Omneon 采用了Omneon 公司为其服务器专门开发的专用操作系统，哈里斯NX3601服务器则采用了服务器领域常用安全性较高的Unix 操作系统，大洋磐石服务器Vips 则采用了64位windowsXP 操作系统。三个操作系统都是基于不同的文件系统，由于计算机病毒也是文件系统内的文件，通常只能对一个文件系统产生破坏作用，即使传染到了别的文件系统也发生不了作用，因此几种服务器在操作系统间的异构，增强了播出服务器对计算机病毒的防御能力。

二、播出控制层面的安全部署

1.自动侦测节目更新的独立播出控制减低对网络的依赖性

为了更深层次地实现安全部署，我台采用的播出控制能够跟随主备播控机播出，但控制方式相对于主备播控机，具有独立性。它在播控软件中集成了节目单更新侦测功能的软件模块，指向某IP 地址的播控主机，主动侦听该主机节目单更改时发出的更新信号和确认信号，一旦该播控主机节目单确认有修改，马上可以同步更新节目单。播控人员对节目单修改完毕确认后，播控机自动保存最新的节目单到本地。因此，当主、备播控机均发生故障，或者系统网络业已崩溃，根本连不上数据库服务器的情况下，控制第三路硬盘播出的播控机仍旧能读取本地保存的最新节目单进行长时间脱机播出，减低了系统对网络的依赖性，同时为修复故障争取较长的时间。

2.硬件故障检测多级切换

播出控制除了能侦测指定播控主机的节目单更新外，处于主控状态的播控机能够利用冗余的控制线，检测硬盘服务器的运行状态，当服务器发生故障无法连接，则会发出告警。同时能够按照在软件里预先设定的主硬盘、备硬盘、第二备硬盘、垫片等多级切换，自动切换到正常的信号源。最大限度地减少通过播控人员的巡检去发现故障的几率，并能有效减少播出事故的发生。

3.集中式控制

在保证主备硬盘播出通道是交互式完全冗余备份控制方式的同时，针对第二备份硬盘通道，我们采用一台播控机控制多个频道的集中式控制，每个频道的控制采用跟随播出与主备播出控制机同步，在节省设备投资的同时，又不增加人员工作量，具有自动化程度高的特点。

三、传输层次部署迁移服务器群

播出系统在备播和分控的各个存储体之间素材传输是播出安全的核心环节之一，保证高效畅通的传输，是实现系统文件审片、通道审片、安全播出功能的必需要素。

多个频道的播出素材是海量数据，为保证传输的实时与安全，通常采用的是双FC 冗余传输通道，利用策略服务器驱动任务的传输，传输任务在传输时的各种信息有限，无法知道任务生成同时是否已经提交、是否处理、传输路径、预播时间、完成时间等。在故障出现的时候，播控人员缺乏必要的信息去做出及时合适的应急措施。

为了跟踪和管理每一个传输任务，获取更为丰富的素材传输信息，实现无单溃点、多路径，又具备任务跟踪式的同步传输，广西电视台在传输网络中部署了迁移服务器群。如图2 所示。

由图2 可知，传输网络主体由带光纤模块的千兆以太交换机组网，光纤链路保证了上载服务器、二级存储、播出服务器、广告存储之间的高速传输。

千兆以太交换机间用堆叠线串联，保证了传输带宽不会因为跨交换机的传输而大幅降低，因此可以充分利用以太网实现主备服务器传输节目素材到二备服务器，而不必要利用光纤传输，节省了设备投资。

播出系统有多种存储体，由于播出任务的需要，各存储体之间需要迅速传输节目素材，所有的传输任务由策略服务器驱动生成并递交给数据库，而迁移服务器群的管理机则到数据库去读取任务，然后分发给各执行主机。

迁移服务器接受任务后则负责跟踪管理此任务，将节目素材从源存储体读到本机内存，并复制到目标存储去。还提供该任务的预播时间、处理开始时间、完成进度、传输路径、完成时间等信息，将所有传输任务集中管理，便于播控人员的应急和日后的任务查询等。迁移服务器对具体任务的跟踪汇总到管理机的界面如图3 所示。

如果正在跟踪处理某一任务的迁移服务器发生故障，管理机则会立即将该任务派发到另一较为空闲迁移服务器。即使管理机发生故障，备用的管理机也能很快接管，进行任务的管理派发。

因此，整个迁移服务器群形成了具有跟踪管理功能的传输中介，具备无单溃点、多路径传输、均衡负载、全域跟踪管理、充分利用双网传输特性的特点，很好地完成整个播出系统各存储体的同步传输任务。

四、播出通道部署SDI 信号层面声像检测和择优切换功能

图3 传输任务跟踪界面

播出控制层次，广西电视台部署了利用播控机心跳检测机制检测视频服务器的硬件故障，通过RS422线控制切换台切换既定的主、备、第二备、垫片信号。为了进一步加强到对播出画面内容安全应急部署，我们在主、备、第二备每个播出通道部署了JF 数字监测盒，从SDI 物理电平信号层面上去分析画面内容，对播出中的黑场、彩场、彩条、静帧、音频中断或音频劣播等具有告警、记录的功能，并能利用信号源择优电路判断哪一路是优质信号源，通过RS422 控制线发出切换指令，切换到优质内容的节目信号，令系统具有更高层次的安全级别。

五、总 结

通过多种国内外视频服务器硬件存储和通道设置的整合、操作系统异构、播出控制最自动侦测指定主机节目单更改、多路径任务跟踪式同步传输、自动择优切换等各个层次的针对性部署，本项目相比于传统的主备镜像播出，具备了第三路热备份的硬盘播出，播控人员对播出的控制方式弹性又灵活，播出任务从建立到删除整个时间域的属性信息丰富，为播控人员更好地掌控系统的运行提供了更多的渠道，在易于维护的同时，又保持了良好的可扩展性，为日后的进一步升级打下基础。

硬盘播出层次化安全部署整个项目的提出、制定、建设、测试、应用、优化，均由一线技术人员完成，有较高的自主性和适用性。整个项目系统在我台运行期间，稳定性高，安全可靠，集中管理程度高，易于维护，克服了传统主备镜像备份的一些缺点，大大提高了硬盘播出的安全性，较好地实现了设计实施的目标和需求，具有良好的社会效益和经济效益。