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大连台电视播控系统中的数据库应用与维护

2015-03-20 16:24 来源:电视技术

责编:陈默

【原编者按近年来,从手动播控到自动播控,从磁带播出到硬盘播出,随着播控系统向着网络化、文件化的方向发展,数据存储量越来越大,播控系统的大数据时代已经到来。本文介绍了大连广播电视台电视播控数据库系统的数据库软件选用、软硬件架构的设计以及管理维护方法。经过两年的应用实践,结果表明,该数据库系统性能符合业务需求,能够持续稳定地运行,从而确保电视播控系统的安全高效运行。


大连台电视播控系统中的数据库应用与维护

谭峰 孔冰 大连广播电视台电视播控中心 

 

近年来,大数据这个词使用的频率越来越多,大数据变成时下很热门的一个技术话题。从手动播控到自动播控,从磁带播出到硬盘播出,随着播控系统向着网络化、文件化的方向发展,数据存储量越来越大,播控系统的大数据时代已经到来。随着IT技术与播控系统的融合,数据库技术在播控系统中的地位愈发重要,已经成为数字化播控系统中的管理和信息中枢。播前准备、节目播控、播后数据归档,整个播控工作流程都离不开数据库。由于编单、上载、播出等工作站对数据库的访问非常频繁,一旦数据库系统崩溃,播控系统也面临瘫痪。因此,数据库系统的科学应用与管理,是保证数据库的正常运行,进而确保安全播出的关键,是数字播控系统中的重中之重。下面结合数据库在大连台电视播控系统中的应用及管理维护方法做简要介绍。

 

1 大连台播控数据库系统的设计与应用

 

1.1 数据库软件的采用

 

数据库采用Microsoft SQL Server 2008作为数据库系统软件。MicrosoftSQL Server 2008具有强大的安全性、可靠性、可伸缩性和可扩展性等特点,在继承上一代版本的优点的基础上,增加了许多新特性,如数据集成功能(SSIS)、改进了分析服务(SSAS)、报告服务(SSRS)以及office集成等。MicrosoftSQL Server 2008适用于大规模联机事务处理(OLTP)、数据仓库和电子商务应用的数据库和数据分析平台。数据库内部架构如图1所示。1


1 SQL Server2008 架构

 

SQL Server 2008功能模块很多,但是总体来说可以分为两大模块(见图2):数据库模块和商务智能模块。数据库模块除了数据库引擎以外,还包括以数据库引擎为核心的ServiceBroker、复制、全文搜索等功能组件。而商务智能模块由集成服务(IntegrationService)、分析服务(AnalysisService)和报表服务(ReportingService)三大组件组成。

 

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2 SQL Server 2008 各组件之间关系

 

本系统数据库主要使用数据库模块的功能,如数据库引擎、复制、全文搜索等功能;商务智能模块的存在,对于播控系统从外部获取数据或导出播出数据以及播出数据分析也提供了强大的功能支持。

 

采用SQL Server 2008作为数据库系统软件,除了考虑到该产品性能足够强大,能够满足目前播控系统的数据处理的需求之外,还考虑到数据库产品的易用性。由于之前播控系统使用的数据库版本为SQLServer 2005,采用SQL Server 2008,可以使管理人员迅速上手,无需过多的学习就可以管理维护新数据库,实现新旧数据库管理的平滑过渡。

 

1.2 数据库在播控系统中的应用

 

数据库系统是数字化硬盘自动播出系统的数据平台,它作为数据存储中心,在播出业务流程中进行数据管理和共享,为节目安全播出提供技术支撑,也是播控系统网络化、文件化的基础。

 

播出业务流程从时间线上分为3个阶段,播前、正播和播后。这3个阶段的工作都与数据库系统息息相关。由于大连台的全台网正在设计规划中,电视播控系统包含了一部分备播系统的功能。在播前阶段,也就是节目播出的准备阶段,节目单编辑系统、字幕编辑系统和上载系统、素材迁移系统、自动技审系统都要与数据库进行数据交互,节目单信息、字幕文件信息、生成上载任务信息、上载后素材文件的元数据信息、素材迁移的信息、自动技审信息都要存储到数据库中;正播阶段,播控工作站、边播边载工作站、延时播工作站要与数据库进行数据通信,完成调取节目单信息、应急播出调取素材库文件、刷新播出单素材信息、正播单保存、边播边载、延时播等工作任务;播后阶段,播后数据存储、过期素材删除、播后日志归档等都离不开数据库。除此之外,播控系统的管理与配置、网络监控的数据都要存储在数据库中,系统的自动策略也要从数据库中提取信息,并保存完成信息,由此可见数据库在播控系统的运行中起着至关重要的作用(见图3)。

 

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3 电视播控数据库工作流程图

 

正如前面所述,数据库中存储的数据种类繁多,数据量大,很多都是实时更新的,与相关设备的数据通信量也很大。围绕节目播出生产的信息都集中存储在数据库中,如何保证数据库系统足够健壮,是必须考虑的问题。为了保证数据库的可用性,笔者从硬件架构和软件应用上进行了精心设计。

 

1)硬件架构的安全应用

 

播控数据库的硬件架构(见图4)采用了3DellR710服务器,其中2台设置为主备数据库服务器,另外1台作为第二备数据库服务器。主备服务器通过2条网线相互通信,一条网线直接连接2台服务器,用作数据库镜像数据同步以及侦听心跳;另一条网线连接播控系统网络,为播控业务系统提供正常网络通信。为了防止单一网络设备故障,主备服务器分别连接播出子网中不同的交换机。主、备和第二备服务器实现了二级备份的硬件架构,从硬件上保证了系统运行的安全性。

 

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4 播控数据库硬件架构

 

2)业务软件的安全应用

 

软件架构(见图5)采用SQLServer 2008AutoStartSecondCopy构成播控数据库系统,其中SQLServer 2008作为数据库软件;AutoStart软件支持无共享磁盘阵列方式的双机热备、双机集群、多机集群,可以保证系统上的应用程序、数据和网络资源不会受到任何外在因素影响而中断服务,在本系统中主要用作主备数据库热备切换软件,同时为外部业务系统提供唯一的数据库虚拟IP地址;SecondCopy软件自动从当前活动数据库服务器拷贝数据库备份文件至第二备数据库服务器中,用作冷备数据库的恢复数据源文件。当前活动数据库的数据库备份文件由维护计划自动完成,每天凌晨300进行完整数据库文件备份,每3h进行差异数据库文件备份。主、备数据库的存在保证系统随时有2个可用的数据库引擎,AutoStart软件则实现当前活动数据库的故障检测,如果发生故障,则自动切换到备数据库,确保系统的安全性。SecondCopy软件用来确保第二备数据库中的数据库备份文件为最新的备份文件。这3个软件互相协作,形成了数据库系统的2级保护屏障,保证正常数据业务运行,提高了系统的可用性。

 

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5 数据库软件架构

 

播控数据库系统架构上实现了1+1+1的冗余备份,主备数据库服务器在线热备,支持自动切换;第二备数据库自动备份保存数据库备份文件,手动恢复;符合广电总局“62号令实施细则的关于播控数据库方面的一级保障要求。

 

2 数据库的管理维护

 

数据库从创建开始,以后的工作都叫做管理维护。搭建了强壮的数据库系统之后,并不意味着数据库就一定安全稳定的运行,还要进行合理的管理维护,才能确保数据库系统正常工作。为了确保数据库系统安全持续运行,结合大连台电视播控系统的实际工作需求,采用以下措施来管理维护:

 

2.1 保护好系统数据库文件

 

SQL Server中的系统数据库(见图6)很重要,包括Master数据库、Tempdb数据库、Model数据库、Msdb数据库,如果系统数据库被篡改或破坏,那么SQLServer将不能启动。它包含了SQLServer保持联机所需要的所有存储过程。因此这4个数据库不允许工作人员直接对其内容进行手工修改和操作。

 

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6 系统数据库

 

2.2 制定合理的权限管理策略

 

播控系统的数据库存储着大量的重要业务数据,由于大量的不同工位要访问数据库,为了避免或减少人为操作的失误或恶意攻击对数据库带来的伤害,制定合理的权限管理是确保数据库安全的重要措施之一。权限是用户账户的属性,它决定了用户在数据库中可以进行的操作。权限管理的配置要遵循最少权限原则,即只给用户授予完成任务所需的权限,除此之外,不再授予其他任何权限。同时要满足CIA三角(见图7)安全规则,即数据安全满足下面3个方面:

 

1)机密性,即未授权的人或者使用未授权的方法不能访问数据。

 

2)完整性,即未授权的人或者使用未授权的方法不能修改数据。

 

3)可用性,即已授权的人随时可以使用数据。

 

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7 CIA三角

 

在考虑到上述原则后,对权限管理做了详细规划,将工作人员划分到3个组中(见表1),这3个组分别为Administrator(系统管理员)、播出、上载,不同组中的用户拥有相应的权限,不同权限的用户登录后所能进行的操作不同,而且每一个用户登录后在系统内的操作都会留下记录,比如播控系统的素材是谁上载的,谁负责审核的,谁播出的,在数据库中均可以检索到,责任明确,便于管理。

 

1权限列表

在

 

2.3 采用严格的病毒防护措施

 

整个数据库系统从技术层面上对于病毒防护采取两个措施,一是对外来的文件执行严格的杀毒导入制度,二是网络系统安装了赛门铁克公司的网络防护系统(SEP)。

 

1)外来文件杀毒

 

使用3台独立的杀毒工作站对外来文件进行杀毒,每台工作站上安装不同的杀毒软件,分别是卡巴斯基、诺顿、瑞星杀毒软件,对于要进入系统的节目单、飞字、广告挂角等文件,需要经过3台杀毒工作站一一杀毒,方可进入系统使用。由于采用了3种杀毒软件,病毒特征代码库内容更加全面,杀毒效率更高,有效地预防病毒文件进入业务系统。

 

2)网络防护系统

 

采用赛门铁克公司的网络防护系统Symantec Endpoint Protection,该系统使用集中式病毒防护控制体系,采用性能卓越的查毒引擎,可对客户端强制执行查毒操作,自动更新病毒库,为系统提供强大的病毒防护功能。

 

文件在进入系统前要经过3台独立的杀毒工作站进行杀毒,进入系统时还要经过网络防护系统杀毒和过滤,这2级安全防护手段确保数据库的数据信息不被病毒感染,能够圆满完成病毒防护的工作任务。

 

2.4 设置安全高效的备份与恢复模式

 

播控系统日常工作与数据库紧密相关,一个高度依靠数据库的系统,在享受数据库带来工作效率的同时,还要承担因为数据库的崩溃而造成的重要数据丢失甚至业务系统瘫痪的风险。高效可靠地备份计划,可以在灾难发生时尽快恢复数据,尽量减少数据库崩溃对系统的影响,保证业务系统正常运转。所谓备份就是制作数据库结构、对象和数据的复制文件,以便在数据库遭到破坏的时候能够修复数据库。制订备份计划需要考虑以下3个方面:

 

1)备份类型

 

常用的数据库备份类型有4种,即完整数据库备份、差异备份、事务日志备份和文件或文件组备份。考虑到播控系统目前的数据量和工作流程,采用完整数据库备份+差异备份相结合的方式。本系统每天凌晨300进行完整数据库备份,每隔3h进行差异数据库备份。

 

2)备份恢复模式

 

SQL Server 20008 包括3种恢复模型,简单恢复模型、完全恢复模型、大容量日志记录恢复模型。恢复模式会改变事务日志的行为、可执行的备份以及数据的恢复方式。不同的恢复模型在SQLServer 备份、恢复的方式和性能方面存在差异,而且采用不同的恢复模型对于避免数据损失的程度也不相同。通过评估系统数据库大小,以及能够承受损失的程度并且兼顾到高效的原则,笔者采用简单恢复模型,优点在于日志的存储空间较小,能够提高磁盘的利用效率,而且恢复的时间较短。在此种模式下,可以执行完整备份和差异备份。简单的说这种恢复方式既满足了安全备份类型的需要,也节省了磁盘空间,同时兼顾了高效的原则。

 

3)备份文件存储

 

数据库的备份文件存储在2个位置,一个是自动维护计划中设置好的既定路径——主数据库服务器的F盘下,另一个通过SecondCopy软件,将主数据库中的备份文件自动复制到第二备数据库服务器中,这样既确保数据库软件受损时有备份文件可用,也预防主数据库服务器硬件故障导致备份文件缺失。

 

2.5 使用方便快捷的数据库监控

 

数据库投入使用之后,使用技术手段对其运行状态进行监控,掌握软硬件系统的各个时刻的运行参数。技术人员通过分析,一方面在最短时间内获取故障信息,快速采取应急手段,恢复数据库,尽可能降低数据库故障对于业务系统运行的影响;另一方面,通过监控,在出现故障前发现系统瓶颈,及早预防,防患于未然,优化系统运行的可靠性和可用性。

 

目前本数据库系统在大洋监控系统中集成了数据库运行状态监测的项目(见图8、图9)。SQLServer 2008数据库软件监测主要功能:监控系统可以对数据库系统运行的实例数量。实例进程、内存使用率、磁盘使用率、日志文件等方面进行全面监视监测及分析,并且可以根据故障情况提供声光报警,根据分析数据提示系统运行隐患,以便提前做好数据备份、设备备份等应急处理,保证数据库运行的安全性、可靠性。

 

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8 数据库监控主视图(截图)

 

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9 数据库监控错误日志页面(截图)

 

2.6 配置自动运行的数据库维护计划

 

数据库维护计划是SQL server 2008 自动化管理的技术手段之一,所谓自动化管理就是对能够预测到的服务器事件或必须按时执行的管理任务,根据已经制定好的计划作出必要的操作。通过自动化管理,可以将一些每天必须进行的固定不变的日常维护任务交给服务器自动执行。维护计划可以执行多种维护操作,包括数据库备份、缩减数据库文件大小、索引维护和检查数据完整性等任务。

 

大连台电视播控数据库维护计划包括每日维护计划与每3 h维护计划。

 

每日维护计划(见图10)主要执行3项任务。

 

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10 数据库每日维护计划

 

1)对指定数据库文件大小超过50 byte的时候收缩数据库,将释放的空间归还给操作系统,减少数据库文件的磁盘占用空间。

 

2)将指定的数据库文件完整备份到F:数据库备份,并验证备份文件的完整性。

 

3)将备份时间超过7天的数据库备份文件删除,也就是只保存最近7天的数据库完整备份文件。

 

3 h维护计划与每日维护计划使用方法类似,只是用来备份差异数据库备份文件,在此就不赘述了。

 

2.7 建立良好的维护制度

 

即使应用了许多技术手段使系统自动应急与管理,但良好的维护制度必不可少,由于监控软件与自动管理只能执行预先设计好的工作任务,以及检测固定的工作对象,不能够做到面面俱到,而且这些自动运行的程序也有可能在某些特定的条件下停止运行或出错,那么良好的维护制度能够与系统的自动化管理技术互补,及时发现监控软件与自动管理中出现的故障与漏洞,快速解决问题,保证数据库系统的安全运行。因此建立了一套行之有效的维护制度,确保数据库运行安全稳定。维护制度按时间周期不同,分为日巡检制度、周维护制度、月维护制度、定期维护制度。这些维护制度主要内容包括及时查看监控软件数据库监控页面、每日对数据库的运行状况进行巡检(主要检查自动维护计划的执行状况)、自动倒换软件的状态是否正常、检查第二备数据库的数据备份源是否正常、定期检查数据库服务器硬件运行情况、定期重启数据库服务器、日志归档是否正常、及时处理发现的问题。通过近2年的系统运行,证明有效的维护制度是必不可少的,它与数据库自动化管理技术有效互补,提高了系统的安全性。

 

3 结束语

 

本文介绍了大连台电视播控系统中的数据库应用与维护。对于电视播控业务来说,安全播出是第一位的,由于数据库在播控系统中的重要地位,因此数据库的安全也是电视播控系统设计与使用过程中非常重要的一环。在数据库系统搭建与使用过程中,既要强调在系统设计时要采用合理的软件和安全的软硬件架构,也要通过后期合理的管理维护制度来保障数据库的安全运行。实践证明,技术手段与管理有效互补、相互结合,才能确保数据库系统的稳定运行,保障电视播控业务的安全进行。

 

 

该文已刊登在《电视技术》2015年第4期

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