数字化硬盘系统的改造方案

陕西电视台的模拟、数字硬盘混合播出系统经过一段时间的酝酿，现已提到议事日程，如何克服六通道硬盘播出系统存在的不足，结合广告串编系统，构筑一个五加一的新硬盘系统，并使得该系统与原六通道硬盘播出系统资源共享而物理结构又相互分离，其难度可想而知，因此，拓扑的选取相当重要。

陕西电视台老系统原六通道硬盘播出部的结构，如图1。

陕西电视台有二个上载服务器，Profilo的1044和062，1044有4个编码口，4个解码器；1062有6个编码口，2个解码器；上载服务器同播出服务器分离，用FC和以太网相连，播出服务器有2个Profilo的1008，各8个解码通道。

结合以上结构，如何将广告串编系统扩充到此结构并使之优化，我们有以下几个方案并探讨各自的优缺点。

方案一

独立建立五加一硬盘系统和广告串编系统，如图2。

五加一视频服务器系统打破了原六通道系统的上载服务器与播出服务器分离的格局，将上载与播出集成于同一服务器中，使用多通道视频服务器（12或16通道服务器）。4个视频播出通道，1个延时播出通道，1个备用通道。广告串编视频服务器是集数据库服务器与视频服务器于一身，其主要功能是将SDI信号转码成MPEG-2IBP帧数据流，并能根据字段属性将其编历打包或拆卸，并根据满足的条件实施传输。

此系统的特点是结构简单，花钱最少，性能价格比最优，最大的优点是由于使用上载与播出集于一身的服务器，彻底改变了由于上载与播出的分离，从而导致视频素材不能随上随用，传输视频完全取决于服务器本身的迁移倍速和素材管理软件这一瓶颈上。大大减少了素材管理软件调度的压力。使系统能做到随上随播，对即时性素材的播出优点无语论比。然而此种结构也有其致命的缺点。对广告串编视频服务器用软件对SDI进行编码转换，其速度不可而知，可靠性无法保证，尤其对于即时性广告的播出更无法保证。

为继承以上的优点，克服存在的缺点，我们考虑了方案二。方案二是将方案一的广告串编视频服务器拆散成一个上载服务器和一个数据服务器。

方案二。

方案二的五加一视频服务器是将上载与播出集于同一服务器中。广告串编系统由上载服务器和数据库服务器组成。上载服务器承担对视频素材的编码、存贮；数据库服务器负责对素材的编历、打包，拆卸，如图3。

此系统的特点是结构简单，花钱较方案一多，因此性能价格比有所下降。最大的优点仍是上载与播出集于一身的服务器，从而改变了由于上载与播出分离所带来的素材迁移的瓶颈。减少了素材管理软件的压力。此方案对于即时性新闻播出优点突出。上载服务器对广告SDI信号进行硬件MPEG-2 IBP帧编码，实时性较好，广告编历方便，任意性较好。对于广告的打包、拆卸只需对广告的指针进行记录、排队、封装和拆包，无需对视频素材进行修改或删除。然而缺点也致命。对于广告的即时性素材无法播出。因为打包确定后需要视频素材的迁移。对素材管理软件的要求进一步提高，尤其对什么样的素材包需要迁移，什么样的素材包无需迁移；需要迁移的素材包到底是迁移到老播出服务器还是迁移到五加一新播出系统服务器，这个问题是素材管理软件最为困难的课题。新系统的数据库服务器同老系统的数据库服务器有一个主、次衔接问题，什么样的新数据库数据能在老数据库上登记，什么样的新数据库数据不能在老数据库上登记，如何登记，播过的素材如何只在老数据库上删除，而不删除新数据库中数据。在新数据库中如何删除播过的素材包，而不删除基本无数据等这些问题，都是此种结构所带来的问题。也是我们所必须考虑的问题。

针对以上问题我们仍然有解决问题的思路与方法，相信如果采用此方案，问题一定能解决。

结合方案二存在的问题，我们在方案制定上应努力克服已能意识到的问题，找到较优的结构方案，使系统尽量安全、可靠，性能价格比尽量地高。方案三就是克服了方案二的缺点，将广告上载服务器作为上载与播出集于一体的多通道（12或16通道）服务器，此服务器作为八个频道的广告播出，以解决广告素材迁移问题。

方案三

方案三如图4。此系统的特点结构同方案二，而性能价格比有提高。最大的优点不但是五加一系统中上载与播出集于一身，而且广告串编服务器也是上载与播出集于一身，这样作的好处是大部分视频素材无需迁移，即时性较好，彻底消除了上载与播出结构上的分离所带来的素材迁移上的瓶颈，减少了素材管理软件调度上的压力。五加一系统和广告串编系统都是对视频SDI信号进行MPEG-2 IBP帧编码压编，广告串编系统编历方便，任意性较好，对广告的打包、拆卸只需对各数据基本单元的指针进行组合或释放，而无需对数据基本单元的指针进行改动。而对广告的形成或删除仅仅是打包或拆卸。从本质上消除了那种每换一条广告就需对一个时段广告重新上载，重新迁移、重新删除的传统方式。广告的基本单元在服务器中物理位置永远不会改变。不是人为删除，它在服务器存贮介质中永远不会被删除。大大减轻了广告重复性上载的压力。这也IT技术革命所带来的独特成果。优点是显而易见的。随之，由于这种结构带来的缺点是致命的，那就是八个通道的广告播出，一但广告串编服务器瘫塌，导致八个频道的广告播出立即停止，后果不堪想象（后面会谈到解决的办法）。另外，还存在广告串编数据库服务器与原六通道数据库服务器的衔接。广告数据基本单元无需在老数据库服务器中出现，只有打过包的广告数据才能在老数据库服务器中登记，生成可播的包。素材管理只能删除老数据库服务器中登记的包，不能干涉新数据库服务器中的广告基本单元。此种结构带来另一棘手的问题是视频素材的共享问题。五加一上载的素材如何部分共享到原六通道系统1008播出服务器中，反过来，原六通道系统上载服务器1044或1062上载的素材如何部分共享到五加一新系统视频服务器中。针对素材共享我们已找到解决问题的方法，那就是在上载程序中对每一条素材添加一个属性——共享性，素材管理根据此属性是否共享来决定将此素材是只迁移到本地，还是所有播出服务器中。用多级素材管理还是一个[FS:Page]素材管理，多级素材管理是五加一系统的高，还是原六通道系统高值得考虑，一级素材管理如何只删除原六通道系统的素材包，而不能删除新数据库中的基本元数据，这些问题也是此种结构带来的问题。

根据这种结构所带来的问题，我们提出方案四。

方案四

方案四如图5。方案四克服了广告播出与五加一视频播出分离的缺点,集成度更高，素材管理调度的压力降到最小，此种情况仅有镜像问题和共享素材迁移问题。素材播出的安全性已完全不取决于素材管理这一瓶颈上，而取决于视频服务器本身的稳定性，也就是说，视频服务器的稳定性好坏直接影响着素材播出的安全性。通道用到极限，带宽也用到极限。对服务器的选型限制加大，只能用16通道的视频服务器，若只能选16通道的视频服务器，则牵扯到16通道的视频服务器与原六通道视频服务器必然是不同类型，相互转码问题（对于共享素材的实用情况存在此问题）。只能用软件转码，不能用硬件转码，因目前各厂家的尽管都遵循的MPEG-2压缩格式，但其内部各有差别——有MPEG-2i帧，MPEG-2IBP帧，即便是都是MPEG-2IBP帧，也有所不同。没有某一家为这种差别生产转码器。因此，这带来一个问题，若只能用软件转码，对于那些即时性的共享素材转码速度是否符合要求，稳定性是否好，再加上迁移速度。这样一个累加校应是否符合播出要求。转码的正确性是否符合校验的标准，等等这一切都是全国各家电视台很少遇见，而又尽量避免的事情。

共享素材存在单边性，即五加一和广告串编服务器的素材可直接通过广告解码口播出，而原六通道服务器素材却不能在五加一和广告串编服务器中播出。最简单的解决办法是共享素材只上载到五加一和广告串编服务器上。或用软件转码、素材管理调度加一解决，这样势必增加了故障点。

此方案存在运用多级素材管理，还是一级素材管理，多级素材管理是五加一和广告串编系统高，还是原六通道系统高？数据库有一个衔接问题，是五加一和广告串编数据库服务器为主库，还是原六通道数据库服务器为主库？这些问题都要慎重考虑。

为解决主、次库问题，不妨我们改变一下结构——去掉五加一和广告串编数据库服务器。好处是消除了主、次库问题及由主、次所带来的一切隐患，数据交换问题。缺点是消除五加一和广告串编数据库服务器，只有一个单数据库运行原六通道系统、五加一和广告串编系统，这势必加大了单数据库的负荷，任务量增加了二倍，访问速度急剧下降，网速也急剧下降。尤其对素材迁移程序的执行和播出单的加载或追加形成了阴患。

此方案太依赖视频服务器本身的稳定性，一个服务器的瘫塌势必造成所有频道的停播。为解决这样一个问题，我们提出方案五。

方案五

此方案如图6，显然此方案与以前的方案比较服务器使用量增加四台，其拓扑结构也较以上复杂了许多，采取了SAN结构。但是这种结构有了最大的优点是，对于任意一个或二个（不是相邻的二个）服务器的瘫塌，都不会影响其它频道，从真正意义上讲，做到了服务器RAID 1备份。大大提高了播出的安全性，同频道的二个服务器同时瘫塌是一个小概率事件。对服务器本身的质量，稳定性要求降低了许多。

采取SAN结构，公用一个RAID阵列，对广告串编有极大地好处，广告无须迁移，只要打成包（其实是指针的排列、组合）立即可用。尤其对于即时性素材，只要上载上去则立即可用。对于素材管理降至最小，根本就没有迁移任务，但是若RAID阵列瘫塌，则整个系统瘫塌。不妨用一个备份RAID阵列热备即RAID 1方式，硬件实现镜象。

此结构共享素材也存在单边性（对于用于在系统不同类型的服务器来讲），二级数据库则必然存在多级素材管理。二个数据库存在一个衔接问题、级别高低问题。此结构与以上其它结构有所不同的是五加一和广告串编数据库服务器是不能省略的。因为此结构比方案四的数据交换量大的多，对于用一个千兆以太网交换机和服务器支持这么多的站点是远远不够的。要么网速大大下降，访问速度急剧下降。

方案五的性能价格最低。

总结

笔者以为方案四、方案五是较好的二种结构，方案四性能价格比最优，结构简单；缺点是对服务器的选型受限，存在转码问题，安全性差的问题。对方案五，性能价格比最差，结构复杂，不存在服务器选型受限和转码问题。安全性最优；缺点是单RAID阵列，多级数据库和多级素材管理问题。

以上是笔者的粗浅认识，笔者只是从性价比或安全性二个角度分别做出的选择，当然，如果标准不同，则结构的选择必然不一样。没有一种定式。不到之处请予以指正。

摘自《现代电视技术》