服务器备份问题的探讨及在视频领域内的应用

服务器备份问题的探讨及在视频领域内的应用

服务器备份问题的探讨及在视频领域内的应用

2001中南地区广播电视技术讨论会技术论文一等奖

计算机及其相关技术进入视频领域已经成为了一个不争的事实。以电视台为例，非线性节目制作网络和硬盘播出系统已经开始全面占领节目的制作和播出部分。数字化和网络化也被公认为是视频领域的未来。

无论是在非线性节目制作网络或是在硬盘播出网络中，服务器都是整个工作系统的核心。服务器不能正常的工作将会导致网络系统的功能紊乱甚至导致整个网络的崩溃。能否长时间安全稳定的工作是衡量一个视频网络是否具有实用性的重要指标。尤其在硬盘播出系统中，任何类型的服务器故障引发的系统失效都会导致播出事故，这是绝对不能允许的。所以，对服务器进行备份工作，在主服务器出现故障时自动接替工作，并且使这个过程相对于用户"透明"，以保证任何情况下系统功能都不会失效就显得非常重要了。

我们可以以下面的制作播出一体化网络（图-1）来说明对服务器备份的重要性：

在图-1所示网络中，服务器管理资源的共享和分配。在播出系统中，视频播出服务器更是直接进行播出的工作，所以一定要保证服务器所谓的"零故障率"。因此，要对服务器部分进行备份，使得任何情况下服务器部分都能够正常的工作。我们可以将服务器单元分为两个部分：

1． 主服务器
正常时提供系统服务的主机。运行包括与网络相关联的管理和应用等所有的服务。
2． 备份服务器
当运行服务器提供的服务已不可用时，自动接替运行服务器的工作而不用重新起动系统，而当运行服务器恢复正常后，按照使用者的设定以自动或手动方式将服务切换到运行服务上运行。

我们可以将图-1所示网络改造如下（图-2）:

在图-2所示的网络结构中，当视频服务器或播出服务器出现故障时，其备份服务器都可以自动接替其正在进行的工作，从而保证系统的正常运行。

我们可以通过以下方式实现服务器的备份工作：

服务器备份的工作模式

在讨论服务器备份的工作模式之前，我们必须明白所谓的服务器备份究竟意味着什么。我们以下图说明一下备份的含义。

假设我们有一项应用任务A正在主服务器上运行，同时设有一个备份服务器，在主服务器出现故障时接替主服务器的工作。我们定时保存任务A的运行状态，包括保存任务A的指令状态和数据状态，我们将定时保存纪录的现场称为现场1，现场2……现场n,现场n 1…..,如图所示

我们保存的这些现场是为了当应用任务A所工作的服务器出现故障，或者当任务A本身出现错误时使备份服务器可以接替主服务器正在进行的工作。

我们假设主服务器系统在现场n已被保存，现场n 1尚未被保存的时候发生故障。如图

当故障发生，系统探测到主服务器已经不能够正常工作后即通知备份服务器接替主服务器的工作。备份服务器调出保存的现场n,使得我们可以在备份系统上启动应用任务A并接替主服务器继续进行工作。

但是必须注意的是，我们不可能从错误发生的那一点上开始使用备份系统恢复工作。我们必须回到状态n,并从状态n开始继续进行应用任务A的工作。

基于上面所述的情况，不同类型的用户所使用的备份系统在对保存的现场n和现场n 1之间的时间间隔的要求也有所不同。例如对于非线性节目制作网络系统，我们看重的是编辑现场和数据的保存，以便在网络出现故障后可以对编辑现场进行恢复，待故障排除后继续进行尚未完成的编辑工作并保证数据的完整性。在这种情况下，我们设定的保存现场n和n 1之间的间隔就不需要很短，我们即使以秒为单位进行现场的保存，每隔一秒或几秒对现场进行一次保存，也是用户完全可以容忍的。而对于硬盘播出系统，我们要求从备份服务器对主服务器系统故障的检测到接替主服务器进行工作的时间周期不能大于人眼所能察觉的范围，即最佳状态应是不超过一帧。这样就要求在设计硬盘播出服务器方案时保存现场n与n 1之间的间隔必须以满足上面所述的要求作为设计依据。实际上更安全的办法是令整个备份系统运行在Active/Active工作模式下，并且主服务器和备份服务器同时运行同一个任务，一但备份服务器检测到主服务器出现故障便接替主服务器在整个系统中的地位。我们将在后面的部分详细讨论这种工作模式。

不同类型及要求的备份服务器系统可以分为以下的几种工作模式：

1． Active/Standby工作模式

Active/Standby 即激活/备用工作模式。它的特点是两台服务器处于不同的工作状态。主服务器处于处理状态，备份服务器处于备用状态，以防主服务器上发生故障影响整个网络运行。备用服务器可以是规模较小、性能稍低的服务器，但是，当主服务器出现故障时，它必须具有保证网络功能的处理能力。例如，假设服务器一是主"激活"节点，服务器二是次"备用"节点。如果服务器一节点发生故障了，它的被保护资源由服务器二节点来恢复。当服务器一节点恢复后， 资源可以被服务器一节点重新获得。然而，当服务器二节点出现故障时，服务器二节点上并没有需要被服务器一节点恢复的资源。

如图-3所示，应用A在处于Active状态的服务器一上运行，当服务

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