硬盘播出系统的构建及实用中问题的解决方案

2012-06-26简世江

电视技术 2012年12期

简世江

（海南广播电视总台电视技术播控部，海南海口 570206）

海南广播电视总台于2004年底就已经实现全硬盘播出，但随着台内事业的不断发展，原来的硬盘播出系统已不能满足各频道的播出需求。因此，在2009年初，重新引进一套硬盘播出系统，并于2010年6月开始，在确保安全播出的前提下，逐步对台内5个地面频道的硬盘播出系统进行新旧硬盘播出系统的替换及改造工作，整个改造过程历时2个多月，终于在2010年国庆节前完成整个播出系统的新旧替换及改造工作。

1 硬盘播出系统设计考虑

电视播出系统设计应能适应5年以上的节目制作、播出发展规划，能满足信号调度、多频道节目播出等各方面的应用，并确保系统在今后相当长的一段时间内留有扩充的余地。因此，为了达到以上要求，本系统设计时在以下几个方面都做了充分考虑：

1）先进性。系统采用先进的计算机技术、网络技术、数字电视技术和大容量硬盘存储技术。

2）开放性和标准化。系统提供开放式和标准化接口，能和全台互联平台、演播、制作、媒资系统友好连接。

3）可扩展升级性。系统有扩展通道和磁盘存储容量的空间，适当考虑系统与未来增加播出频道的升级和改造问题[1－2]。

4）安全、可靠和稳定性。系统的软硬件都必须长期稳定可靠地运行，具有完善的硬件热备份、自动的数据热备份和信号热备份，系统无单一崩溃点，具有较完备的应急安全措施。

5）安全管理。系统既要保证信息资源的充分共享，又要保证系统内的信息安全。

6）易操作易维护性。播控软件的界面要简洁明了，易学易用。系统总体布局，硬件设备的连接科学、合理，工艺规范，便于维护。

经过以上多方面的比较，最终选择了大洋硬盘播出系统。大洋硬盘播出系统包含5个标清频道和1个高清频道，建立在计算机技术及网络技术上，是一个集视音频节目上载、审核、播出、管理等功能于一体，与周边系统集成后具备与台内新闻网、制作网、媒资系统等直接连接的完整数字硬盘播出系统。

2 硬盘播出系统组成及工作流程

大洋硬盘播出系统主要由12台播出工作站、5台K2上载审片工作站，6台VIPS上载服务器、5台编单工作站、6台K2视频服务器，主备数据库服务器、主备MDC服务器和二级存储体等组成。其中2台K2视频服务器用于CH1～CH4频道的播出视频服务器，2台用于新闻频道及以后高清频道播出视频服务器，2台用于K2上载服务器。系统流程图见图1。

系统采用12 Mbit/s的码流作为标清频道播出码流；播出视频服务器有效容量为1.2 Tbyte，约可存储220 h的标清电视节目，二级储存有效总容量为20 Tbyte，约可存储大于3000 h的标清电视节目。整个硬盘播出系统主要由播出控制模块、上载审片模块、节目单编排模块、近线存储体（二级存储）模块、数据库服务模块、MDC服务模块和其他服务模块组成。

系统工作流程如图2所示。编单人员将节目单编排好后，保存节目单同时通知上载，上载人员根据节目单编排提取要上载的节目，完成节目上载；相关人员对节目进行打点审片，然后将节目迁移至二级存储；系统根据预定的迁移策略，将N天范围内的节目自动迁移至播出服务器，本台根据服务器的存储容量及实际应用情况将迁移天数设为N=2，即提前将2天内要播的节目迁移至播出服务器，同时将前一天的节目从播出服务器中删除，保证播出服务器内的节目只是2天的内容。

2.1 播出控制模块

播出系统的安全性是整个播出系统首要考虑的问题，本系统播出结构采用播出与上载分离结构，即播出与上载在物理上完全分离，各自使用独立的视频服务器，上载环节出现问题不会对播出环节造成任何影响。

1）视频服务器

播出视频服务器由2台Thomson K2标清视频服务器组成主备播出视频服务器。该服务器采用纯硬件编解码技术和硬件RAID存储技术，同时配有10块300 Gbyte的SCSI硬盘用于播出节目存储，由于播出视频服务器的高安全性要求，RAID方式使用安全性最高的RAID10方式，因此K2视频服务器有效存储容量约为5×300 Gbyte×80%=1.2 Tbyte。

2）播出工作站

系统为每个频道都配置了1+1的热备结构的播出工作站用于播出控制，2个播出工作站互为主备，播出工作站之间通过心跳线连接检测播出工作站工作状态，当其中一台播出工作站出现问题后另一台播出工作站则自动接管播出控制工作；2个播出工作站的控制线同时送至1台ECO－422倒换器上由422倒换器二选一输出。播出工作站还能保存当天的节目单于本地存储区，当系统网络异常或数据库无法连接时，可以调用本地节目单播出，对已迁移至播出服务器的节目和各个受控设备进行控制播出。

2.2 上载审片模块

上载审片模块由VIPS上载和K2上载组成。其中VIPS上载采用6台大洋公司生产的VIPS－4C－1250HD高清有卡采集工作站组成IPSAN存储系统。VIPS有卡采集工作站本身带有700 Gbyte的存储空间，同时具有1个编码通道及1个解码通道，分别用于素材上载和审片使用，素材上载后直接存储于本地硬盘并进行审核，审核通过后再传输到二级存储中，供播出调用。

K2上载则由K2视频服务器及上载工作站组成，上载工作站通过422控制线对K2上载视频服务器的编码口进行控制，将上载的素材直接存储于K2上载视频服务器中，并由上载工作站控制服务器的解码口进行审片，审片通过后再传输到二级存储中，供播出调用，而上载工作站本身并不存储素材。

以上两种上载方式在时间比较紧张的情况下均可将要播出的节目直接同步迁移到播出视频服务器中供播出使用。

2.3 节目单编排模块

节目单编排模块主要用于编排系统节目播出单，节目单编排模块由5台编单工作站组成，根据工作的需要这5台编单工作站都能独立完成节目单编排、广告单编排工作及广告单与节目单合成工作。

编单工作站支持先编单后上载，也支持先上载再编单的工作方式，对节目单中未上载的节目，可生成上载任务单并提交给上载工作站。节目单和广告单可分别编排，最后再将两者合成完整的节目播出单。

2.4 数据库服务模块

数据库服务是系统稳定运行的心脏，其安全性要求非常高，因此，本台的数据库服务模块由2台Dell的Pow⁃erEdge 2950 III服务器，系统配置SQL Server 2008数据库系统，通过EMC公司的AUTOSTAR软件，共享数据盘，实现服务器之间的主备及数据同步工作。主备数据库服务器通过连接的网络心跳线保持同步，保证主服务器出现故障后备服务器可以在很短的时间内自动接管工作[3]。正常运行时，SQL数据库在其中一台服务器上运行，另一台服务器处于StandBy状态，通过心跳网络侦测SQL数据库是否正常工作。一旦运行SQL数据库服务器发生软件或硬件故障，另一台服务器就启动SQL数据库，保证数据库能够对外进行服务。由于数据库对外使用的是唯一虚拟IP地址，因此在主备数据库切换前后，用户都使用相同的IP地址访问数据库，对用户来讲，就像数据库没有发生故障一样。

2.5 二级存储体模块

硬盘播出系统基本架构采用的是IPSAN架构，架构内的存储体由2台Dell公司的PS5000磁盘阵列组成。每个PS5000磁盘阵列都具有双电源、双控制器，并配有16块1 Tbyte的SATA硬盘。由于二级存储没有播出视频服务器那么高的安全性要求，因此磁盘阵列采用的是RAID5磁盘冗余策略，同时16块SATA硬盘中有2块为热备盘，当组成磁盘阵列的14块硬盘中的任何一块硬盘出现故障时，2块热备盘中的1块会自动接替故障盘，保证数据的安全。2台PS5000磁盘阵列组成的存储体有效容量大约为20 Tbyte。今后如果业务发展，需要扩展二级存储的容量，可通过增加PS5000磁盘阵列的方式，很方便地将存储容量提升上去。由于采用IPSAN结构，2台PS5000磁盘陈列通过千兆网线接入交换机，并通过预先配置好的唯一IP地址，使用MDC服务器对其进行统一管理使用。

2.6 MDC服务模块

MDC服务器是网络的核心管理服务器，它主要是为所有SAN上的服务器和工作站提供文件的共享服务，它对安全性也有很高要求。2台Dell的PowerEdge 2950 III服务器组成主备MDC服务器正常运行时，通过相应的软件配置，将二级存储20 Tbyte的存储容量映射为主MDC服务器的本地盘，其他服务器级工作站通过网络访问主MDC服务器就可对二级存储进行数据的读写。当主MDC服务器故障时，通过在备MDC服务器手动简单设置，就可将二级存储体映射为它的本地硬盘，供其他服务器和工作站使用。

2.7 其他服务模块

硬盘播出系统为了完成系统内的各个功能，还需要运行多个服务，如同步迁移服务、时钟服务等。

1）同步迁移服务器，它主要负责2个方面的工作：（1）二级存储体内或上载存储体内的节目迁移到在线存储体（播出视频服务器）中，供播出使用；（2）在线存储体内或上载存储体内的节目数据迁移到二级存储体内。本系统的同步迁移服务由运行在主MDC服务器上的服务端程序和运行在主备MDC服务器上的客户端程序组成。

2）时钟服务器，通过网络为整个硬盘播出系统提供统一的时钟服务。本系统的时钟服务安装在主数据库服务器上，由串口小精灵程序读取GPS时钟信号后，通过时钟服务程序发散到各个服务器和工作站中作为各设备的时间基准，保证整个系统内时钟始终是一致的。

3 实际应用中出现的问题及解决方案

大洋硬盘播出系统应用到现在已经差不多快一年了，在这一年中，大洋硬盘播出系统给工作带来了很大的便利，但在使用过程中也遇上了不少问题，通过咨询厂家及电视台技术员的努力，使问题得到了很好的解决。

1）同步迁移服务频繁出错。系统刚开始投入使用不久，素材在同步迁移时频繁出错，检查发现该问题是由于数据库素材查询超时引起的。当时一直以为这个现象是数据库本身的问题，但后来检查同步迁移策略时发现在策略里少加了一个迁移条件，即素材的所属频道造成数据库查询超时。加上该条件后再也没有出现同步迁移出错的现象。

2）节目播出时偶尔出现夹黑现象。开始以为是上载节目源的问题，但检查上载节目源都是正常的，同时发现出现问题的素材都是在K2上载工作站上上载的。检查K2视频服务器的日志发现，在问题素材上载的时间段内有自动往素材文件填入黑场的提示。经询问，厂家技术员解释为在直接通过K2解码口通道审片时，如果有拖动素材的动作，会突发大量数据而耗尽K2内部数据传输带宽，这时如果有素材在上载，K2就会自动往素材文件里填黑场信号。因此，规定在K2上载站上必须使用文件审片模式审片，即通过网络文件方式审片，这个问题也得以解决。

3）ECO－422倒换器主备指示灯闪烁。用于主备播控机控制倒换的422倒换器出现主备指示灯闪烁的故障，倒换到备播控机时，无任何异常，备播控机可正常控制设备。开始时判断是422倒换器故障，换了一个新的422倒换器故障依旧，所以怀疑是接在422倒换器的GPI触发线接触不好导致的。拆开GPI接线头检查发现果然是有2根GPI线碰在一起，将其重新梳理好，开机后恢复正常。

4）VIPS上载服务器不定期出现“服务器端口错误”的提示。该错误提示出现时常在上载审片人员准备进行审片操作时出现，这时就必须重启VIPS上载服务器才能解决，随后发现该错误产生时VIPS上载服务器的“VIP⁃SPLUS”服务处于停止状态，重启该服务就可正常工作，但该服务什么情况下才会停止却没有头绪。通过反复操作审片动作，发现只要审片动作接近30次，该服务就会自动停止，属于该设备的硬伤。因此，采取在每台VIPS上载服务器编写一个让该服务手动停止并手动启动的批处理文件，规定交接时必须运行该文件，避免该错误在上载审片人员操作时出现。