郭偉強

（烏魯木齊電視臺 播控部，新疆 烏魯木齊 830092）

廣播電視播出平臺是電視臺的生命線，要建立一套完備的播控平臺，不僅需要先進的技術設備支持，更需要合理的設計。如何在有限的資金范圍內，建立一套穩(wěn)定、高質量的系統(tǒng)，就需要對每個環(huán)節(jié)都要進行細致的思考，這樣才能建設高效、穩(wěn)定的播出系統(tǒng)，包括整體的穩(wěn)定性、異構兼容性、維護的簡易程度、整個系統(tǒng)的安全體系等。在硬盤播出系統(tǒng)中，只有發(fā)揮各個技術的特點，才能更加有效地提高播出系統(tǒng)的安全性，做好安全播出工作。

1 播控平臺中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全設計

數(shù)據(jù)庫技術是播控系統(tǒng)的一個核心，它的安全性直接影響到整個平臺的安全性，數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障對于客戶端的訪問是非常致命的，直接影響到安全播出。經(jīng)常會出現(xiàn)的故障有服務器斷電、數(shù)據(jù)庫報錯、關鍵操作系統(tǒng)程序故障、網(wǎng)絡資源故障、人為錯誤等。如果出現(xiàn)故障必須在短時間內解決，否則就會影響安全播出，因此做好數(shù)據(jù)庫的安全保障工作，不僅需要工作人員過硬的技術基礎，更需要高安全性技術架構。

安全備份技術是數(shù)據(jù)庫一個比較關鍵的技術。數(shù)據(jù)庫存儲著整個播控系統(tǒng)的配置文件、所有的操作日志信息、節(jié)目素材信息、各頻道的節(jié)目單信息等，對整個系統(tǒng)重要性顯而易見。這些信息對于通常的播出系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫而言，是比較小型的，數(shù)據(jù)量并不大，但由于廣播電視播出的性質，對數(shù)據(jù)庫的安全可靠性的需求極高。在硬件方面，安全性的保證策略主要采用比較傳統(tǒng)的雙機熱備方式。雙機熱備由備用的服務器解決了在主服務器故障時服務中斷的問題[1]，如圖1所示，主要采用設備的冗余備份。

有些電視臺主備數(shù)據(jù)庫之間的同步技術主要采用SQL SERVER自身的分發(fā)訂閱機制進行同步，也就是對數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫對象進行復制和分發(fā)并進行同步以確保其一致性。這種方式是目前中小型電視臺所采用的，因為其成本比較低，構建簡單，配置維護相對簡單。

數(shù)據(jù)庫的訂閱分發(fā)技術是提供數(shù)據(jù)的集成和交換，其機制是在一種網(wǎng)絡環(huán)境下，在不同資源之間實現(xiàn)信息動態(tài)交換的一種信息共享。在播控系統(tǒng)中可以實現(xiàn)將主數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)向備數(shù)據(jù)庫發(fā)布，主備數(shù)據(jù)庫之間包括發(fā)送和接收訂閱請求、自動獲取變化數(shù)據(jù)、分發(fā)備數(shù)據(jù)庫訂閱的內容，訂閱分發(fā)技術可以確保主備數(shù)據(jù)庫自動同步更新，從而保障兩臺數(shù)據(jù)庫的一致性。圖2比較直觀地描述了這種技術的數(shù)據(jù)流向。

上述的數(shù)據(jù)庫的安全保障是利用SQL SERVER復制技術，雖然能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的復制，但對于電視播出系統(tǒng)來說，存在著一些不足：1）這種備份不是真正意義上的實時；2）當主數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題時，無法進行比較直觀的實時檢測報警，提供自動倒換；3）由于只是相對意義上的同步，不是實時備份，當一個數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題時，可能無法恢復到最新狀態(tài)。

考慮到以上數(shù)據(jù)庫備份的實際因素，硬盤播出系統(tǒng)的安全性是首要保障，因此采用數(shù)據(jù)庫主+備+差異備份的數(shù)據(jù)庫服務器架構，在主備服務器之間采用EMC AutoStart技術實現(xiàn)實時、無差異同步，縮短數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的復原時間，確保整個播出系統(tǒng)的正常運行。EMC AutoStart是一套軟件系統(tǒng)，以“心跳線”支持，它運行在主備數(shù)據(jù)庫之間，實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不間斷的監(jiān)視，如出現(xiàn)故障可按設定進行自動修復和報警，并直觀顯示主備數(shù)據(jù)庫情況。在播出系統(tǒng)中，它最大的特點就是在無人值守的情況下可把各應用服務切換到正常的服務器上。這種機制的故障監(jiān)測、自動修復、靈活倒換及有效的擴展性為播出系統(tǒng)的中數(shù)據(jù)庫的安全性提供了最大的保障。

新疆臺設計采用了EMC AutoStart，實現(xiàn)主備服務器的雙機熱備。這種技術實現(xiàn)首先需要配置符合其運行的安裝環(huán)境，如圖3所示。

從圖中可以看出，這種技術采用了一條實時心跳線，這樣就可以更好地實現(xiàn)實時監(jiān)測，使主備數(shù)據(jù)庫之間真正實現(xiàn)無差異切換。當主數(shù)據(jù)庫服務器遇到意外掉電、服務停止或網(wǎng)絡中斷等情況時，備數(shù)據(jù)庫在這種技術支持下能夠自動接管主機的數(shù)據(jù)庫服務，可以完全實現(xiàn)無人化操作。

AutoStart軟件體系作為最高權限管理者，負責監(jiān)測主備數(shù)據(jù)庫服務器的各項運行參數(shù)，并實時實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使倒換服務器數(shù)據(jù)不間斷。AutoStart各模塊配合其環(huán)境下的控制臺，并透過AutoStart命令中心進行監(jiān)視和管理控制。實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的管理、監(jiān)控和切換，實現(xiàn)高效性管理控制。當出現(xiàn)主數(shù)據(jù)庫故障時，Auto-Start首先監(jiān)測主數(shù)據(jù)服務器的各項參數(shù)指標判斷是否需要進行倒換，如果符合切換條件，首先按順序停止主服務器上的服務，逐步釋放相關數(shù)據(jù)庫資源，并同時做好整個系統(tǒng)的同步，緊接著啟動備數(shù)據(jù)庫相關服務，使其獲得相關資源，開通應用和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡通道，使備數(shù)據(jù)庫為整個播出系統(tǒng)提供相關數(shù)據(jù)服務。同時也可以進行主備數(shù)據(jù)庫之間的人工隨時倒換，只要點擊控制臺上的Relocating選擇鏡像主機就可以實現(xiàn)。這時Auto-Start將陸續(xù)對正確運行中的數(shù)據(jù)庫或出現(xiàn)故障的數(shù)據(jù)庫進行停止操作，完畢后開始啟動逐一備用數(shù)據(jù)庫服務，接替主數(shù)據(jù)庫為整個系統(tǒng)提供服務，保障為整個系統(tǒng)提供不間斷數(shù)據(jù)服務。

2 播控平臺中系統(tǒng)架構的安全性設計

播控中的安全通常體現(xiàn)為：播控機和周邊設備的環(huán)境是否穩(wěn)定，例如溫度和濕度；操作人員的操作是否規(guī)范、準確。首先從節(jié)目素材安全保障和控制安全保障來看如何確保安全。

1）節(jié)目素材的安全保障，采用RAID（磁盤陣列）技術實現(xiàn)，由多組小容量磁盤構成的大存儲，這種存儲在一定設備故障條件下可以保障數(shù)據(jù)不丟失[2]。磁盤陣列技術有軟件、硬件兩種模式。硬件具有更高的性能，而軟件模式更具有實際價值，可以大大降低成本，但缺點是主要依靠CPU，必然會帶來壓力，導致異常狀況的出現(xiàn)。電視臺播出系統(tǒng)主要采用硬件模式來提高可靠性。RAID技術有RAID0～RAID5，也可相互組合，例如RAID0+RAID1。不同技術的校驗信息存儲的方式都不一樣，所采用的硬盤數(shù)量也不同。新疆臺以RAID3為主，如圖4所示，通過一個固定硬盤來存儲校驗信息，其有效總容量是物理總容量減去存儲校驗信息的容量。

2）控制安全保障，也就是播出控制端必須實現(xiàn)對視頻服務器及播出設備的有效、實時、精準的控制。除了設備本身的質量，還要從系統(tǒng)的技術架構來進行確保。以高清播出控制為例，新疆臺高清有2個頻道CH1和CH2，高清視頻服務器有2臺，相互之間互為備份，由各頻道播控機進行遠程操控，同時其播控機也配置2臺互為備份。這樣能有效確保設備在出現(xiàn)故障的情況下，安全播出控制端不受影響。頻道雙機控制系統(tǒng)如圖5所示。

對于系統(tǒng)結構層面的安全性，可從幾個方面體現(xiàn)：硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)的備份，操作流程和應急處理方案。新疆臺系統(tǒng)技術架構均采用切換臺+切換器+應急二選一開關的方式完成主備方式的播出。倒換器實時監(jiān)測主備通路信號情況，達到實時切換。整個設備都是冗余設計。這種簡單、明確的架構方式，能夠使分控操作人員在遇到突發(fā)問題時，快速處理，保證在一項操作不起作用后，能夠快速轉向另一項操作，確保安全播出。

3 系統(tǒng)的實時報警監(jiān)測機制

新疆臺設計有一套全方位設備監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時導入臺內AUTOCAD格式系統(tǒng)設計方案圖進行設備的系統(tǒng)定制化管理。設備監(jiān)控可以涵蓋系統(tǒng)鏈路中的各個部分。監(jiān)控界面如圖6所示。

監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)播出系統(tǒng)網(wǎng)絡連接圖進行網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡端口的監(jiān)控監(jiān)測。因為網(wǎng)絡系統(tǒng)是硬盤播出系統(tǒng)的重要組成部分，網(wǎng)絡交換機的工作狀態(tài)、網(wǎng)絡端口的數(shù)據(jù)流量、網(wǎng)絡連接情況都是監(jiān)控必不可少的環(huán)節(jié)。

在硬盤播出系統(tǒng)正常使用過程中，監(jiān)控設備負責監(jiān)控服務器的素材遷移網(wǎng)絡流量、二級存儲的素材存儲、遷移網(wǎng)絡流量、磁盤容量、存儲水位直觀顯示等。上載工作站的工作情況都可以通過網(wǎng)絡設備、端口的監(jiān)控檢測提供有效的設備工作信息，幫助工作人員實時掌握關鍵設備的工作狀態(tài)。

4 系統(tǒng)安全性測試的指標和方法

針對新疆臺構建的硬盤播出系統(tǒng)，一般有兩方面測試內容：1）對硬件的硬指標測試；2）對播控軟件的軟指標測試。

4.1 硬件指標測試

通常對數(shù)字通道質量進行衡量，要用到幾個重要的測試指標，例如誤碼率、信噪比等[3]。主要測試系統(tǒng)的各關鍵節(jié)點的輸入和輸出，在每個節(jié)點采集數(shù)據(jù)進行分析量化。這樣可以綜合各個設備的性能指標，最終測試整個播出通路中的情況。以對本臺2個通路數(shù)據(jù)采集的節(jié)點的測試為例：

1）標清數(shù)字視頻信號由總控矩陣輸入，經(jīng)總控矩陣、標清數(shù)字視頻分配器、新聞綜合標清頻道主矩陣、切換臺、響度控制器、標清數(shù)字視頻分配器、主2×1數(shù)字切換開關，由主（備）標清數(shù)字視頻分配器輸出。

2）標清數(shù)字視頻信號由標清上載工作站采集/標清視頻服務器輸出。

分析上面節(jié)點中采集的信號數(shù)據(jù)，與源信息進行對比分析，可以得出這個鏈路中信號變化的情況。如果輸出信號質量不達標，可能是鏈路中某個設備對信號有影響，這時就需要查看、調整，保證每個設備的性能指標達到標準。

4.2 軟件指標測試

軟件測試周期如圖7所示。

4.2.1 基本要求測試

主要是檢測軟件是否達到要求的所有功能，每個功能是否符合播出需求。進行功能技術標準測試時，必須充分了解自動播出控制軟件的原理和操作。如果對軟件進行修改，在測試中發(fā)現(xiàn)問題，必須重新測試所有內容。

下面列舉部分模塊所需的測試內容：

1）節(jié)目編輯，包括節(jié)目單編輯、模塊功能。

2）素材查詢模塊，包括素材查詢、素材修改、素材一致性等。

3）播出控制，包括播出方式、播出設備控制能力、自動更新及鎖定節(jié)目單、安全操作提示、主備設備倒換方式等。

4）網(wǎng)管系統(tǒng)，包括頻道配置、素材刪除、用戶管理、節(jié)目內容類型管理等。

5）冗余設備倒換情況，包括主備播出工作站、主備數(shù)據(jù)庫、主備視頻服務器等。

4.2.2 極限性能測試

極限測試的內容有：

1）節(jié)目單測試：對某條節(jié)目進行連續(xù)插入；反復進行節(jié)目單編輯—保存—調取操作，查看是否正確。

2）播出測試：使用軟件上下鍵，再手動在切換臺上進行上下鍵，查看是否正常；在5 s內反復進行觸發(fā)、跳播、保存操作，查看軟件連接狀況；添加最短時間的素材，查看系統(tǒng)最短素材值；測試廣告組進行插播操作，查看軟件是否禁止在廣告段位進行插播；連續(xù)進行“觸發(fā)”、“保持”操作查看服務器同步情況。

以上的測試內容是軟件安全測試的一小部分，要對一個播出軟件的安全性、可靠性、實用性進行完善測試，還要進行很多方面的工作，需要反復修改，最終建立一個安全可靠的播出系統(tǒng)。

5 總結

對于一個全自動化播出系統(tǒng)，影響其安全的因素有很多，例如必須記錄所有操作記錄，控制好系統(tǒng)的CDROM、軟驅、USB等入口，防止任何對系統(tǒng)和軟件的改動，控制人員的操作權限。所以不僅要從宏觀上考慮系統(tǒng)架構的合理性，還要從細節(jié)上考慮運用哪些技術才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

[1] 張琦.雙機熱備，讓業(yè)務永不間斷[J].中國計算機用戶，2006（2）：44.

[2] 王宇明.磁盤陣列存儲技術簡析[J].現(xiàn)代電視技術，2006（7）：54-56.

[3] 尚永林.電視中心系統(tǒng)測試實踐[J].電視技術，2009，33（8）：118-120.