試論雙機熱備在廣播電視臺數(shù)據(jù)同步中的應用
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論文摘要：論述雙機熱各技術在提高廣播電視臺數(shù)據(jù)同步中起到的作用，通過對實現(xiàn)雙機熱備系統(tǒng)的兩個方案的對比，并結合廣播電視臺的實際情況，提出較為理想的雙機冗余工作的方式并提出具體方案和注意事項。
0、引言
在八九十年代，星期二可能是大多數(shù)人最不愿意度過的一天。所有的廣播電視臺都將停止播放節(jié)目，取而代之的是統(tǒng)一的圓形彩條畫面。因為在那一天，廣播電視臺的設備維護人員都要對所有的設備進行全面的檢修，以保證服務器能在接下來的一周中安全運行。
現(xiàn)如今，圓形彩條已經(jīng)永遠成為了過去。絕大多數(shù)廣播電視臺都提供了24小時全天候服務，這就使得廣播電視臺的節(jié)目播控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的安全性要求越來越高。服務器作為為整個提供節(jié)目播控服務的核心，能夠持續(xù)穩(wěn)定的運行就越來越重要。由于計算機軟硬件都不可避免的會發(fā)生故障，一旦服務故障導致系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，不僅會使系統(tǒng)文件、財務賬目、客戶資料、節(jié)目文件等的丟失，而且要恢復正常工作起碼也需要幾小時、幾天甚至更長的時間，這樣節(jié)目播出就會陷入癱瘓。因此，如何有效地保護現(xiàn)有數(shù)據(jù)，使得業(yè)務能夠穩(wěn)定運行就顯得尤為重要。雙機熱備技術就是解決由軟硬件引起的數(shù)據(jù)安全性降低的有效措施。
1、雙機熱備的概念及實現(xiàn)模式
所謂雙機熱備，就是有兩臺以Active(活動)與Standby(備用)方式存在的服務器，它們共同使用一個共享的存儲設備。在同一時間內(nèi)只有一個服務器運行，當其中運行的服務器出現(xiàn)故障無法立即恢復時，另一臺備用服務器通過心跳診測將備用服務器激活，從而最大限度的縮短系統(tǒng)恢復正常工作所需要的時間。
雙機熱備有兩種實現(xiàn)模式，一種是基于共享的存儲設備的方式(圖1所示)，另一種是純軟件方式(圖2所示)。對于第一種方式來說，由兩臺服務器和使用共享的存儲設備組成。工作時，兩臺服務器將以一個虛擬的IP地址對外提供服務。如果其中一臺服務器出現(xiàn)故障，另一臺服務器會根據(jù)心跳偵測的情況進行切換和接管服務。由于使用共享的存儲設備，兩臺服務器使用的實際上是同樣的數(shù)據(jù)，并由雙機或集群軟件統(tǒng)一管理。第二種純軟件的方式，通過鏡像軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)在服務器間的實時復制，如果一臺服務器出現(xiàn)故障，就能及時切換到另一臺服務器上。
2、雙機熱備的實現(xiàn)方式
1)商業(yè)化的雙機熱備軟件的方式
現(xiàn)在市面上有很多雙機熱備軟件(例如Compaq的Decsafe和IBM的HACMP)都宣稱可以“零”時間切換，其實這是無法做到的。從實際應用的效果上來看，所謂的“零”時間切換只是相對而言的。一般情況下系統(tǒng)能在1分鐘內(nèi)進行主備機間的切換就已經(jīng)比較理想了。另外，由于商業(yè)化的雙機備份軟件需要借助共享盤，硬件方面投資很大。
2)雙機冗余工作的方式
在該方式下，主備機同時接收數(shù)據(jù)，由主機對備機的重要數(shù)據(jù)進行同步。備機一旦接替主機運行，可以迅速進行“零”時間切換。但該方式的缺點是一旦系統(tǒng)軟件出現(xiàn)問題，主機和各機就會同時死機從而導致系統(tǒng)完全停止工作。
通過對以上兩種雙機熱各方式的比較可以看出，雙機冗余工作方式還是具有較大的優(yōu)越性的。
3、雙機冗余工作方式的具體實施
雙機冗余工作方式是雙機熱備的最佳方案，但是如何確保數(shù)據(jù)的同步具有較大的工作量和很高的難度。綜合考慮，我們可以使關鍵的進程采用同步工作的方式，而次要進程則采用重新初始化的方式進行恢復。
如果要在互連的雙機熱備系統(tǒng)中實現(xiàn)“零”時間切換，那么設計將更加復雜。在這里我們只考慮在一個具有雙機熱備的服務器和雙機熱備的`通訊前置機的系統(tǒng)中(圖3所示)通訊前置機有發(fā)往服務器的信息的情況。服務器發(fā)往前置機的信息的原理與之類似。
首先，服務器與前置機間必須互相連接，才能保證當任意一個設備發(fā)生故障時系統(tǒng)能夠“零”時間切換。其次，服務器與前置機必須充分的利用不同的信息流。為了保證前置機切換時不發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，就需要考慮信息流(a)和(b)的同步和比較，使得當發(fā)生切換后主服務器知道該從什么地方繼續(xù)執(zhí)行。這樣，主備前置機必須保持數(shù)據(jù)的一致性，才能保證信息流(a)和(b)的同步。當前置機發(fā)生切換時，主服務器可以迅速找出信息流(b)中切換之前已經(jīng)處理過的信息，并繼續(xù)處理后續(xù)的信息。當服務器發(fā)生切換時，由于主備服務器同時接收來自前置機來的信息，所以系統(tǒng)都將實現(xiàn)“零”時間切換。
4、總結
在一些地方級的廣播電視臺無法承擔商用雙機熱備軟件巨大成本的實際情況下，用一般的計算機組成雙機熱備系統(tǒng)并采用雙機冗余工作方式是較為可行的方案。同時，考慮不同數(shù)據(jù)同步所需的代價，對關鍵的數(shù)據(jù)采用實時同步，對復雜且同步困難的數(shù)據(jù)采用重新初始化后再恢復的方式是比較理想的。在雙機熱備系統(tǒng)的相互連接中，邏輯上的交叉連接和發(fā)送數(shù)據(jù)端數(shù)據(jù)的同步是實現(xiàn)“零”時間切換的關鍵。
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