浅析Profile XP视频服务器的安全性维护

2009-12-14 15:15:00来源:DVBCN数字电视中文网 热度:
视频服务器技术在电视播出中得到广泛应用,各种视频服务器系统虽然实现细节不同,但原理基本相同。服务器的安全运行是保证播出系统安全的重要因素,而安全性维护是使服务器始终保持良好工作状态的重要措施。本文以四川电视台使用的Profile XP视频服务器播出系统的典型故障为例,探讨基于视频服务器的播出系统的安全性维护。阐明如何提高系统安全性,保证系统可靠运行。

一 Profile XP视频服务器播出系统介绍

1. 系统结构

播出系统可分为四个部分。分别为视频服务器Profile XP、数据库服务器、上载控制机和播出控制机。核心部分是视频服务器Profile XP,用于处理、存储素材;素材在视频上采用不易识别的ID号作为名称,而应用软件需要向用户提供素材的中文名称,以方便用户操作,这一对应关系就存储在数据库中;上载控制机根据用户的操作,控制录像机和Profile XP中的上载信道进行上载,同时将素材信息写入数据库;播出控制机显示所有素材的中文名称,并将用户的选择的节目,转换为相应素材的ID号,以生成节目表,按照播出节目表控制Profile XP的播出信道进行播出。其结构如图1所示。

2. 网络结构

网络结构的重点在于其特殊的双网络结构:

* 通过光纤交换机,利用Fibre Channel NetWork卡将四台Profile XP服务器组成带宽约250Mbps的FC网络,用于各服务器间素材的传输。光纤网络具有高带宽的优势,用于传输视频数据等带宽要求较高的数据;

* 通过百兆以太网络传输其他信号。既降低了成本,又提高了可靠性。

网络结构如图2所示。

四川电视台Profile系统采用4台Profile XP担任四个频道的主、备服务器,其中前两台Profile XP担任前两个频道的主、备视频服务器,后两台ProfileXP担任后两个频道的主、备服务器,如表1所示。




系统的视频传输具有独占性,两个频道不能同时传输素材到备服务器。所以播出频道要在时间上进行合理安排,尽量保证每个节目在播出前都传输到备服务器。

3. Profile XP系统简介

Profile XP系列产品各个关键部分均为主、备两路(如MPEG2编码卡、FC Disk通道等),支持8路通道(最多6路输入),提供16/32信道音频I/O,杜比E或AC-3的音频压缩方式,600Mbps高系统带宽,250Mbps光纤信道传输率,主要采用MPEG-2 4:2:2 @mainlevel压缩标准。

由于这一系统采用双解码板结构,使得可以在长GOP结构情况下仍然可以进行无缝的编辑。

(1)PVS 1000 硬件介绍

PVS1000母板具有14个PCI插槽,配备各种板卡。主要包括以下几类:

* 视频I/O板卡:包括用于提供SDI输入/输出的SDI接口卡,以及提供模拟监看信号的监看卡。PVS 1000系列根据SDI输入/输出路数不同而细分为不同型号,如PVS 1022、PVS 1024等,后两位分别表示编码、解码的路数;

* 进行内部编、解码的板卡:可以有支持DVCPRO 25、HD MPEG等各种格式的编、解码卡,四川电视台使用MPEG-2标清编码卡和解码卡;

* 与外部I/O板连接的板卡:包括连接音频I/O板PAC216的音频卡,连接扩展I/O板的RS422控制卡和LTC&GPI卡;

* FC板卡:包括连接千兆交换机、组成FC网络的FC NetWork卡和连接外挂式视频阵列PFC 500的FC Disk卡。

具体结构如图3所示。




I/O转换板是为便于接线和扩展而设计的,如图3中的PAC 216音频I/O板及其扩充I/O板PAC XLR,PAC XLR支持RS 422控制线、音频线、LTC&GPI信号线,让有限的板卡可以支持更多的外设。

(2) PVS 1000 软件介绍

PVS 1000通过建立逻辑组(LUN)来建立视频阵列,使用信道这一逻辑概念来定义各个通道。每个信道包括相对应的视频、音频、时间码、编码格式等各种设置,实际就是设置好视、音频等各种参数后,将相应的视频、音频绑定为一个逻辑组。具体信道设置需要选择输入/输出信号,选择信道类型,选定时间码源,设定视频数据率和GOP等,其中播放信道(如四川电视台为MPEG Player类型的信道)输入一般设置为黑场。设定完每个信道后,在面板中选定控制线、控制协议即可实现播出。信道类型支持DVCPRO 25 Player/Recorder、MPEG Player/ Recorder(Dec+Enc)、HD MPEG Player/ Recorder等12种格式,但需要相应编、解码板卡的支持。四川电视台使用MPEG Recorder和MPEG Player分别实现上载和播出。

二 Profile XP的安全性维护

1. 系统维护概述

视频服务器PVS 1000的基本故障检测可参照一般电脑的方法。如判断开机自检情况、使用设备管理器,或在命令行输入“Ping 服务器名(或IP)”以检测相应主机的百兆网络的状态等。

值班员平时可通过硬件指示灯观察系统运行情况,Profile XP提供了网管软件[FS:Page]NetCentral,可以检测多数设备故障。另外,日志查看软件WinTail可用于日常日志的查看,并且在设置管理器(Configuration Manager)中提供了专门的FC网络检测软件。

开发商提供的软件界面虽然易于使用,但不提供底层的访问。所以一般在设备发生故障时,我们需要使用超级终端进行连接,以进行一些底层设置。超级终端的连接参数包括每秒的数据位,流控制等。进入超级终端后,通过命令行对硬件进行设置,通常键入“help”可显示所有命令列表。

2. PVS1000的维护

PVS1000的维护主要在于定期观察指示灯和NetCentral。各种板卡的运行情况都可以在NetCentral中显示,随机故障可以通过重启恢复,发生不可恢复的故障则需要更换。软件发生故障则需要重装应用软件或系统。PVS 1000的硬件设置、信道设置等,均可备份为文件,重装系统后直接恢复即可。

例如曾经有一台服务器开机后系统呈死机状态,提示:“实时系统未能启动”,需要热启动才能恢复。网管软件显示解码板发生故障,日志相关记录如图4所示。

某些情况下,例如系统运行不正常时,需要重新安装软件以排除软故障。像这类软件安装和网络设置等,都需要在开机时按住Shift键等待弹出登录窗口,以获得管理员权限。

PVS 1000使用视频镜像,视频指示灯为绿色表示为正常的镜像状态,为橙色表示正在传输数据,为红色表示只有单视频在工作。

使用中遇到的多数故障,如自动重启、开关故障、网络故障等,均可参照一般电脑故障的解决办法进行维修。

3. 硬盘阵列PFC 500的维护

PFC 500为外挂式SCSI机箱,机箱与PVS 1000之间采用光纤信道方式连接。每个机箱内的十个硬盘分为两组逻辑单元,每组五个,采用RAID3硬盘阵列模式,由控制卡进行管理。前四个硬盘存储视频数据,第五个存储校验码,构成4+1的备份模式。硬盘阵列的单个硬盘发生故障不影响播出,并且控制卡、FC通道等均为主、备两路,视频服务器也是主、备两台,做到了多重保障。但四川电视台采用主服务器作为编辑通道,如果主服务器发生故障,则节目可能无法编辑。

硬盘故障一般首先出现坏块。产生坏块时,由于有校验盘的纠错功能,硬盘仍可正常工作。此时检测软件NetCentral提示需要更换硬盘,在日志上通常显示为如图5的格式。




日志中controller#0代表0号控制卡,硬盘阵列采用双控制卡作为主、备控制卡,可以实现自动切换。Drive#8指8号硬盘,chassis#0固定显示为0号机箱。所以我们平时只要观察第几号硬盘发生坏道,以及控制卡是否为0号。

控制卡地址如果都设置为0,在开机时系统将会有日志记录,如图6所示。

发现这一现象需要及时修改备控制卡地址为01,否则主控制卡发生故障后将会找不到备控制卡,无法实现切换,甚至是硬盘阵列崩溃,两个硬盘组无法找到;必须重新进行分组绑定。

日常维护时要注意定期关机,让设备得到休息,重新启动自动修复硬盘坏块 。硬盘阵列机箱指示灯包括电源指示灯、硬盘活动状态指示灯、硬盘自检指示灯和系统自检指示灯等。SCSI硬盘的指示灯绿色表示工作正常,闪动表示正在读取数据。其他情况则表示硬盘出现故障。一般情况下,校验盘较少读取数据。视频服务器开机前需要先将硬盘阵列上电,然后观察系统自检指示灯,直到硬盘阵列自检完成后,所有指示灯不再闪烁,再打开PVS 1000。否则容易产生故障。

单个硬盘更换后,可以由系统自动完成初始化操作,某些时候需要重新绑定。在整个硬盘阵列完全无法被PVS 1000识别时,需要通过超级终端进行一些底层的设置。

四 系统维修举例

1. 硬盘故障维修举例

2006年初,四川电视台某台视频服务器发生硬盘阵列报警,服务器找不到硬盘,完全无法工作的现象。具体检修步骤为:

* 更换PFC500上的控制卡,再更换PVS1000上用于连接硬盘阵列的FC disk卡,故障未排除;

* 怀疑为软件故障,于是卸载相关软件并重新安装,仍然无法工作;

* 由于PVS1000上的相关软、硬件均已更换,确定故障发生在PFC500机箱内,于是决定不使用PVS 1000的软件界面,而使用超级终端直接连接(设置参数为每秒9600位,无奇偶校验,无流控,数据位8,停止位1),但仍然无法连接;

* 此时取下第二组的五个硬盘,只使用第一组硬盘,并更换几次硬盘后,可以使用。可见问题是由于每组有超过两个硬盘发生故障,所以两个组均无法工作,而更换过程中使第一组有4个正常硬盘,便可访问;

* 此时超级终端显示提示符,在超级终端中解绑硬盘并重新绑定,并逐个更换硬盘并测试,发现一共有4个硬盘发生故障,于是暂用5个硬盘。

2. 数据库故障

数据库服务器使用微软的SQL SERVER数据库。在使用中,曾经由于日志文件超过规定大小而导致数据库不可用,而自动切换软件运行不正常,导致无法切换到数据库备服务器。由于播出软件需要读取数据库以获取素材信息,数据库发生故障就导致无法使用视频服务器进行播出,只能通过录像机播出。数据库故障的解决方法:

* 在各个频道播出控制机上手动连接到备数据库服务器,以继续播出。由于备份软件每两小时备份一次,上一次备份后上载的素材将无法看到;

* 如果操作系统仍能运行,则可以查看数据库日志,观察故障原因并予以解[FS:Page]决;

* 如果根据日志无法解决故障,或操作系统崩溃并重装后,都需要重装SQL SERVER,再将自动备份的数据恢复到数据库;

* 在各个频道播出控制机上手动连接主数据库服务器以恢复正常播出。

在此过程中,由于播出、上载系统通过数据库来管理视频素材,数据库发生故障后,主数据库中尚未备份记录的素材对于用户是不可见的,成为垃圾文件。通过专门软件进行一致性检查后,可以发现这类数据库中无记录,而在视频中存在的垃圾文件,在命令行输入“c:\pdrcheck f”就可以清除。

3. 控制卡故障

四川电视台曾出现过某一个播出机房无法进行上载、播出的情况。当时四个频道中,仅一个频道发生此故障,并且共用一个服务器的另一个频道播出正常,服务器运行也正常,这就排除了数据库服务器和视频服务器发生故障的情况。检测FC网络(通过Configuration Manager中的FC网络监测工具)和以太网络,均显示正常。基本确定故障发生在控制卡部分,采用备用机房的控制卡进行更换后,系统恢复正常。

五 结束语

在维护过程中我们认为视频服务器系统的安全性维护是保证系统正常工作的关键。安全性维护主要在于日常维护,有以下几个要点:

* 需要保证适当的环境温度(20摄氏度左右);

* 需要保证机房卫生,并定期除尘;

* 各主机和硬盘阵列需要定期关机启动,两周或四周一次,避免设备因长时期不中断运行而发生系统、板卡死机或硬盘故障;

* 硬盘阵列组中只有1个硬盘亮黄灯报警时,可通过关闭主机,重新启动硬盘阵列修复硬盘故障,直至不再报警并无闪烁,然后再重新开主机;

* 在发生随机错误后,需要及时重启以自动修复故障(为保证安全播出,必须在有备份正常工作的情况下才能重启);

* 需要及时检查设备情况。虽然系统都有备份措施,但如果设备主路发生故障后将会自动切换到备路。此时系统就工作在无备份的情况下,需要及时更换配件;

* 需要定期清除日志、垃圾文件等,以预留充足的存储空间;

* 将硬件配置信息和信道配置信息保存到专门的电脑,并且将所有系统盘克隆到光盘,以备恢复之用;

* 对控制机与上载机的系统硬盘进行克隆,防止硬盘损坏后因更换硬盘需要重新安装软件并设置而延长故障时间。备份好控制机与上载机的电源,以便电源故障时能够迅速更换。

责任编辑:DVBCN编辑部

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