硬盤播出系統(tǒng)的構(gòu)建及實(shí)用中問(wèn)題的解決方案

簡(jiǎn)世江

（海南廣播電視總臺(tái) 電視技術(shù)播控部，海南 ?？?570206）

海南廣播電視總臺(tái)于2004年底就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全硬盤播出，但隨著臺(tái)內(nèi)事業(yè)的不斷發(fā)展，原來(lái)的硬盤播出系統(tǒng)已不能滿足各頻道的播出需求。因此，在2009年初，重新引進(jìn)一套硬盤播出系統(tǒng)，并于2010年6月開始，在確保安全播出的前提下，逐步對(duì)臺(tái)內(nèi)5個(gè)地面頻道的硬盤播出系統(tǒng)進(jìn)行新舊硬盤播出系統(tǒng)的替換及改造工作，整個(gè)改造過(guò)程歷時(shí)2個(gè)多月，終于在2010年國(guó)慶節(jié)前完成整個(gè)播出系統(tǒng)的新舊替換及改造工作。

1 硬盤播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮

電視播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)能適應(yīng)5年以上的節(jié)目制作、播出發(fā)展規(guī)劃，能滿足信號(hào)調(diào)度、多頻道節(jié)目播出等各方面的應(yīng)用，并確保系統(tǒng)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)留有擴(kuò)充的余地。因此，為了達(dá)到以上要求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在以下幾個(gè)方面都做了充分考慮：

1）先進(jìn)性。系統(tǒng)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字電視技術(shù)和大容量硬盤存儲(chǔ)技術(shù)。

2）開放性和標(biāo)準(zhǔn)化。系統(tǒng)提供開放式和標(biāo)準(zhǔn)化接口，能和全臺(tái)互聯(lián)平臺(tái)、演播、制作、媒資系統(tǒng)友好連接。

3）可擴(kuò)展升級(jí)性。系統(tǒng)有擴(kuò)展通道和磁盤存儲(chǔ)容量的空間，適當(dāng)考慮系統(tǒng)與未來(lái)增加播出頻道的升級(jí)和改造問(wèn)題[1－2]。

4）安全、可靠和穩(wěn)定性。系統(tǒng)的軟硬件都必須長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，具有完善的硬件熱備份、自動(dòng)的數(shù)據(jù)熱備份和信號(hào)熱備份，系統(tǒng)無(wú)單一崩潰點(diǎn)，具有較完備的應(yīng)急安全措施。

5）安全管理。系統(tǒng)既要保證信息資源的充分共享，又要保證系統(tǒng)內(nèi)的信息安全。

6）易操作易維護(hù)性。播控軟件的界面要簡(jiǎn)潔明了，易學(xué)易用。系統(tǒng)總體布局，硬件設(shè)備的連接科學(xué)、合理，工藝規(guī)范，便于維護(hù)。

經(jīng)過(guò)以上多方面的比較，最終選擇了大洋硬盤播出系統(tǒng)。大洋硬盤播出系統(tǒng)包含5個(gè)標(biāo)清頻道和1個(gè)高清頻道，建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上，是一個(gè)集視音頻節(jié)目上載、審核、播出、管理等功能于一體，與周邊系統(tǒng)集成后具備與臺(tái)內(nèi)新聞網(wǎng)、制作網(wǎng)、媒資系統(tǒng)等直接連接的完整數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)。

2 硬盤播出系統(tǒng)組成及工作流程

大洋硬盤播出系統(tǒng)主要由12臺(tái)播出工作站、5臺(tái)K2上載審片工作站，6臺(tái)VIPS上載服務(wù)器、5臺(tái)編單工作站、6臺(tái)K2視頻服務(wù)器，主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、主備MDC服務(wù)器和二級(jí)存儲(chǔ)體等組成。其中2臺(tái)K2視頻服務(wù)器用于CH1～CH4頻道的播出視頻服務(wù)器，2臺(tái)用于新聞?lì)l道及以后高清頻道播出視頻服務(wù)器，2臺(tái)用于K2上載服務(wù)器。系統(tǒng)流程圖見圖1。

系統(tǒng)采用12 Mbit/s的碼流作為標(biāo)清頻道播出碼流；播出視頻服務(wù)器有效容量為1.2 Tbyte，約可存儲(chǔ)220 h的標(biāo)清電視節(jié)目，二級(jí)儲(chǔ)存有效總?cè)萘繛?0 Tbyte，約可存儲(chǔ)大于3000 h的標(biāo)清電視節(jié)目。整個(gè)硬盤播出系統(tǒng)主要由播出控制模塊、上載審片模塊、節(jié)目單編排模塊、近線存儲(chǔ)體（二級(jí)存儲(chǔ)）模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)模塊、MDC服務(wù)模塊和其他服務(wù)模塊組成。

系統(tǒng)工作流程如圖2所示。編單人員將節(jié)目單編排好后，保存節(jié)目單同時(shí)通知上載，上載人員根據(jù)節(jié)目單編排提取要上載的節(jié)目，完成節(jié)目上載；相關(guān)人員對(duì)節(jié)目進(jìn)行打點(diǎn)審片，然后將節(jié)目遷移至二級(jí)存儲(chǔ)；系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的遷移策略，將N天范圍內(nèi)的節(jié)目自動(dòng)遷移至播出服務(wù)器，本臺(tái)根據(jù)服務(wù)器的存儲(chǔ)容量及實(shí)際應(yīng)用情況將遷移天數(shù)設(shè)為N=2，即提前將2天內(nèi)要播的節(jié)目遷移至播出服務(wù)器，同時(shí)將前一天的節(jié)目從播出服務(wù)器中刪除，保證播出服務(wù)器內(nèi)的節(jié)目只是2天的內(nèi)容。

2.1 播出控制模塊

播出系統(tǒng)的安全性是整個(gè)播出系統(tǒng)首要考慮的問(wèn)題，本系統(tǒng)播出結(jié)構(gòu)采用播出與上載分離結(jié)構(gòu)，即播出與上載在物理上完全分離，各自使用獨(dú)立的視頻服務(wù)器，上載環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題不會(huì)對(duì)播出環(huán)節(jié)造成任何影響。

1）視頻服務(wù)器

播出視頻服務(wù)器由2臺(tái)Thomson K2標(biāo)清視頻服務(wù)器組成主備播出視頻服務(wù)器。該服務(wù)器采用純硬件編解碼技術(shù)和硬件RAID存儲(chǔ)技術(shù)，同時(shí)配有10塊300 Gbyte的SCSI硬盤用于播出節(jié)目存儲(chǔ)，由于播出視頻服務(wù)器的高安全性要求，RAID方式使用安全性最高的RAID10方式，因此K2視頻服務(wù)器有效存儲(chǔ)容量約為5×300 Gbyte×80%=1.2 Tbyte。

2）播出工作站

系統(tǒng)為每個(gè)頻道都配置了1+1的熱備結(jié)構(gòu)的播出工作站用于播出控制，2個(gè)播出工作站互為主備，播出工作站之間通過(guò)心跳線連接檢測(cè)播出工作站工作狀態(tài)，當(dāng)其中一臺(tái)播出工作站出現(xiàn)問(wèn)題后另一臺(tái)播出工作站則自動(dòng)接管播出控制工作；2個(gè)播出工作站的控制線同時(shí)送至1臺(tái)ECO－422倒換器上由422倒換器二選一輸出。播出工作站還能保存當(dāng)天的節(jié)目單于本地存儲(chǔ)區(qū)，當(dāng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)異?；驍?shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法連接時(shí)，可以調(diào)用本地節(jié)目單播出，對(duì)已遷移至播出服務(wù)器的節(jié)目和各個(gè)受控設(shè)備進(jìn)行控制播出。

2.2 上載審片模塊

上載審片模塊由VIPS上載和K2上載組成。其中VIPS上載采用6臺(tái)大洋公司生產(chǎn)的VIPS－4C－1250HD高清有卡采集工作站組成IPSAN存儲(chǔ)系統(tǒng)。VIPS有卡采集工作站本身帶有700 Gbyte的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具有1個(gè)編碼通道及1個(gè)解碼通道，分別用于素材上載和審片使用，素材上載后直接存儲(chǔ)于本地硬盤并進(jìn)行審核，審核通過(guò)后再傳輸?shù)蕉?jí)存儲(chǔ)中，供播出調(diào)用。

K2上載則由K2視頻服務(wù)器及上載工作站組成，上載工作站通過(guò)422控制線對(duì)K2上載視頻服務(wù)器的編碼口進(jìn)行控制，將上載的素材直接存儲(chǔ)于K2上載視頻服務(wù)器中，并由上載工作站控制服務(wù)器的解碼口進(jìn)行審片，審片通過(guò)后再傳輸?shù)蕉?jí)存儲(chǔ)中，供播出調(diào)用，而上載工作站本身并不存儲(chǔ)素材。

以上兩種上載方式在時(shí)間比較緊張的情況下均可將要播出的節(jié)目直接同步遷移到播出視頻服務(wù)器中供播出使用。

2.3 節(jié)目單編排模塊

節(jié)目單編排模塊主要用于編排系統(tǒng)節(jié)目播出單，節(jié)目單編排模塊由5臺(tái)編單工作站組成，根據(jù)工作的需要這5臺(tái)編單工作站都能獨(dú)立完成節(jié)目單編排、廣告單編排工作及廣告單與節(jié)目單合成工作。

編單工作站支持先編單后上載，也支持先上載再編單的工作方式，對(duì)節(jié)目單中未上載的節(jié)目，可生成上載任務(wù)單并提交給上載工作站。節(jié)目單和廣告單可分別編排，最后再將兩者合成完整的節(jié)目播出單。

2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)模塊

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的心臟，其安全性要求非常高，因此，本臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)模塊由2臺(tái)Dell的Pow?erEdge 2950 III服務(wù)器，系統(tǒng)配置SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，通過(guò)EMC公司的AUTOSTAR軟件，共享數(shù)據(jù)盤，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器之間的主備及數(shù)據(jù)同步工作。主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)連接的網(wǎng)絡(luò)心跳線保持同步，保證主服務(wù)器出現(xiàn)故障后備服務(wù)器可以在很短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)接管工作[3]。正常運(yùn)行時(shí)，SQL數(shù)據(jù)庫(kù)在其中一臺(tái)服務(wù)器上運(yùn)行，另一臺(tái)服務(wù)器處于StandBy狀態(tài)，通過(guò)心跳網(wǎng)絡(luò)偵測(cè)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)是否正常工作。一旦運(yùn)行SQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器發(fā)生軟件或硬件故障，另一臺(tái)服務(wù)器就啟動(dòng)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，保證數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?qū)ν膺M(jìn)行服務(wù)。由于數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)外使用的是唯一虛擬IP地址，因此在主備數(shù)據(jù)庫(kù)切換前后，用戶都使用相同的IP地址訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)用戶來(lái)講，就像數(shù)據(jù)庫(kù)沒有發(fā)生故障一樣。

2.5 二級(jí)存儲(chǔ)體模塊

硬盤播出系統(tǒng)基本架構(gòu)采用的是IPSAN架構(gòu)，架構(gòu)內(nèi)的存儲(chǔ)體由2臺(tái)Dell公司的PS5000磁盤陣列組成。每個(gè)PS5000磁盤陣列都具有雙電源、雙控制器，并配有16塊1 Tbyte的SATA硬盤。由于二級(jí)存儲(chǔ)沒有播出視頻服務(wù)器那么高的安全性要求，因此磁盤陣列采用的是RAID5磁盤冗余策略，同時(shí)16塊SATA硬盤中有2塊為熱備盤，當(dāng)組成磁盤陣列的14塊硬盤中的任何一塊硬盤出現(xiàn)故障時(shí)，2塊熱備盤中的1塊會(huì)自動(dòng)接替故障盤，保證數(shù)據(jù)的安全。2臺(tái)PS5000磁盤陣列組成的存儲(chǔ)體有效容量大約為20 Tbyte。今后如果業(yè)務(wù)發(fā)展，需要擴(kuò)展二級(jí)存儲(chǔ)的容量，可通過(guò)增加PS5000磁盤陣列的方式，很方便地將存儲(chǔ)容量提升上去。由于采用IPSAN結(jié)構(gòu)，2臺(tái)PS5000磁盤陳列通過(guò)千兆網(wǎng)線接入交換機(jī)，并通過(guò)預(yù)先配置好的唯一IP地址，使用MDC服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一管理使用。

2.6 MDC服務(wù)模塊

MDC服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)的核心管理服務(wù)器，它主要是為所有SAN上的服務(wù)器和工作站提供文件的共享服務(wù)，它對(duì)安全性也有很高要求。2臺(tái)Dell的PowerEdge 2950 III服務(wù)器組成主備MDC服務(wù)器正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)相應(yīng)的軟件配置，將二級(jí)存儲(chǔ)20 Tbyte的存儲(chǔ)容量映射為主MDC服務(wù)器的本地盤，其他服務(wù)器級(jí)工作站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)主MDC服務(wù)器就可對(duì)二級(jí)存儲(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。當(dāng)主MDC服務(wù)器故障時(shí)，通過(guò)在備MDC服務(wù)器手動(dòng)簡(jiǎn)單設(shè)置，就可將二級(jí)存儲(chǔ)體映射為它的本地硬盤，供其他服務(wù)器和工作站使用。

2.7 其他服務(wù)模塊

硬盤播出系統(tǒng)為了完成系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)功能，還需要運(yùn)行多個(gè)服務(wù)，如同步遷移服務(wù)、時(shí)鐘服務(wù)等。

1）同步遷移服務(wù)器，它主要負(fù)責(zé)2個(gè)方面的工作：（1）二級(jí)存儲(chǔ)體內(nèi)或上載存儲(chǔ)體內(nèi)的節(jié)目遷移到在線存儲(chǔ)體（播出視頻服務(wù)器）中，供播出使用；（2）在線存儲(chǔ)體內(nèi)或上載存儲(chǔ)體內(nèi)的節(jié)目數(shù)據(jù)遷移到二級(jí)存儲(chǔ)體內(nèi)。本系統(tǒng)的同步遷移服務(wù)由運(yùn)行在主MDC服務(wù)器上的服務(wù)端程序和運(yùn)行在主備MDC服務(wù)器上的客戶端程序組成。

2）時(shí)鐘服務(wù)器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為整個(gè)硬盤播出系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)鐘服務(wù)。本系統(tǒng)的時(shí)鐘服務(wù)安裝在主數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，由串口小精靈程序讀取GPS時(shí)鐘信號(hào)后，通過(guò)時(shí)鐘服務(wù)程序發(fā)散到各個(gè)服務(wù)器和工作站中作為各設(shè)備的時(shí)間基準(zhǔn)，保證整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)時(shí)鐘始終是一致的。

3 實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案

大洋硬盤播出系統(tǒng)應(yīng)用到現(xiàn)在已經(jīng)差不多快一年了，在這一年中，大洋硬盤播出系統(tǒng)給工作帶來(lái)了很大的便利，但在使用過(guò)程中也遇上了不少問(wèn)題，通過(guò)咨詢廠家及電視臺(tái)技術(shù)員的努力，使問(wèn)題得到了很好的解決。

1）同步遷移服務(wù)頻繁出錯(cuò)。系統(tǒng)剛開始投入使用不久，素材在同步遷移時(shí)頻繁出錯(cuò)，檢查發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題是由于數(shù)據(jù)庫(kù)素材查詢超時(shí)引起的。當(dāng)時(shí)一直以為這個(gè)現(xiàn)象是數(shù)據(jù)庫(kù)本身的問(wèn)題，但后來(lái)檢查同步遷移策略時(shí)發(fā)現(xiàn)在策略里少加了一個(gè)遷移條件，即素材的所屬頻道造成數(shù)據(jù)庫(kù)查詢超時(shí)。加上該條件后再也沒有出現(xiàn)同步遷移出錯(cuò)的現(xiàn)象。

2）節(jié)目播出時(shí)偶爾出現(xiàn)夾黑現(xiàn)象。開始以為是上載節(jié)目源的問(wèn)題，但檢查上載節(jié)目源都是正常的，同時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問(wèn)題的素材都是在K2上載工作站上上載的。檢查K2視頻服務(wù)器的日志發(fā)現(xiàn)，在問(wèn)題素材上載的時(shí)間段內(nèi)有自動(dòng)往素材文件填入黑場(chǎng)的提示。經(jīng)詢問(wèn)，廠家技術(shù)員解釋為在直接通過(guò)K2解碼口通道審片時(shí)，如果有拖動(dòng)素材的動(dòng)作，會(huì)突發(fā)大量數(shù)據(jù)而耗盡K2內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸帶寬，這時(shí)如果有素材在上載，K2就會(huì)自動(dòng)往素材文件里填黑場(chǎng)信號(hào)。因此，規(guī)定在K2上載站上必須使用文件審片模式審片，即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)文件方式審片，這個(gè)問(wèn)題也得以解決。

3）ECO－422倒換器主備指示燈閃爍。用于主備播控機(jī)控制倒換的422倒換器出現(xiàn)主備指示燈閃爍的故障，倒換到備播控機(jī)時(shí)，無(wú)任何異常，備播控機(jī)可正?？刂圃O(shè)備。開始時(shí)判斷是422倒換器故障，換了一個(gè)新的422倒換器故障依舊，所以懷疑是接在422倒換器的GPI觸發(fā)線接觸不好導(dǎo)致的。拆開GPI接線頭檢查發(fā)現(xiàn)果然是有2根GPI線碰在一起，將其重新梳理好，開機(jī)后恢復(fù)正常。

4）VIPS上載服務(wù)器不定期出現(xiàn)“服務(wù)器端口錯(cuò)誤”的提示。該錯(cuò)誤提示出現(xiàn)時(shí)常在上載審片人員準(zhǔn)備進(jìn)行審片操作時(shí)出現(xiàn)，這時(shí)就必須重啟VIPS上載服務(wù)器才能解決，隨后發(fā)現(xiàn)該錯(cuò)誤產(chǎn)生時(shí)VIPS上載服務(wù)器的“VIP?SPLUS”服務(wù)處于停止?fàn)顟B(tài)，重啟該服務(wù)就可正常工作，但該服務(wù)什么情況下才會(huì)停止卻沒有頭緒。通過(guò)反復(fù)操作審片動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)只要審片動(dòng)作接近30次，該服務(wù)就會(huì)自動(dòng)停止，屬于該設(shè)備的硬傷。因此，采取在每臺(tái)VIPS上載服務(wù)器編寫一個(gè)讓該服務(wù)手動(dòng)停止并手動(dòng)啟動(dòng)的批處理文件，規(guī)定交接時(shí)必須運(yùn)行該文件，避免該錯(cuò)誤在上載審片人員操作時(shí)出現(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

海南廣播電視總臺(tái)的硬盤播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備規(guī)范完全符合高、標(biāo)清數(shù)字電視廣播規(guī)范，在滿足電視播出的實(shí)際使用需求的同時(shí)，將系統(tǒng)安全性放在第一位。系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中雖然出現(xiàn)一些問(wèn)題，但都采取了有效措施，問(wèn)題得到解決。系統(tǒng)還具備以后的頻道擴(kuò)展需求，同時(shí)也具備與全臺(tái)網(wǎng)互聯(lián)的條件，為下一步全臺(tái)網(wǎng)的互聯(lián)做好了準(zhǔn)備。

[1]中型電視臺(tái)數(shù)字硬盤播出系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型[J].電視技術(shù)，2007，31（3）：68－69.

[2]段永良，周洪萍，蔡莉莉.硬盤播出系統(tǒng)在高校實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2011，35（24）：67－71.

[3]陳勵(lì).山東電視臺(tái)新聞資訊中心網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2008.