楊昆

【摘要】近年來，廣電系統(tǒng)在新技術(shù)新理念的浪潮下建設(shè)了一大批全臺網(wǎng)項目，在這一系列技術(shù)更新?lián)Q代的過程中，確實解放了大量人力，大大提高了電視臺的節(jié)目生產(chǎn)效率。隨著廣電系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求的不斷增長以及諸多因素的影響，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的各種問題也逐漸暴露出來，同時隨著云技術(shù)的成熟，應(yīng)用在全臺網(wǎng)中的云制作技術(shù)，不僅能滿足高清素材采集、視音頻編輯、節(jié)目審核及文件化節(jié)目送播等生產(chǎn)業(yè)務(wù)，且能與全臺網(wǎng)系統(tǒng)順暢連接。系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化、流程化的工作模式完成節(jié)目的制播業(yè)務(wù)。將全面滿足多個頻道節(jié)目后期制作對空間和編輯站點的需求，通過云編輯系統(tǒng)將節(jié)目制作區(qū)擴展到辦公區(qū)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)與設(shè)備剝離，編輯與渲染剝離，提高了資源利用效率。同時也能為臺內(nèi)未來的數(shù)據(jù)中心化做一些初步的技術(shù)探索。

【關(guān)鍵詞】大洋;云計算;虛擬機;全臺網(wǎng);分布式合成

中圖分類號：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.011..025

1. 傳統(tǒng)方案的問題和云架構(gòu)解決方案

廣電系統(tǒng)在全臺網(wǎng)建設(shè)浪潮下的這一系列的發(fā)展過程中，由于業(yè)務(wù)需求的不斷增長以及諸多因素的影響，傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的問題也逐漸暴露出來，需要應(yīng)用云技術(shù)逐一解決這些問題和弊端

1.1 硬件資源利用率不均衡，能源消耗大

大多數(shù)電視臺系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境中，主機資源的利用并不十分均衡，部署輕量級應(yīng)用的主機往往閑置大量的計算及I/O資源;采用云技術(shù)后，多個輕量級應(yīng)用可以轉(zhuǎn)化為VM（Virtual machine虛擬機），共用同一物理主機，實現(xiàn)資源的最大化利用。同時相應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，通過實現(xiàn)資源的最大化利用，實現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)生產(chǎn)的目標(biāo)。

1.2 移動辦公和多設(shè)備接入問題

隨著電視臺業(yè)務(wù)的發(fā)展，為了提高編輯、審片的效率，外場編輯審片的需求已經(jīng)越來越越強?，F(xiàn)有的系統(tǒng)很難實現(xiàn)人到哪桌面跟著到哪的業(yè)務(wù)需求，隨著臺內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐步成熟，臺內(nèi)編輯人員及記者希望能夠在臺內(nèi)隨時隨地訪問統(tǒng)一的應(yīng)用和數(shù)據(jù)，提高工作效率，增加產(chǎn)能。越來越多的臺內(nèi)編輯人員對采訪事發(fā)現(xiàn)場辦公、異地辦公、非工作時間在家里使用家中辦公有了更強烈的需求。

1.3 系統(tǒng)模塊固化，業(yè)務(wù)運營缺乏彈性

在當(dāng)前的鄭州電視臺信息系統(tǒng)中，每個業(yè)務(wù)邏輯都運行在固定的主機上，部分主機在業(yè)務(wù)空檔期處于閑置狀態(tài);采用云技術(shù)后，業(yè)務(wù)和主機將實現(xiàn)松散耦合，資源調(diào)度變得靈活而富有彈性，通過計劃任務(wù)和策略配置，可以自動化的實現(xiàn)分時運算，利用閑置資源對繁忙系統(tǒng)進(jìn)行提速，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運營效率將提升到前所未有的高度。

1.4 系統(tǒng)故障恢復(fù)時間較長

進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時，關(guān)鍵子模塊往往會采用高可用設(shè)計，當(dāng)故障轉(zhuǎn)移發(fā)生后，業(yè)務(wù)系統(tǒng)雖然連續(xù)運營，但是處理故障設(shè)備和恢復(fù)高可用環(huán)境的時間較長，操作也十分復(fù)雜;采用云技術(shù)后，由于業(yè)務(wù)邏輯和主機實現(xiàn)了剝離，主機出現(xiàn)故障時，業(yè)務(wù)邏輯可以自動遷移到狀態(tài)良好的主機上，管理員可以輕松剔除故障主機，并將新主機加入到云計算平臺內(nèi)。

1.5 舊業(yè)務(wù)系統(tǒng)的平臺升級面臨困難

業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運營過程中，設(shè)備的更新?lián)Q代難以避免。隨著硬件的升級，與之適配的操作系統(tǒng)環(huán)境和數(shù)據(jù)庫環(huán)境都會發(fā)生變化，面對上述問題時，傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)往往需要把業(yè)務(wù)軟件向新平臺移植和升級，這對業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行平添了許多不穩(wěn)定因素;采用云計算技術(shù)后，舊的業(yè)務(wù)軟件可以無縫遷移到全新的硬件平臺上，無須進(jìn)行業(yè)務(wù)軟件的升級開發(fā)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)在底層硬件平臺升級后，依然能穩(wěn)固運行。

1.6 新業(yè)務(wù)層出不窮，新系統(tǒng)建設(shè)周期過長

目前，廣大電視觀眾已經(jīng)不再滿足于傳統(tǒng)的廣播電視服務(wù)模式，隨著三網(wǎng)融合的推進(jìn)以及新媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，電視臺的運營模式也將隨之進(jìn)行調(diào)整，帶來的最大改變就是新業(yè)務(wù)的不斷上線。每開展一個新興業(yè)務(wù)模式，必將帶來新系統(tǒng)的部署、配置和運維，這往往需要較長時間，使新業(yè)務(wù)無法快速靈活的開展，對電視臺的長遠(yuǎn)發(fā)展非常不利。

而如果在未來的廣電業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)建一個統(tǒng)一的計算平臺，各種業(yè)務(wù)都運行在這個平臺上，那么傳統(tǒng)系統(tǒng)所面臨的問題將找到解決方案，廣電系統(tǒng)將更加靈活、更加富有彈性，運營也更加輕松。

以鄭州臺為例，先期全臺網(wǎng)的設(shè)計以大洋的技術(shù)為骨干，基于大洋的云計算的理念和設(shè)計，未來關(guān)于電視臺的非編網(wǎng)建設(shè)中，我們可以采用云編輯系統(tǒng)。云編輯系統(tǒng)包括云應(yīng)用及云管理兩部分，云應(yīng)用包括非線性編輯系統(tǒng)、生產(chǎn)媒資系統(tǒng)、媒體信息匯集系統(tǒng);云管理包括存儲管理、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)管理、虛擬機管理、云應(yīng)用管理等。

比如，云編輯系統(tǒng)計劃虛擬出128臺虛擬機，其中100臺用于云應(yīng)用系統(tǒng)，28臺用于云管理系統(tǒng)。每臺虛擬機能夠?qū)崿F(xiàn)4軌120M高清視頻的制作，并且可以添加包含動態(tài)字幕和唱詞在內(nèi)的三軌字幕。云編輯系統(tǒng)通過虛擬化技術(shù)實現(xiàn)在一臺物理機上虛擬出來4臺邏輯非編設(shè)備，每臺邏輯設(shè)備可以獨立運行相應(yīng)的非線制作軟件，從而大大提高了一臺物理機的工作效率。

云編輯虛擬機采用虛擬機+GPU直通方案，顯卡通過PCIe接口插到服務(wù)器刀片上，虛擬機綁定GPU之后，可以用于圖形或視頻編輯渲染。采用華為E9000服務(wù)器的話，一個刀片可以插4個Q2000顯卡分別綁定4個VM構(gòu)成4個GPU直通 或一個K1構(gòu)成4個GPU直通。

虛擬機插入GPU之后，圖形軟件可以使用GPU充發(fā)充分渲染，GPU將渲染后的位圖放入顯卡視頻緩沖區(qū)。為了將緩沖區(qū)內(nèi)容實時無損地投送到TC側(cè)。虛擬機采用HDX3DPro技術(shù)。HDX3DPro支持采用采用CPU深度壓縮后，有效降低傳輸帶寬。TC側(cè)再解碼將圖像內(nèi)容清晰地呈現(xiàn)給用戶。

虛擬機的全部狀態(tài)由存儲在共享存儲器上的一組文件進(jìn)行封裝， 虛擬機的活動內(nèi)存及精確的執(zhí)行狀態(tài)通過高速網(wǎng)絡(luò)快速傳輸， 實現(xiàn)了零停機時間，而且不中斷用戶操作。虛擬機管理軟件可以實現(xiàn)監(jiān)視整個虛機化架構(gòu)的資源利用情況，可以自動的動態(tài)調(diào)整資源，并使用管理軟件來遷移和優(yōu)化工作負(fù)載，提高了系統(tǒng)的靈活性和擴展性。

云編輯的遠(yuǎn)程桌面系統(tǒng)可以通過部署在辦公域甚至家里的普通電腦實現(xiàn)連接和訪問，打破了現(xiàn)有的制作系統(tǒng)局限于非編制作機房這一束縛，滿足編輯、記者的在臺辦公區(qū)進(jìn)行節(jié)目制作需求。但為保障制作網(wǎng)的安全，采用四臺萬兆“一體化安全網(wǎng)關(guān)”來隔離生產(chǎn)域與辦公域，一體化安全網(wǎng)關(guān)集成了網(wǎng)絡(luò)防火墻、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測＼防御和防病毒等多種安全防護(hù)功能，為了避免單點故障，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。將四臺一體化安全網(wǎng)關(guān)配置為集群，并通過負(fù)載均衡技術(shù)及HA技術(shù)實現(xiàn)高可用及高可靠。安全網(wǎng)關(guān)配置時只允許華為的HDP遠(yuǎn)程傳輸協(xié)議通過，安全隔離辦公網(wǎng)和生產(chǎn)網(wǎng)。

2. 高效的分布式打包

隨著節(jié)目制作的復(fù)雜化、多樣化，特別是高清節(jié)目制作時代的到來，傳統(tǒng)的單臺服務(wù)器對一個時間線的合成效率越來越低下，早已無法滿足節(jié)目生產(chǎn)的需要。為此，大洋公司率先提出并實踐了分布式打包合成的思想：建設(shè)分布式合成服務(wù)器集群，把單條合成任務(wù)拆分為多個子任務(wù)，多臺合成服務(wù)器同時合成各個子任務(wù)方式，來顯著縮短單條任務(wù)的合成耗費時間，提高合成的效率。在北京臺的實踐中，實測提高合成效率10倍以上，有效的保障了節(jié)目及時送播。

分布式合成系統(tǒng)作為一個后臺7*24小時工作的系統(tǒng)，設(shè)計了任務(wù)檢測機制、故障重試機制、故障重啟機制，三大安全機制，保證系統(tǒng)高穩(wěn)定運行，于此同時支持高標(biāo)清智能切換，根據(jù)合成目標(biāo)智能切換當(dāng)前打包制式，對于優(yōu)先等級高的任務(wù)，進(jìn)行人工干預(yù)，系統(tǒng)優(yōu)先執(zhí)行，滿足應(yīng)急任務(wù)的順利執(zhí)行。

管理層：主要完成合成任務(wù)的流程管理、狀態(tài)監(jiān)控、任務(wù)派發(fā)和策略管理等后臺應(yīng)用服務(wù)，主要是包含任務(wù)引擎模塊、任務(wù)監(jiān)控模塊和任務(wù)管理模塊。

業(yè)務(wù)層：主要完成提交的合成任務(wù)的合成、符合條件任務(wù)的智能分拆，分拆子任務(wù)的合成以及分拆子任務(wù)的拼接等，主要包含任務(wù)分拆模塊、任務(wù)合成模塊 和任務(wù)拼接模塊。

2.1 分拆策略設(shè)計

任務(wù)分拆模塊的主要功能是根據(jù)系統(tǒng)定義的分拆原則，將一條符合分布式合成啟用條件的任務(wù)分拆成一系列子任務(wù)。任務(wù)分拆模塊包括以下功能：

*初始化任務(wù)分拆模塊

*判斷任務(wù)分拆模塊是否已經(jīng)初始化完成

*執(zhí)行合成任務(wù)分拆服務(wù)

*判斷分拆任務(wù)是否完成

*返回任務(wù)分拆結(jié)果

*釋放任務(wù)分拆模塊

任務(wù)分拆模塊的工作流程如下：

*任務(wù)管理模塊將分拆任務(wù)分派給任務(wù)分拆模塊;

*任務(wù)分拆模塊進(jìn)行初始化工作;

*初始化完成后，任務(wù)分拆模塊打開任務(wù)故事板并調(diào)用非線性編輯系統(tǒng)插件，獲取故事板不可分拆段落信息;

*任務(wù)分拆模塊根據(jù)分拆原則對任務(wù)進(jìn)行分拆;

*任務(wù)分拆模塊將分拆結(jié)果寫入合成子任務(wù)列表;

*完成任務(wù)后，任務(wù)分拆模塊進(jìn)行釋放。

2.2 合成策略設(shè)計

合成模塊的主要功能是將一個或一段工程文件重新渲染生成為一個視音頻文件。合成模塊包括以下功能：

*支持工程文件中包含不同格式的視音頻素材的合成

*支持工程文件中包含高清素材和標(biāo)清素材的合成，并按照目標(biāo)格式根據(jù)配置自動進(jìn)行上下變換

*支持各種特技和字幕的合成

*支持所有大洋編解碼支持的目標(biāo)格式

支持目標(biāo)文件的MD5碼生成

具備按照優(yōu)先級自動獲取合成任務(wù)的功能

具備合成任務(wù)執(zhí)行進(jìn)度和狀態(tài)反饋的功能

2.3 拼接策略設(shè)計

任務(wù)拼接模塊的主要功能是將被分拆成子任務(wù)的合成結(jié)果，重新拼接成一個完整的符合任務(wù)目標(biāo)格式的視頻文件，作為任務(wù)的最終結(jié)果。任務(wù)拼接模塊包括以下功能：

*初始化拼接模塊

*判斷任務(wù)拼接模塊是否已經(jīng)初始化完成

*轉(zhuǎn)碼功能

*執(zhí)行拼接任務(wù)

*判斷拼接任務(wù)是否完成

*返回拼接任務(wù)結(jié)果

*釋放拼接任務(wù)模塊

任務(wù)分拆模塊的工作流程如下：

*任務(wù)管理模塊將拼接任務(wù)分派給任務(wù)拼接模塊;

*任務(wù)拼接模塊進(jìn)行初始化工作;

*初始化完成后，任務(wù)拼接模塊按照順序讀取所有子任務(wù)生成的文件;

*任務(wù)拼接模塊按照合成任務(wù)的目標(biāo)格式，對所有子任務(wù)生成的文件進(jìn)行拼接

*拼接完成后，任務(wù)拼接模塊將拼接結(jié)果反饋給任務(wù)管理模塊;

*完成任務(wù)后，任務(wù)拼接模塊進(jìn)行釋放。

鑒于以上內(nèi)容，采用了云技術(shù)和虛擬技術(shù)的全臺網(wǎng)，必將在原有基礎(chǔ)上極大提高工作效率，更大的發(fā)揮硬件的性能和人的能動性，同時也為未來全臺網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)提供一個參考。