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服務器備份問題的探討及在視頻領域內(nèi)的應用
服務器備份問題的探討及在視頻領域內(nèi)的應用
2001中南地區(qū)廣播電視技術討論會技術論文一等獎計算機及其相關技術進入視頻領域已經(jīng)成為了一個不爭的事實。以電視臺為例,非線性節(jié)目制作網(wǎng)絡和硬盤播出系統(tǒng)已經(jīng)開始全面占領節(jié)目的制作和播出部分。數(shù)字化和網(wǎng)絡化也被公認為是視頻領域的未來。
無論是在非線性節(jié)目制作網(wǎng)絡或是在硬盤播出網(wǎng)絡中,服務器都是整個工作系統(tǒng)的核心。服務器不能正常的工作將會導致網(wǎng)絡系統(tǒng)的功能紊亂甚至導致整個網(wǎng)絡的崩潰。能否長時間安全穩(wěn)定的工作是衡量一個視頻網(wǎng)絡是否具有實用性的重要指標。尤其在硬盤播出系統(tǒng)中,任何類型的服務器故障引發(fā)的系統(tǒng)失效都會導致播出事故,這是絕對不能允許的。所以,對服務器進行備份工作,在主服務器出現(xiàn)故障時自動接替工作,并且使這個過程相對于用戶"透明",以保證任何情況下系統(tǒng)功能都不會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(圖-1)來說明對服務器備份的重要性:
在圖-1所示網(wǎng)絡中,服務器管理資源的共享和分配。在播出系統(tǒng)中,視頻播出服務器更是直接進行播出的工作,所以一定要保證服務器所謂的"零故障率"。因此,要對服務器部分進行備份,使得任何情況下服務器部分都能夠正常的工作。我們可以將服務器單元分為兩個部分:
1. 主服務器
正常時提供系統(tǒng)服務的主機。運行包括與網(wǎng)絡相關聯(lián)的管理和應用等所有的服務。
2. 備份服務器
當運行服務器提供的服務已不可用時,自動接替運行服務器的工作而不用重新起動系統(tǒng),而當運行服務器恢復正常后,按照使用者的設定以自動或手動方式將服務切換到運行服務上運行。
我們可以將圖-1所示網(wǎng)絡改造如下(圖-2):
在圖-2所示的網(wǎng)絡結構中,當視頻服務器或播出服務器出現(xiàn)故障時,其備份服務器都可以自動接替其正在進行的工作,從而保證系統(tǒng)的正常運行。
我們可以通過以下方式實現(xiàn)服務器的備份工作:
服務器備份的工作模式
在討論服務器備份的工作模式之前,我們必須明白所謂的服務器備份究竟意味著什么。我們以下圖說明一下備份的含義。
假設我們有一項應用任務A正在主服務器上運行,同時設有一個備份服務器,在主服務器出現(xiàn)故障時接替主服務器的工作。我們定時保存任務A的運行狀態(tài),包括保存任務A的指令狀態(tài)和數(shù)據(jù)狀態(tài),我們將定時保存紀錄的現(xiàn)場稱為現(xiàn)場1,現(xiàn)場2……現(xiàn)場n,現(xiàn)場n 1…..,如圖所示
我們保存的這些現(xiàn)場是為了當應用任務A所工作的服務器出現(xiàn)故障,或者當任務A本身出現(xiàn)錯誤時使備份服務器可以接替主服務器正在進行的工作。
我們假設主服務器系統(tǒng)在現(xiàn)場n已被保存,現(xiàn)場n 1尚未被保存的時候發(fā)生故障。如圖
當故障發(fā)生,系統(tǒng)探測到主服務器已經(jīng)不能夠正常工作后即通知備份服務器接替主服務器的工作。備份服務器調(diào)出保存的現(xiàn)場n,使得我們可以在備份系統(tǒng)上啟動應用任務A并接替主服務器繼續(xù)進行工作。
但是必須注意的是,我們不可能從錯誤發(fā)生的那一點上開始使用備份系統(tǒng)恢復工作。我們必須回到狀態(tài)n,并從狀態(tài)n開始繼續(xù)進行應用任務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)在對保存的現(xiàn)場n和現(xiàn)場n 1之間的時間間隔的要求也有所不同。例如對于非線性節(jié)目制作網(wǎng)絡系統(tǒng),我們看重的是編輯現(xiàn)場和數(shù)據(jù)的保存,以便在網(wǎng)絡出現(xiàn)故障后可以對編輯現(xiàn)場進行恢復,待故障排除后繼續(xù)進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,我們設定的保存現(xiàn)場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行現(xiàn)場的保存,每隔一秒或幾秒對現(xiàn)場進行一次保存,也是用戶完全可以容忍的。而對于硬盤播出系統(tǒng),我們要求從備份服務器對主服務器系統(tǒng)故障的檢測到接替主服務器進行工作的時間周期不能大于人眼所能察覺的范圍,即最佳狀態(tài)應是不超過一幀。這樣就要求在設計硬盤播出服務器方案時保存現(xiàn)場n與n 1之間的間隔必須以滿足上面所述的要求作為設計依據(jù)。實際上更安全的辦法是令整個備份系統(tǒng)運行在Active/Active工作模式下,并且主服務器和備份服務器同時運行同一個任務,一但備份服務器檢測到主服務器出現(xiàn)故障便接替主服務器在整個系統(tǒng)中的地位。我們將在后面的部分詳細討論這種工作模式。
不同類型及要求的備份服務器系統(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。它的特點是兩臺服務器處于不同的工作狀態(tài)。主服務器處于處理狀態(tài),備份服務器處于備用狀態(tài),以防主服務器上發(fā)生故障影響整個網(wǎng)絡運行。備用服務器可以是規(guī)模較小、性能稍低的服務器,但是,當主服務器出現(xiàn)故障時,它必須具有保證網(wǎng)絡功能的處理能力。例如,假設服務器一是主"激活"節(jié)點,服務器二是次"備用"節(jié)點。如果服務器一節(jié)點發(fā)生故障了,它的被保護資源由服務器二節(jié)點來恢復。當服務器一節(jié)點恢復后, 資源可以被服務器一節(jié)點重新獲得。然而,當服務器二節(jié)點出現(xiàn)故障時,服務器二節(jié)點上并沒有需要被服務器一節(jié)點恢復的資源。
如圖-3所示,應用A在處于Active狀態(tài)的服務器一上運行,當服務
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