馬媛苑

遼寧廣播電視臺(tái) 遼寧 116000

0 前言

隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，很多傳統(tǒng)的服務(wù)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)施，就廣播電視節(jié)目制作來說，傳統(tǒng)的錄像機(jī)加特技臺(tái)的線性編輯系統(tǒng)已經(jīng)逐步淘汰，非線性編輯網(wǎng)絡(luò)成了主流，在此基礎(chǔ)上媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)、全臺(tái)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)等實(shí)際應(yīng)用也越來越廣。同時(shí)隨著數(shù)字廣播電視的不斷發(fā)展，當(dāng)今的廣播電視播出系統(tǒng)除了傳統(tǒng)播出以外，還增加了許多新媒體元素，如流媒體、短信、手機(jī)電視、IPTV等。當(dāng)前大部分網(wǎng)絡(luò)服務(wù)都是采用中心服務(wù)器的模式，服務(wù)器的高可靠、高可用性是網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，一旦服務(wù)器出現(xiàn)故障，那么所提供的服務(wù)就會(huì)被中斷，影響正常工作，并可能丟失關(guān)鍵數(shù)據(jù)造成嚴(yán)重后果。如何在故障情況下盡快恢復(fù)使用并保證數(shù)據(jù)的安全，已經(jīng)成為一個(gè)日漸突出的問題。

在二十世紀(jì)八九十年代，星期二所有的廣播電視臺(tái)都將停止播放節(jié)目，取而代之的是統(tǒng)一的圓形彩條畫面。因?yàn)槊恐芏?，廣播電視臺(tái)的設(shè)備維護(hù)人員都要對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行全面的檢修，以保證服務(wù)器能在接下來的一周中安全運(yùn)行。而現(xiàn)在，絕大多數(shù)廣播電視臺(tái)都提供了24小時(shí)全天候服務(wù)，這就使得廣播電視臺(tái)的節(jié)目播控系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的安全性要求越來越高。服務(wù)器作為為整個(gè)提供節(jié)目播控服務(wù)的核心，能夠持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行就越來越重要。由于計(jì)算機(jī)軟硬件都不可避免的會(huì)發(fā)生故障，一旦服務(wù)故障導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，不僅會(huì)使系統(tǒng)資料、節(jié)目文件等丟失，而且要恢復(fù)正常工作起碼也要幾小時(shí)、幾天甚至更長的時(shí)間，這樣節(jié)目播出就會(huì)陷入癱瘓。因此，如何有效地保護(hù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，使得業(yè)務(wù)能夠穩(wěn)定運(yùn)行就顯得尤為重要。雙機(jī)熱備技術(shù)就是解決由軟硬件引起的數(shù)據(jù)安全性降低的有效措施。該技術(shù)較為成熟，成本相對(duì)較低，具有安裝維護(hù)簡單、穩(wěn)定可靠、監(jiān)測直觀等優(yōu)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)保障中獲得了廣泛的應(yīng)用。

1 雙機(jī)熱備的概念及實(shí)現(xiàn)模式

所謂雙機(jī)熱備，就是有兩臺(tái)以Active(活動(dòng))與Standby(備用)方式存在的服務(wù)器，它們共同使用一個(gè)共享的存儲(chǔ)設(shè)備。在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)服務(wù)器運(yùn)行，當(dāng)其中運(yùn)行的服務(wù)器出現(xiàn)故障無法立即恢復(fù)時(shí)，另一臺(tái)服務(wù)器自動(dòng)將停機(jī)服務(wù)器的業(yè)務(wù)接管，從而在不需要人工干預(yù)的情況下，保證系統(tǒng)能持續(xù)提供服務(wù)。一般需要一主一備兩臺(tái)機(jī)器，每臺(tái)機(jī)器兩塊網(wǎng)卡，分兩個(gè)不同網(wǎng)段，一塊網(wǎng)卡直接連接兩臺(tái)機(jī)器，也叫心跳線，用來按時(shí)發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)包，以確定主服務(wù)器是否在線，一塊網(wǎng)卡用來連接外網(wǎng)，以提供服務(wù)。配置雙機(jī)時(shí)會(huì)生成一個(gè)虛擬IP，也就是對(duì)外網(wǎng)提供服務(wù)時(shí)終端所用的IP，當(dāng)主服務(wù)器工作時(shí)這個(gè)IP會(huì)在它的上面，當(dāng)主服務(wù)器死機(jī)后，這個(gè)IP會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移到備服務(wù)器上，以保障系統(tǒng)的不間斷性。

雙機(jī)熱備有兩種實(shí)現(xiàn)模式，一種是基于共享的存儲(chǔ)設(shè)備的方式，另一種是純軟件方式。對(duì)于第一種方式來說，由兩臺(tái)服務(wù)器和使用共享的存儲(chǔ)設(shè)備組成，兩臺(tái)服務(wù)器使用的實(shí)際上是同樣的數(shù)據(jù)，并由雙機(jī)或集群軟件統(tǒng)一管理。第二種純軟件的方式，通過鏡像軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在服務(wù)器間的實(shí)時(shí)復(fù)制，如果一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，就能及時(shí)切換到另一臺(tái)服務(wù)器上。

2 雙機(jī)熱備的實(shí)現(xiàn)方式

2.1 商業(yè)化的雙機(jī)熱備軟件的方式

現(xiàn)在市面上有很多雙機(jī)熱備軟件(例如Compaq的Decsafe和IBM的HACMP)都宣稱可以“零”時(shí)間切換，其實(shí)這是無法做到的。從實(shí)際應(yīng)用的效果上來看，所謂的“零”時(shí)間切換只是相對(duì)而言的。一般情況下系統(tǒng)能在1分鐘內(nèi)進(jìn)行主備機(jī)間的切換就已經(jīng)比較理想了。另外，由于商業(yè)化的雙機(jī)備份軟件需要借助共享盤，硬件方面投資很大。

2.2 雙機(jī)冗余工作的方式

在該方式下，主備機(jī)同時(shí)接收數(shù)據(jù)，由主機(jī)對(duì)備機(jī)的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行同步。備機(jī)一旦接替主機(jī)運(yùn)行，可以迅速進(jìn)行“零”時(shí)間切換。但該方式的缺點(diǎn)是一旦系統(tǒng)軟件出現(xiàn)問題，主機(jī)和備機(jī)就會(huì)同時(shí)死機(jī)從而導(dǎo)致系統(tǒng)完全停止工作。

通過對(duì)以上兩種雙機(jī)熱備方式的比較可以看出，雙機(jī)冗余工作方式還是具有較大的優(yōu)越性的。

3 雙機(jī)冗余工作方式的具體實(shí)施

雙機(jī)冗余工作方式是雙機(jī)熱備的最佳方案，但是如何確保數(shù)據(jù)的同步具有較大的工作量和很高的難度。綜合考慮，我們可以使關(guān)鍵的進(jìn)程采用同步工作的方式，而次要進(jìn)程則采用重新初始化的方式進(jìn)行恢復(fù)。

如果要在互連的雙機(jī)熱備系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)“零”時(shí)間切換，那么設(shè)計(jì)將更加復(fù)雜。在這里我們只考慮在一個(gè)具有雙機(jī)熱備的服務(wù)器和雙機(jī)熱備的通訊前置機(jī)的系統(tǒng)中通訊前置機(jī)有發(fā)往服務(wù)器的信息的情況。

首先，服務(wù)器與前置機(jī)間必須互相連接，才能保證當(dāng)任意一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)能夠“零”時(shí)間切換。其次，服務(wù)器與前置機(jī)必須充分的利用不同的信息流。為了保證前置機(jī)切換時(shí)不發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，就需要考慮信息流(a)和(b)的同步和比較，使得當(dāng)發(fā)生切換后主服務(wù)器知道該從什么地方繼續(xù)執(zhí)行。這樣，主備前置機(jī)必須保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，才能保證信息流(a)和(b)的同步。當(dāng)前置機(jī)發(fā)生切換時(shí)，主服務(wù)器可以迅速找出信息流(b)中切換之前已經(jīng)處理過的信息，并繼續(xù)處理后續(xù)的信息。當(dāng)服務(wù)器發(fā)生切換時(shí)，由于主備服務(wù)器同時(shí)接收來自前置機(jī)來的信息，所以系統(tǒng)都將實(shí)現(xiàn)“零”時(shí)間切換。

4 總結(jié)

在一些地方級(jí)的廣播電視臺(tái)無法承擔(dān)商用雙機(jī)熱備軟件巨大成本的實(shí)際情況下，用一般的計(jì)算機(jī)組成雙機(jī)熱備系統(tǒng)并采用雙機(jī)冗余工作方式是較為可行的方案。同時(shí)，考慮不同數(shù)據(jù)同步所需的代價(jià)，對(duì)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)采用實(shí)時(shí)同步，對(duì)復(fù)雜且同步困難的數(shù)據(jù)采用重新初始化后再恢復(fù)的方式是比較理想的。在雙機(jī)熱備系統(tǒng)的相互連接中，邏輯上的交叉連接和發(fā)送數(shù)據(jù)端數(shù)據(jù)的同步是實(shí)現(xiàn)“零”時(shí)間切換的關(guān)鍵。

[1] 張琦.雙機(jī)熱備,讓業(yè)務(wù)永不間斷.2006.

[2] 姜堅(jiān)華.雙機(jī)熱各系統(tǒng)的技術(shù)研究和具體實(shí)現(xiàn)[J].微型電腦應(yīng)用.2004.

[3] 劉志剛.雙機(jī)熱各確保數(shù)據(jù)安全.2004.

[4] 楊斌.淺談雙機(jī)熱備在廣播電視臺(tái)數(shù)據(jù)同步中的應(yīng)用.2011.