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扬州电视台新型云媒资系统设计与实现

2014-11-23 10:03 来源:电视技术

责编:陈默

 扬州电视台新型云媒资系统设计与实现

2014-09-30  范袁飞 扬州广播电视总台制播技术部

【原编者按】随 着广电事业和文化产业的进一步繁荣与发展,各级电视台节目收录、编辑、存储、播出系统的数字网络化日臻完善。通过扬州电视台云媒资系统总体架构,阐述了该 媒资系统的结构组成和详细的流程设计。最后从扬州台云媒资系统实际出发,总结了实际调试和应用操作中的关键点和一些使用经验。

 

    近年来,随着广电事业和文化产业的进一步繁荣与发展,各级电视台节目收录、编辑、存储、播出系统的数字网络化日臻完善。扬州电视台也先后建设了高清数字非编制作网系统、数字化播出系统、主干平台系统和集中收录系统等一批在技术行业内有影响的项目。从2013年开始,扬州台着手建设全台云媒资系统。通过前期充足的考察和学习,把云计算技术应用于媒资系统,构建具有国内领先水平的云媒资平台。

     该系统在现有主干平台的基础上利用云计算技术实现扬州台的媒体资产存储、管理、分发等应用。该系统正式投入运用以后,全面提升了业务管理水平,提高信息使用效率,大大降低整体运行成本,为前期节目的制作提供了便捷而高效的保障和技术支撑。

 

1 系统的架构设计和分析


1.1媒资系统在全台网中的定位

     图1是扬州电视台媒资系统的架构图,可以看出该系统在扬州电视台全台网络中的定位。全台媒资系统作为全台网建设的一个重要环节,通过统一的采集、编目、编辑、备播,实现全台视音频节目资源有效共享,为新媒体业务和台外云服务的发展提供丰富的内容资源和有效的技术保障。

    扬州台的全台制作网络系统包括了数字化混合播出(HBS)网络系统、台内集中收录系统、广播制播网络、新的文稿系统、台内办公网以及台外的公有云服务平台以及现在的媒体资产管理系统。全台制播网络系统内各板块之间通过全台互联主干平台实现数据交互。

 

 

1.2整体板块架构

     媒体管理板块工艺架构图如图2所示。扬州台的云媒资系统包括了入库子系统、下载子系统、编目检索门户子系统、存储子系统、运行管理子系统、公共服务子系统、整备子系统和公有云服务子系统。其中,入库子系统通过网络接收新闻及各制作系统提交媒资系统的节目、素材,并对节目素材进行筛选和整理,同时对携带进入媒资系统的元数据进行整理。对于视音频媒体的整理主要通过筛选剪辑后重新打包生成新的对象,对于携带进入元数据可以进行修订编辑和预编目。通过上载工作站对历史资料进行数字化生产。下载子系统是媒资系统的一个数据输出。根据用户的不同需求,下载系统通过下载工作站和下载输出软件模块将媒体数据进行多种存储介质(例如模拟磁带或者数字磁带)复制或者转录。

 

 

    编目检索门户面向全台域内最终用户,提供媒体资产的检索查询和使用。通过媒资服务门户,用户可以检索、查询、调用媒资管理板块所存储的节目资料,以及使用媒资管理板块提供的文件资料柜存储资源。编目子系统对节目和素材进行自动或人工分类,同时可以对节目和素材进行自动或人工关联捆绑,自动与相关元数据进行对应;还可以根据节目代码自动继承相关元数据,支持编目人员对节目素材进行整理、著录和补充元数据;最后可以通过该门户系统对已完成编目节目进行审核。

     此次媒资的存储子系统系统设计为在线、近线、离线三种存储架构。媒资系统内经常使用的节目素材可根据策略将其存放于在线存储体中(磁盘阵列),无需经常使用的节目素材可通过迁移服务器归档入近线存储内(数据流磁带库),当需要调用近线存储体的素材时,可通过迁移服务器将近线的节目回迁到在线存储里再进行使用。需要长期保存同时不需要经常使用的节目可以选择离线存储的方式,直接将其入磁带架(库房磁带架群)。

     运行管理子系统可以实现数据的统计分析、任务调度、状态监控、版权管理、用户反馈、系统运行管理等功能。该子系统主要为媒资运行管理服务,面向系统管理员。公共服务子系统主要是媒资系统内大量基础服务器机群。该子系统主要为各个子系统提供运行支撑服务。整备子系统向播出系统提供自办节目重播及电视剧、广告节目的备播,最终将完成准备的节目文件输出给播出。公有云服务子系统用于对公网提供相应的公有云检索、转码和分发服务。

 

2 系统关键技术

 

2.1云计算

     云计算(CloudComputing)是一种商业计算模型,旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统,构成计算资源池,并把这强大的计算能力分布到终端用户手中,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。

     本次扬州台媒资系统采用T-Cloud虚拟化管理平台系统、N-Cloud云存储平台系统(含云创T-Cloud)为云媒资平台设计基础设施建设方案。该方案包含两方面:媒资系统应用的虚拟部署环境基础设施和媒资数据的存储云基础设施。同时采用”+“的模式,除上下载工作站等广电专用设备和归档回迁等对资源要求过高的设备外,大部分服务器和工作站,如传输服务器、转码服务器、技审服务器、流媒体服务器、Web应用服务器、策略服务器、编目工作站、检索工作站、审核工作站等,都构建在端。云计算在媒资系统中的应用如图3所示。

 

 

    系统建设时根据事先定义好的编目、转码等虚拟机模板快速部署业务系统所需的工作站,通过应用虚拟化技术也可加快办公软件等日常应用的部署。根据业务需要动态扩展每个业务系统的计算资源,快速增加或缩减站点,由于都是采用虚拟化的操作,扩展起来非常方便。再次是易于使用,云媒资系统平台上部署了媒资系统的绝大多数业务,而这些业务都可以通过瘦终端、PC等云的终端设备进行访问,可适应不同的工作场景。然后是易于管理,通过统一的云媒资系统管理平台,可以实时监看系统的运行状态,控制工作站点的启动和停止,还可以实现物理服务器的动态负载均衡。最后是高安全性的优势,云媒资系统通过服务器故障转移群集、虚拟机在线热迁移、关键应用热备份、关键设备冗余等多种技术手段确保了系统的安全运行,可持续对外提供服务。

 

2.2系统软硬件设计

     扬州台云媒资系统的服务器包含虚拟服务器和实体服务器两种。基于云计算的虚拟服务器包括了10个刀片服务器用于部署虚拟化服务(目前投入实际使用4台虚拟服务器)和10台虚拟工作站。项目中还部署1台物理容量为48Tbyte的虚拟带库,用于备份存储媒资入库归档的重要数据。虚拟磁带库通过存储虚拟化技术把一个磁盘存储系统完全模拟成一个磁带库,包括磁带库机械臂、磁带驱动器、各种类型的磁带以及容量。

     实体服务器中,网络核心存储设备由在线存储系统EMCIsilon X200和数据库存储共享阵列Dell PowerVault MD3600f构成。近线存储系统采用数据流磁带库QuantumScalar i6000。以太网交换机分别采用H3C 5800-60cH3CS5120-52C-EI2台数据库服务器由DELLPowerEdge R720构成,采用Linux操作平台和服务器双机并行方式工作,数据采用独立双控盘阵RAID1方式存储,采用专用备份软件自动进行数据备份。分级存储迁移服务器采用2DELLPowerEdge R720,实现对归档系统以及近线带库进行管理。采用4DELLPowerEdge R720作为转码迁移服务器,以实现媒体资源数据的交换和共享、视音频格式转换、文件传输、文件校验、自动技审等功能。2台打包服务器采用HP380G7,用于高清制作网络系统故事板的合成转码。上下载、审核以及缩编工作站采用大洋D3-HD5PRO,编目审核工作站采用HPZ220

     在本次系统实体服务器上操作系统软件采用了WindowsServer 2008 R2 EnterpriseRed HatEnterprise Linux Server 5.8 X64。数据库软件采用ORACLE10G RAC 。媒资系统采用大洋ESB互联平台和EMBEnterpriseMedia Bus)转码中心。

 

2.3系统的安全设计

     1)数据库的安全设计

     为了保证网络安全,数据库服务器采用先进的双机容错技术(即服务器集群技术),保证数据、应用程序和信息系统的高可用性。本网络采用ORACLE10G RAC技术,用户可以充分利用多个使用集群技术互联的计算机处理能力。

     在数据库安全设计时将2台服务器通过软件建立1个虚拟服务器名,数据库资源挂在虚拟的服务器下,客户机访问数据库时直接访问虚拟机,2台服务器一主一备,一旦主机瘫痪,备份机可以在1min之内接管数据库服务,接管过程对客户机是透明的,通过这样的措施可以大大提高数据库的容灾能力。

     2)交换系统的安全设计

     以太网核心为2H3C5800万兆交换机,可配置48口千兆模块,2台交换机形成级联,每台服务器用双网线做成TEAM,同时连接到2台交换机,任意一根网线断开或接触不良都不会引发服务器连接故障。

     IsilonX200存储系统内配置有主备Infiniband交换机,每个X200节点有2Infiniband线缆分别连接到主备交换机,任意一个节点的一根Infiniband连接线传输中断都不会影响数据传输。

     3)服务器硬件安全

     本系统中关键服务器采用双机热备工作模式,即核心FC交换机、服务器FC交换机和主要楼层交换机支持可热插拔的SFP接口、冗余电源、冗余风扇等,这样无论单个电源模块、风扇、端口链路损坏都不会影响服务器和存储系统提供的访问服务,保证系统高可靠性。

 

3 系统的流程设计

 3.1系统总体流程设计

     图4是媒资系统的总体流程设计图,其中有媒资资料入库、资料管理、节目下载输出等数据交互流程设计。数据的互联互通是一个系统化的工程,本系统的流程设计时考虑ESBEMB之间会有很多数据的传递,所以在流程服务之间的注册及调用应该都采用了WebService、消息队列等成熟的、标准的接口协议。在后台数据交换中心包含了ESBEMB、转码中心、媒体迁移中心等,这些在整个互联互通平台中起着至关重要的作用。

 

 

 3.2节目入库流程

     节目素材入库流程图如图5所示。媒资入库流程首先由栏目制作人员进行一次编目,由资源管理器提交媒资系统,或由媒资系统上载、导入历史资料及补充素材。入库完成后,由媒资分级存储软件进行按照归档策略对文件归档。归档结束后由媒资编目人员对历史资料节目素材进行元数据编目。编目审核人员对编目元数据进行审核,符合的编目元数据就能通过并而完成元数据入库,如果不通过则打回重新编目。


 

 

3.3节目检索流程

     节目检索流程图如图6所示。节目制作人员通过Web检索浏览低码率,确认所需媒体文件发出检索指令,通过HTTP/TCP协议传递给Web服务器。后台的Web服务器对于非静态页面的代码(JSP代码等)传递给应用服务器解析。应用服务器通过查询数据库检索出用户需要的检索结果,把查询结果转化为超文本标记语言(HypertextMarkup LanguageHTML)传递回Web服务器;Web服务器再将结果通过HTTP/TCP协议传递给用户[3]。用户浏览查询结果中对应的流媒体数据,通过HTTP/TCP协议发出查看指令传递给Web服务器。Web服务器将统一资源定位符(UniformResource LocatorURL)文件定位传递给流媒体服务器。流媒体服务器从媒资在线盘塔中找到相应的流媒体文件,通过RTP/UDP协议将流媒体文件数据传递给用户端,用户可以边下载边浏览流媒体数据。

 

 

3.4节目、素材归档流程

     节目归档流程图如图7所示。媒资系统进行资料上载后,根据需要产生高低双码流资料(将标清视频高码转为DV50,低码转换为H.264),为了避免高码流资料在线时间过长对在线存储系统造成压力,上载节目在进行高码流质量审核之后进入归档流程,根据迁移策略条件完成高码流素材归档;再依据系统制定的数据迁移策略,满足迁移策略的数据被迁移到近线存储区中,并根据策略决定在线硬盘上的数据对象是否删除。

 

 

    其他应用系统传送过来的素材经质量审核后同样进入归档流程。自产素材的低码流文件和其他业务系统上传并通过转码产生的低码流文件经编目、编目终审之后进入归档流程,其中关键帧以及低码流文件分别进入关键帧归档区和低码流归档区,并同时根据迁移策略决定是否删除原有的关键帧、低码流文件,至此关键帧、低码流文件归档完成。

 

    当近线存储区达到一定的存储容量后,同样根据策略将满足离线条件的数据流磁带直接进行离线处理,并生成离线介质,进入库房管理。

 

3.5节目素材查询调用流程

     节目素材调用流程图如图8所示。根据全网检索浏览共享平台的审核调度中心发出的数据调用指令请求后,存储迁移系统判断数据对象存储状态,并按照优先级从速度最快的存储区调用的原则,将数据对象自动回迁到在线存储区中。如果所需素材存在于在线存储中,则由迁移调度服务器进行相应的迁移操作。如果存在于近线存储中,则首先从近线存储中迁移到在线存储中,然后迁移到用户指定的位置。如果素材处于离线状态,则向管理员发出提示,说明所需素材在离线架上的哪盘磁带上。

 

 

    高码流节目完成离线、近线至在线的回迁后,系统下载管理工作站判断该检索结果的输出方式,将高码流节目下载到录像带上交给检索请求用户,或者将高码流节目通过业务系统之间的数据交换链路传送给发送调用请求的业务系统二级库存储。

 

4 总结

     扬州台云媒资系统创新地采用云计算技术,将媒资的大量应用服务部署到虚拟刀片服务器上,大大提高数据保护的整体安全性和性能,降低数据保护成本。本系统建成后,经过技术部门反复详细的测试和维护,已经能正常投入使用,满足了节目的日常制作以及历史资料的抢救性恢复入库需求。

    扬州台的媒资系统的后期发掘尚在起步阶段,相关的系统端口交互以及后期的基于云计算虚拟化存储还在进一步调试中,通过下一步的技术优化,相信扬州台云媒资系统的功能会更加完善和成熟。

 

 

本文已经刊登在《电视技术》2014年第18期

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