葛慧萍 張迎慶 張國(guó)圓 常州廣播電視臺(tái)

虛擬化技術(shù)在融合媒體建設(shè)中的應(yīng)用

葛慧萍 張迎慶 張國(guó)圓 常州廣播電視臺(tái)

本文主要介紹廣電網(wǎng)絡(luò)虛擬化的演進(jìn)，虛擬化技術(shù)在廣電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。重點(diǎn)介紹了常州廣電全媒體融合平臺(tái)下三個(gè)重要虛擬化技術(shù)：虛擬服務(wù)器、虛擬網(wǎng)絡(luò)、虛擬存儲(chǔ)，總結(jié)了虛擬化技術(shù)帶來(lái)的直接效益。最后指出建成帶有“中央廚房”屬性的全媒體資源共享平臺(tái)是廣電網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。

虛擬化 廣電網(wǎng)絡(luò) 融合媒體 存儲(chǔ)

1.廣電虛擬化發(fā)展

1.1 傳統(tǒng)廣電網(wǎng)絡(luò)

在虛擬化技術(shù)應(yīng)用之前，各個(gè)電視臺(tái)需要維護(hù)數(shù)量眾多的各類服務(wù)器，日常管理的壓力較大，成本也相對(duì)較高。傳統(tǒng)非編網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。

1.2 虛擬化廣電網(wǎng)絡(luò)

虛擬化將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，不再受限于物理上的界限，讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合。虛擬化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)符合具有碎片化、海量化、互動(dòng)化等特征的融合媒體制播業(yè)務(wù)的需求。非編網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)虛擬化后使得服務(wù)器數(shù)量明顯減少，在提高資源利用率的同時(shí)大大降低了功耗。虛擬化廣電網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)見圖2。

2.常州廣電全媒體融合平臺(tái)建設(shè)

近年來(lái)虛擬化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等創(chuàng)新技術(shù)廣泛地應(yīng)用于廣電媒體融合發(fā)展過程中，虛擬化、IP化、云化已經(jīng)成為廣電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。2015年開始建設(shè)的常州廣電全媒體融合平臺(tái)就是采用的云架構(gòu)，后臺(tái)實(shí)現(xiàn)全虛擬化。

圖1 傳統(tǒng)非編網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 虛擬化廣電網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

在常州電視臺(tái)的全媒體發(fā)展戰(zhàn)略下，建設(shè)了一個(gè)集團(tuán)層面的全媒體內(nèi)容庫(kù)，對(duì)廣播、電視、網(wǎng)站等媒體的信息線索和自采自編內(nèi)容進(jìn)行充分共享，將視頻、音頻、文稿、圖片、互聯(lián)網(wǎng)、線索等元素進(jìn)行統(tǒng)一匯聚和集中呈現(xiàn)，通過自動(dòng)化聚類和主動(dòng)服務(wù)形式，為集團(tuán)各媒體提供資源檢索和多渠道分發(fā)等功能，滿足資源的高效共享。全媒體融合云平臺(tái)功能框架見圖3。

圖3 全媒體融合云平臺(tái)功能框架

3.建設(shè)目標(biāo)

常州廣電融合平臺(tái)虛擬化建設(shè)的總體目標(biāo)是：通過虛擬化軟件，將硬件資源共享成資源池，按需分配資源，動(dòng)態(tài)調(diào)度資源，以合理利用冗余的硬件資源，節(jié)省服務(wù)器采購(gòu)數(shù)量，保障應(yīng)用運(yùn)行的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的安全性。

通過建設(shè)一套成熟、完善、高效的主機(jī)管理系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有服務(wù)器資源進(jìn)行整合，對(duì)將來(lái)服務(wù)器資源進(jìn)行合理規(guī)劃，提高服務(wù)器整合的效率，大幅度簡(jiǎn)化服務(wù)器群管理的復(fù)雜性，提高整體系統(tǒng)的可用性，同時(shí)明顯減少投資成本，具有很好的技術(shù)領(lǐng)先性和性價(jià)比。

4.虛擬化實(shí)施

4.1 虛擬服務(wù)器

本次項(xiàng)目實(shí)施只購(gòu)買了10臺(tái)高性能機(jī)架服務(wù)器，采用VMware服務(wù)器虛擬化技術(shù)，充分利用、調(diào)配物理服務(wù)器資源，整合了存儲(chǔ)資源，完成了所有系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)的需求。提高了應(yīng)用部署效率，降低了設(shè)備的采購(gòu)成本，同時(shí)也降低了運(yùn)維成本。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可減少數(shù)據(jù)中心整體的資金投入成本，并簡(jiǎn)化管理。

圖4 虛擬化前后對(duì)比

Vmware vsphere虛擬化平臺(tái)采用的服務(wù)器虛擬化技術(shù)，突破傳統(tǒng)的服務(wù)器與操作系統(tǒng)1:1的限制，在同一臺(tái)服務(wù)器上以“虛擬機(jī)”的方式同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不同的操作系統(tǒng)，可以是多個(gè)Windows、多個(gè)Linux或者是Windows + Linux虛擬機(jī)的組合，并且各個(gè)操作系統(tǒng)之間互不干擾，可以獨(dú)立的重啟和關(guān)閉。

4.2 虛擬網(wǎng)絡(luò)

為確保網(wǎng)絡(luò)的安全性，10臺(tái)物理服務(wù)器上都配置4塊以上千兆物理網(wǎng)卡，采用網(wǎng)絡(luò)冗余的部署；主機(jī)的每?jī)蓧K物理網(wǎng)卡做nic teaming，做nic teaming的2塊網(wǎng)卡分別連接到冗余的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，其中一條鏈路出現(xiàn)故障對(duì)應(yīng)用無(wú)影響。系統(tǒng)實(shí)施中需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)虛擬交換機(jī)，把虛擬機(jī)業(yè)務(wù)流量、虛擬機(jī)管理、vMotion、FT鏈路等在物理網(wǎng)口分開，虛擬化網(wǎng)絡(luò)框架見圖5。針對(duì)不同的端口，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置不同的流量控制策略，以保障流量的分離，這樣能保證業(yè)務(wù)流量訪問的穩(wěn)定與連續(xù)性。

4.3 虛擬存儲(chǔ)

由于虛擬服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬機(jī)會(huì)大量使用VMDK文件作為磁盤，當(dāng)虛擬服務(wù)器池中運(yùn)行的虛擬機(jī)數(shù)量較大時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)的要求就較高。所以本次項(xiàng)目選用SAN存儲(chǔ)放置虛擬機(jī)文件，選用的型號(hào)是EMC公司的VNX3200。存儲(chǔ)與ESX主機(jī)之間通過2個(gè)光纖交換機(jī)實(shí)現(xiàn)冗余連接，每個(gè)vSphere Server采用兩塊HBA卡連接到存儲(chǔ)交換機(jī)，交換機(jī)分別通過光纖交換網(wǎng)絡(luò)連接到存儲(chǔ)，主機(jī)與存儲(chǔ)連接圖6所示。

每個(gè)虛擬服務(wù)器池需要多個(gè)LUN為虛擬機(jī)的運(yùn)行和數(shù)據(jù)存放提供存儲(chǔ)。SAN存儲(chǔ)針對(duì)不同應(yīng)用給定不同的存儲(chǔ)Raid級(jí)別，為業(yè)務(wù)生產(chǎn)區(qū)的運(yùn)行系統(tǒng)提供的存儲(chǔ)是Raid 0+1（核心生產(chǎn)區(qū)），而為測(cè)試區(qū)提供的存儲(chǔ)則使用Raid5或Raid 0級(jí)別。對(duì)于有些虛擬機(jī)需要直接使用物理磁盤空間，使用RDM（裸磁盤映射，即虛擬機(jī)直接使用物理磁盤）。

圖5 虛擬化網(wǎng)絡(luò)框架圖

4.4 虛擬化效益

VMware vSphere可以按需要隨時(shí)將資源、應(yīng)用程序甚至服務(wù)器分配到相應(yīng)的位置。VMware通過使用VMware vSphere整合其資源池和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的高可用性，通?？梢怨?jié)省50%到70%的IT總成本，將硬件和運(yùn)營(yíng)成本削減達(dá)50%之多，將能源成本削減80%，將部署新服務(wù)器所花的時(shí)間減少達(dá)70%之多。虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)還表現(xiàn)在:

（1）可以在單個(gè)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，包括 Windows、Linux 等；

（2）通過提高能效、減少硬件需求量以及提高服務(wù)器/管理員比率，可降低資金成本；

（3）可確保企業(yè)應(yīng)用程序發(fā)揮出最高的可用性和性能；

（4）可通過改進(jìn)災(zāi)難恢復(fù)解決方案提高業(yè)務(wù)連續(xù)性，并在整個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)實(shí)現(xiàn)高可用性。

按照本臺(tái)全媒體融合項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，使用虛擬化技術(shù)以后，購(gòu)置服務(wù)器數(shù)量從50臺(tái)變成10臺(tái)，減少了80%的硬件投入。從維護(hù)成本支出計(jì)算，每臺(tái)服務(wù)器以500W能耗計(jì)算，在不考慮空調(diào)等耗電量的情況下，這40臺(tái)服務(wù)器每年就能節(jié)約電能至少18萬(wàn)度，按1:3能效比，可以節(jié)約空調(diào)用電6萬(wàn)度，全年總計(jì)節(jié)約24萬(wàn)度，起到了綠色環(huán)保，節(jié)能降耗的作用。

5.小結(jié)

在全媒體融合的時(shí)代下，廣電媒體融合發(fā)展過程中的虛擬化、云化，已經(jīng)成為廣電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。原有廣播、電視、新媒體等相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將被徹底打破，非編網(wǎng)、音頻編輯網(wǎng)與外網(wǎng)的界限也會(huì)慢慢模糊。廣電網(wǎng)絡(luò)會(huì)建成帶有“中央廚房”屬性的全媒體資源共享平臺(tái)，為全媒體協(xié)同生產(chǎn)提供內(nèi)容支撐。

圖6 主機(jī)與存儲(chǔ)連接示意

[1]徐春楊.云計(jì)算技術(shù)在電視臺(tái)全臺(tái)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].廣播與電視技術(shù)，2015,（10）：38-42頁(yè).

[2] 王春海.VMware虛擬化與云計(jì)算應(yīng)用案例詳解[M].北京：中國(guó)鐵路出版社，2013年.

[3] 顧炯炯.云計(jì)算架構(gòu)技術(shù)與實(shí)踐[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016年.