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服務(wù)器備份問題的探討及在視頻領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用
服務(wù)器備份問題的探討及在視頻領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用
2001中南地區(qū)廣播電視技術(shù)討論會(huì)技術(shù)論文一等獎(jiǎng)計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)入視頻領(lǐng)域已經(jīng)成為了一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。以電視臺(tái)為例，非線性節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)和硬盤播出系統(tǒng)已經(jīng)開始全面占領(lǐng)節(jié)目的制作和播出部分。數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化也被公認(rèn)為是視頻領(lǐng)域的未來。
無論是在非線性節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)或是在硬盤播出網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器都是整個(gè)工作系統(tǒng)的核心。服務(wù)器不能正常的工作將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能紊亂甚至導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰。能否長時(shí)間安全穩(wěn)定的工作是衡量一個(gè)視頻網(wǎng)絡(luò)是否具有實(shí)用性的重要指標(biāo)。尤其在硬盤播出系統(tǒng)中，任何類型的服務(wù)器故障引發(fā)的系統(tǒng)失效都會(huì)導(dǎo)致播出事故，這是絕對(duì)不能允許的。所以，對(duì)服務(wù)器進(jìn)行備份工作，在主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)接替工作，并且使這個(gè)過程相對(duì)于用戶"透明"，以保證任何情況下系統(tǒng)功能都不會(huì)失效就顯得非常重要了。
我們可以以下面的制作播出一體化網(wǎng)絡(luò)（圖-1）來說明對(duì)服務(wù)器備份的重要性：
在圖-1所示網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器管理資源的共享和分配。在播出系統(tǒng)中，視頻播出服務(wù)器更是直接進(jìn)行播出的工作，所以一定要保證服務(wù)器所謂的"零故障率"。因此，要對(duì)服務(wù)器部分進(jìn)行備份，使得任何情況下服務(wù)器部分都能夠正常的工作。我們可以將服務(wù)器單元分為兩個(gè)部分：
1． 主服務(wù)器
正常時(shí)提供系統(tǒng)服務(wù)的主機(jī)。運(yùn)行包括與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的管理和應(yīng)用等所有的服務(wù)。
2． 備份服務(wù)器
當(dāng)運(yùn)行服務(wù)器提供的服務(wù)已不可用時(shí)，自動(dòng)接替運(yùn)行服務(wù)器的工作而不用重新起動(dòng)系統(tǒng)，而當(dāng)運(yùn)行服務(wù)器恢復(fù)正常后，按照使用者的設(shè)定以自動(dòng)或手動(dòng)方式將服務(wù)切換到運(yùn)行服務(wù)上運(yùn)行。
我們可以將圖-1所示網(wǎng)絡(luò)改造如下（圖-2）:
在圖-2所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)視頻服務(wù)器或播出服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，其備份服務(wù)器都可以自動(dòng)接替其正在進(jìn)行的工作，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
我們可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的備份工作：
服務(wù)器備份的工作模式
在討論服務(wù)器備份的工作模式之前，我們必須明白所謂的服務(wù)器備份究竟意味著什么。我們以下圖說明一下備份的含義。
假設(shè)我們有一項(xiàng)應(yīng)用任務(wù)A正在主服務(wù)器上運(yùn)行，同時(shí)設(shè)有一個(gè)備份服務(wù)器，在主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)接替主服務(wù)器的工作。我們定時(shí)保存任務(wù)A的運(yùn)行狀態(tài)，包括保存任務(wù)A的指令狀態(tài)和數(shù)據(jù)狀態(tài)，我們將定時(shí)保存紀(jì)錄的現(xiàn)場(chǎng)稱為現(xiàn)場(chǎng)1，現(xiàn)場(chǎng)2……現(xiàn)場(chǎng)n,現(xiàn)場(chǎng)n 1…..,如圖所示
我們保存的這些現(xiàn)場(chǎng)是為了當(dāng)應(yīng)用任務(wù)A所工作的服務(wù)器出現(xiàn)故障，或者當(dāng)任務(wù)A本身出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)使備份服務(wù)器可以接替主服務(wù)器正在進(jìn)行的工作。
我們假設(shè)主服務(wù)器系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)n已被保存，現(xiàn)場(chǎng)n 1尚未被保存的時(shí)候發(fā)生故障。如圖
當(dāng)故障發(fā)生，系統(tǒng)探測(cè)到主服務(wù)器已經(jīng)不能夠正常工作后即通知備份服務(wù)器接替主服務(wù)器的工作。備份服務(wù)器調(diào)出保存的現(xiàn)場(chǎng)n,使得我們可以在備份系統(tǒng)上啟動(dòng)應(yīng)用任務(wù)A并接替主服務(wù)器繼續(xù)進(jìn)行工作。
但是必須注意的是，我們不可能從錯(cuò)誤發(fā)生的那一點(diǎn)上開始使用備份系統(tǒng)恢復(fù)工作。我們必須回到狀態(tài)n,并從狀態(tài)n開始繼續(xù)進(jìn)行應(yīng)用任務(wù)A的工作。
基于上面所述的情況，不同類型的用戶所使用的備份系統(tǒng)在對(duì)保存的現(xiàn)場(chǎng)n和現(xiàn)場(chǎng)n 1之間的時(shí)間間隔的要求也有所不同。例如對(duì)于非線性節(jié)目制作網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，我們看重的是編輯現(xiàn)場(chǎng)和數(shù)據(jù)的保存，以便在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障后可以對(duì)編輯現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行恢復(fù)，待故障排除后繼續(xù)進(jìn)行尚未完成的編輯工作并保證數(shù)據(jù)的完整性。在這種情況下，我們?cè)O(shè)定的保存現(xiàn)場(chǎng)n和n 1之間的間隔就不需要很短，我們即使以秒為單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的保存，每隔一秒或幾秒對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一次保存，也是用戶完全可以容忍的。而對(duì)于硬盤播出系統(tǒng)，我們要求從備份服務(wù)器對(duì)主服務(wù)器系統(tǒng)故障的檢測(cè)到接替主服務(wù)器進(jìn)行工作的時(shí)間周期不能大于人眼所能察覺的范圍，即最佳狀態(tài)應(yīng)是不超過一幀。這樣就要求在設(shè)計(jì)硬盤播出服務(wù)器方案時(shí)保存現(xiàn)場(chǎng)n與n 1之間的間隔必須以滿足上面所述的要求作為設(shè)計(jì)依據(jù)。實(shí)際上更安全的辦法是令整個(gè)備份系統(tǒng)運(yùn)行在Active/Active工作模式下，并且主服務(wù)器和備份服務(wù)器同時(shí)運(yùn)行同一個(gè)任務(wù)，一但備份服務(wù)器檢測(cè)到主服務(wù)器出現(xiàn)故障便接替主服務(wù)器在整個(gè)系統(tǒng)中的地位。我們將在后面的部分詳細(xì)討論這種工作模式。
不同類型及要求的備份服務(wù)器系統(tǒng)可以分為以下的幾種工作模式：
1． Active/Standby工作模式
Active/Standby 即激活/備用工作模式。它的特點(diǎn)是兩臺(tái)服務(wù)器處于不同的工作狀態(tài)。主服務(wù)器處于處理狀態(tài)，備份服務(wù)器處于備用狀態(tài)，以防主服務(wù)器上發(fā)生故障影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。備用服務(wù)器可以是規(guī)模較小、性能稍低的服務(wù)器，但是，當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，它必須具有保證網(wǎng)絡(luò)功能的處理能力。例如，假設(shè)服務(wù)器一是主"激活"節(jié)點(diǎn)，服務(wù)器二是次"備用"節(jié)點(diǎn)。如果服務(wù)器一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障了，它的被保護(hù)資源由服務(wù)器二節(jié)點(diǎn)來恢復(fù)。當(dāng)服務(wù)器一節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后， 資源可以被服務(wù)器一節(jié)點(diǎn)重新獲得。然而，當(dāng)服務(wù)器二節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，服務(wù)器二節(jié)點(diǎn)上并沒有需要被服務(wù)器一節(jié)點(diǎn)恢復(fù)的資源。
如圖-3所示，應(yīng)用A在處于Active狀態(tài)的服務(wù)器一上運(yùn)行，當(dāng)服務(wù)
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