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服務(wù)器備份問(wèn)題的探討及在視頻領(lǐng)域內的應用
服務(wù)器備份問(wèn)題的探討及在視頻領(lǐng)域內的應用
2001中南地區廣播電視技術(shù)討論會(huì )技術(shù)論文一等獎計算機及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)入視頻領(lǐng)域已經(jīng)成為了一個(gè)不爭的事實(shí)。以電視臺為例，非線(xiàn)性節目制作網(wǎng)絡(luò )和硬盤(pán)播出系統已經(jīng)開(kāi)始全面占領(lǐng)節目的制作和播出部分。數字化和網(wǎng)絡(luò )化也被公認為是視頻領(lǐng)域的未來(lái)。
無(wú)論是在非線(xiàn)性節目制作網(wǎng)絡(luò )或是在硬盤(pán)播出網(wǎng)絡(luò )中，服務(wù)器都是整個(gè)工作系統的核心。服務(wù)器不能正常的工作將會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )系統的功能紊亂甚至導致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的崩潰。能否長(cháng)時(shí)間安全穩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。尤其在硬盤(pán)播出系統中，任何類(lèi)型的服務(wù)器故障引發(fā)的系統失效都會(huì )導致播出事故，這是絕對不能允許的。所以，對服務(wù)器進(jìn)行備份工作，在主服務(wù)器出現故障時(shí)自動(dòng)接替工作，并且使這個(gè)過(guò)程相對于用戶(hù)"透明"，以保證任何情況下系統功能都不會(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(lái)說(shuō)明對服務(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)提供系統服務(wù)的主機。運行包括與網(wǎng)絡(luò )相關(guān)聯(lián)的管理和應用等所有的服務(wù)。
2． 備份服務(wù)器
當運行服務(wù)器提供的服務(wù)已不可用時(shí)，自動(dòng)接替運行服務(wù)器的工作而不用重新起動(dòng)系統，而當運行服務(wù)器恢復正常后，按照使用者的設定以自動(dòng)或手動(dòng)方式將服務(wù)切換到運行服務(wù)上運行。
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 )結構中，當視頻服務(wù)器或播出服務(wù)器出現故障時(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，從而保證系統的正常運行。
我們可以通過(guò)以下方式實(shí)現服務(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(zhù)什么。我們以下圖說(shuō)明一下備份的含義。
假設我們有一項應用任務(wù)A正在主服務(wù)器上運行，同時(shí)設有一個(gè)備份服務(wù)器，在主服務(wù)器出現故障時(shí)接替主服務(wù)器的工作。我們定時(shí)保存任務(wù)A的運行狀態(tài)，包括保存任務(wù)A的指令狀態(tài)和數據狀態(tài)，我們將定時(shí)保存紀錄的現場(chǎng)稱(chēng)為現場(chǎng)1，現場(chǎng)2……現場(chǎng)n,現場(chǎng)n 1…..,如圖所示
我們保存的這些現場(chǎng)是為了當應用任務(wù)A所工作的服務(wù)器出現故障，或者當任務(wù)A本身出現錯誤時(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。
我們假設主服務(wù)器系統在現場(chǎng)n已被保存，現場(chǎng)n 1尚未被保存的時(shí)候發(fā)生故障。如圖
當故障發(fā)生，系統探測到主服務(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)器調出保存的現場(chǎng)n,使得我們可以在備份系統上啟動(dòng)應用任務(wù)A并接替主服務(wù)器繼續進(jìn)行工作。
但是必須注意的是，我們不可能從錯誤發(fā)生的那一點(diǎn)上開(kāi)始使用備份系統恢復工作。我們必須回到狀態(tài)n,并從狀態(tài)n開(kāi)始繼續進(jìn)行應用任務(wù)A的工作。
基于上面所述的情況，不同類(lèi)型的用戶(hù)所使用的備份系統在對保存的現場(chǎng)n和現場(chǎng)n 1之間的時(shí)間間隔的要求也有所不同。例如對于非線(xiàn)性節目制作網(wǎng)絡(luò )系統，我們看重的是編輯現場(chǎng)和數據的保存，以便在網(wǎng)絡(luò )出現故障后可以對編輯現場(chǎng)進(jìn)行恢復，待故障排除后繼續進(jìn)行尚未完成的編輯工作并保證數據的完整性。在這種情況下，我們設定的保存現場(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)行現場(chǎng)的保存，每隔一秒或幾秒對現場(chǎng)進(jìn)行一次保存，也是用戶(hù)完全可以容忍的。而對于硬盤(pán)播出系統，我們要求從備份服務(wù)器對主服務(wù)器系統故障的檢測到接替主服務(wù)器進(jìn)行工作的時(shí)間周期不能大于人眼所能察覺(jué)的范圍，即最佳狀態(tài)應是不超過(guò)一幀。這樣就要求在設計硬盤(pán)播出服務(wù)器方案時(shí)保存現場(chǎng)n與n 1之間的間隔必須以滿(mǎn)足上面所述的要求作為設計依據。實(shí)際上更安全的辦法是令整個(gè)備份系統運行在A(yíng)ctive/Active工作模式下，并且主服務(wù)器和備份服務(wù)器同時(shí)運行同一個(gè)任務(wù)，一但備份服務(wù)器檢測到主服務(wù)器出現故障便接替主服務(wù)器在整個(gè)系統中的地位。我們將在后面的部分詳細討論這種工作模式。
不同類(lèi)型及要求的備份服務(wù)器系統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 )運行。備用服務(wù)器可以是規模較小、性能稍低的服務(wù)器，但是，當主服務(wù)器出現故障時(shí)，它必須具有保證網(wǎng)絡(luò )功能的處理能力。例如，假設服務(wù)器一是主"激活"節點(diǎn)，服務(wù)器二是次"備用"節點(diǎn)。如果服務(wù)器一節點(diǎn)發(fā)生故障了，它的被保護資源由服務(wù)器二節點(diǎn)來(lái)恢復。當服務(wù)器一節點(diǎn)恢復后， 資源可以被服務(wù)器一節點(diǎn)重新獲得。然而，當服務(wù)器二節點(diǎn)出現故障時(shí)，服務(wù)器二節點(diǎn)上并沒(méi)有需要被服務(wù)器一節點(diǎn)恢復的資源。
如圖-3所示，應用A在處于A(yíng)ctive狀態(tài)的服務(wù)器一上運行，當服務(wù)
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