播出数据多点智能备份的字幕同播系统
邹宗华
（广西电视台）
摘要: 播出系统中的字幕子系统是唯一没有在线热备的系统，当字幕系统的故障时，不能立即实现主/备应急倒换。由于字幕系统每天都承担着大量广告角标的播出，一旦字幕系统故障会导致广告无法正常播出，会造成无法挽回的经济损失。为解决此类应用瓶颈，本文提出了一种新的字幕播出方案，即字幕同播系统，该方案不仅解决了字幕播出应急问题，还大大提高了字幕播出系统的可靠性和容错率。关键词: 字幕播出热备 多点智能备份 字幕同播 故障一键式应急1 前言
在日常安全播出工作中，播出系统中的字幕子系统是唯一没有实现主/备无缝应急倒换的系统，遇到突发故障时必须先下掉字幕，然后才能出来故障，这个过程往往要花费很长的时间，可能会影响重要字幕、角标的播出，造成安全播出事故和广告收入的经济损失。原字幕系统播出字幕机经过将近4年的运行，已经初步显现老化现象，字幕机引起的黑场、静帧、花屏等安全播出事故有逐渐增加迹象，隐患问题日益突出，具体现象为: 字幕软件自动退出现象增多；字幕工作站硬件稳定性能降低，如字幕机显卡、机箱电源、字幕播出卡故障频发；由于业务的需要，广告角标的数量越来越多、播出方式日益复杂给字幕机加重播出压力，导致字幕机软、硬件工作不稳定。基于上述各种隐患，字幕的备份播出势在必行，但传统的单机备份播出又有它不可逾越的局限性。传统单机作备份播出的局限性主要有以下几点：1.1 播出数据（包括播出原始素材以及由原始素材生成的播出数据）不能与原系统实时共享。在应急情况下，必须从原系统拷贝播出数据，拷贝完成之后还要进行制作才能进行播出。此过程需耗费大量的时间和精力，但往往广告角标还是不能按时播出。1.2 不能适应复杂的播出方式播出。单机字幕机应急手动播出在面临复杂一些的播出方式时，例如为达到总局62号令对广告角标播出要求，即要求每集电视剧内广告角标上5分钟停10分钟循环播出这样的复杂播出方式，只能是束手无措；1.3 无法自动化播出。由于其不能播出共享串联单和播出数据，故只能手动播出。1.4 无法提供一键式应急。手动恢复播出，然后上线播出，此过程非常繁琐。1.5 故障恢复时间长，单机播出由于数据只能手动备份，查找和拷贝数据需要时间，故恢复时间比较长。网络字幕机投入使用后，单机作备份播出的局限性越来越明显。在没有冗余备份的前提下，主字幕播出机由于经过几年的高负荷运行，硬件稳定性开始降低，老化迹象日益严重。在以往的工作在以往的工作方式当中，一旦主字幕机出现短时间无法恢复的故障，就只能考虑启用冷备字幕机，但这些冷备字幕机启用过程繁琐、上线花费时间较长 ，很难起到有效的备份播出作用。为适应和完成台里目前广告角标播出需求，降低广告角标延误播出率，经过论证研究，我们决定搭建一套字幕同步跟播系统，并建立相应的跟播机制保障其顺利进行。2 总体设计思路
项目实施前，整个字幕系统播出数据单节点存储于主数据库硬盘上，一旦主数据库故障，就会导致整个字幕系统瘫痪。针对播出数据存储单一节点隐患问题，我们考虑在两个带高性能存储体的工作站上再增加两个存储点，这两个存储点上数据作为主存储点（数据库）的镜像备份，从而实现播出数据多点冗余备份，很好地解决了单节点隐患问题。实现多存储点备份之后，我们面临的问题就是如何实现自动备份数据。由于字幕系统的播出数据更新量非常大、条目非常多，传统的手动备份方式难以适应实际应用需求。因而我们使用了一种新的应用方式，该方式可以实现多存储点数据自动备份，大大提高数据的安全性和可靠性。项目总体设计思路有以下几个方面：2.1 增加两个播出数据存储点，利用软件自动侦测、比较这几个存储点的差异，并自动完成同步，从而实现多点存储，智能备份；例如，编务在字幕一系统拷贝增加了一条节目素材，软件很快就会侦测到这两个系统播出数据文件夹下文件数量的差异，然后自动进行同步拷贝操作；反之，编务在字幕一系统删除一条节目素材，软件自动侦测到后，立即执行删除操作。从而实现两套系统的原始素材和播出素材完全一致，互保备份；2.2 字幕同播系统与字幕一系统共享播出串联单。通过共享消息队列服务器，同播系统中的播出机能接受来自字幕编单机或者播控机的播出串联单，从而能根据播出串联单自动化播出；2.3 在实现播出素材实时共享和播出串联单共享的前提下，实现无差异化同步跟播；2.4 一键式应急。将同播字幕机键信号接入切换台，一旦原字幕机出故障，立即切同播字幕机播出，大大简化了应急过程，缩短故障处理时间。具体实现过程如下图所示：图1 总体设计思路
按照总体设计思想，设计完成后能解决现有的字幕系统安全播出隐患，大大提高播出数据的安全等级。3 播出数据多点智能备份的技术实现
项目实施前，整个字幕系统播出数据单节点存储于主数据库硬盘上，一旦数据库故障，就会导致整个字幕系统瘫痪。针对播出数据存储单一节点隐患问题，我们考虑在两个带高性能存储体的工作站上再增加两个存储点，这两个存储点上数据作为主存储点（数据库）的镜像备份，从而实现播出数据多点冗余备份，很好地解决了单节点隐患问题。但是，简单的多点存储并不能解决我们实际工作中遇到的各种复杂状况，因为它不具备数据自动恢复保护功能。在此前提下，我们构建了一套三角循环互保体系，这套体系通过结构上的，提供数据镜像和数据恢复功能。图2 多点智能备份实现过程
图中，存储点1和存储点2的播出数据都自动镜像主存储点的播出数据，按照实际应用需求，我们通过策略上的优化，将存储点1设置为实时镜像点，并将存储点2设置为定时镜像点，进行时间上差异化播出数据的镜像。进行时间上差异化同步镜像的好处是，当主存储点一定时间内被误删的素材可以从存储点2进行手动数据回迁。在实际工作中，由于数据量非常庞大，我们是按照频道进行镜像任务的配置的，这样在镜像数据恢复方便查找和核对。例如，某频道的一条字幕的的原始文件被误删了，这时工作人员可以先找到这个频道的同步界面，然后修改箭头的同步方向，进行反向同步操作，待同步过程完毕之后，在仔细查看以及核对主节点（字幕数据库）中是否恢复该字幕原始文件是否存在，即可完成数据恢复操作。整个过程无需接入U盘等媒介，比手动拷贝更加安全、高效、方便。播出数据多点智能备份方案实施后，较好地解决播出数据单节点存储隐患问题，大大提高了播出数据的保障能力和容错率。4 字幕同步跟播前提条件的实现
针对字幕单机播出以及设备老化的隐患，我们提出了两天字幕机同步跟播的播出理念，即两台字幕机同时播出一模一样的内容，当其一台发生故障时，可立即切换到另外一台字幕机进行播出。这样，我们避免了处理字幕故障时浪费的大量宝贵时间，从而挽回大量的经济损失。两台字幕之间的播出串联单的共享是实现字幕同步跟播的基础，由于播出串联单是从播出数据库中获取的，因此它们必须都能与播出数据库进行数据的交互、共享。播出数据库是播出数据的存储核心以及播出串联单打包中转站，同播字幕机软件必须实现与这个中转站之间的信息交互，才能完成播出串联单的加载。因而，我们在同播字幕机上安装于主字幕机一样的软件与字幕机数据库匹配，只要在数据库和播出软件端做正确的配置（例如数据库IP、播出素材库路径等），软件就可以自动实现播出串联单的共享。字幕串联单共享流程如下图：图3 字幕串联单共享流程
带字幕播出时段信息的播出串联单的详细生成过程如下：4.1 编务在字幕制作机进行字幕制作，完成制作之后，进行发单、上传等操作，加载字幕素材信息，形成播出素材，供字幕编单机使用。4.2 在播出工作站进行节目单发送之后，字幕编单机就可以接收到来自播控主机的播出串联单，但此播出串联单不单任何字幕信息，还必须进行字幕编单工作。字幕编单的工作的内容主要是根据播出串联单，把频道所需播出的字幕拖入相应串联单的播出时段条目当中。4.3 字幕编单完成之后，接下来进行发单操作，发单操作是将加载了播出时段信息的播出串联单同时发送到主字幕机和同播字幕机，主字幕机和同播字幕机根据这个带播出时段信息串联单完成自动播出。4.4 当遇到临时改动的字幕时，主字幕机也可将临时改动的串联单发给同播字幕机，从而保持播出串联单一致性。此外，我们建立一套同播跟播机制，从管理制度上确保同播字幕机获取播出串联单的一致性。同步跟播机制的实施方案和技术实施内容主要有：4.5 当字幕机出故障时，往往需要较长的时间才能恢复播出，错过了广告角标播出时间，就会给台里造成巨大经济损失，字幕同步跟播能很好地解决这个问题。4.6 字幕机出故障时，值班工作人员优先考虑切同播字幕机播出，最后才考虑恢复原字幕机播出，大大简化了应急手段，缩短恢复播出时间。4.7 日常巡查时，同播字幕机作为主要播出设备来检查，出故障后也必须第一时间处理并恢复播出。4.8 字幕同播系统与原字幕系统共享播出数据，且互保备份，在原字幕系统播出数据因误删或其它原因丢失的情况下，可从其它存储点回迁播出数据。4.9 与原有字幕系统共享播出串联单，正常情况下，在编务完成编单工作后，只要执行发送字幕单操作，同播字幕机就可以收到和原字幕系统一样的带有字幕播出信息的播出串联单。因此日常工作中，同播字幕机的播出串联单也是重要检查项目。字幕同播机制的实施有效的确保了两台字幕机能获取到相同的播出串联单，从而保证字幕播出的同步进行。5 实现无差异化同步跟播和故障一键式应急
项目改造前，字幕机备份播出是冷备，不是在线备份播出，当主字幕机瘫痪时，只能更换另外字幕机上线播出，对播出数据进行拷贝以及将字幕机接入切换台，这个过程往往耗费大量的时间，因而错过的字幕（广告角标）的播出，造成无法挽回的经济损失。从实际应用来说，这类冷备的方式作冗余备份播出效果非常不理想，因此，我们另辟蹊径，实行字幕同步跟播的方式进行冗余备份播出。由于同播系统和原字幕系统完全实现了播出数据共享，并保证了播出串联单的一致性，在此基础上，我们将同播系统键信号接入播出切换台，两台字幕机同时在线播出，并且真正实现无差异化同步跟播。图4 同播字幕机上切换台在线播出
为方便比较，我们把主字幕机和同播字幕机的字幕、角标同时切出，分别切到PGM和PST，无差异化同步跟播的优点是：在突发故障情况下，提供故障一键式应急方式，例如：当主字幕机故障时，我们首先不是去处理主字幕机的故障，并试图使恢复期正常播出，而是先将当前播出的字幕机切换到同播字幕机 ，使字幕播出无缝切换，然后再去考虑如何修复主字幕机的故障。同播字幕机的出现，大大简化了应急过程，缩短了应急时间，同时也让值班人员在时间上更加从容地去出来字幕机故障。图5 两台字幕机同时在线播出画面比较
无差异化同步跟播真正实现了字幕播出的“主备”冗余备份，使得困扰播控技术人员多年的字幕播出“无备份”难题得以解决。
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