数字音频工作站的容错措施

                  

      

从某种角度看，数字音频工作站系统实际上就是一套计算机局域网络系统。一个计算机系统所包含的部件有硬件、软件和数据。硬件设备的板卡和配件是由不同厂商生产的，不可能保证**不发生故障；软件中包括操作系统、数据库、网络系统、应用系统等；数据包括程序文件和数字音频节目数据。这些软硬件都有可能发生故障，如软件崩溃、病毒感染、磁盘损坏、人为误删、电源掉电等，它们严重影响了播出的正常运行，甚至会造成停播事故。为了提高播出的可靠性，我们在系统中使用了各种各样的容错技术。

我台数字音频工作站系统由服务器、阵列柜、交换机、各工作站组成。在软件上可分为音频资料库、播出站、录制站、编排站、管理站、审听站、灌录站等。任何部件的故障都将影响到播出的正常进行，我们在系统的建设中具体采用了以下容错手段。

1．服务器双机热备份

服务器子系统是整个网络运行及数据存取的核心，其可靠性相当重要。我们采用双服务器结构。每个服务器各内置一个本地硬盘，安装WindowsNTSERVER4.0网络操作系统，同时每台服务器安装一块AHA2940UWSCSI卡连接阵列柜，作为共享数据存储区。

主、备服务器采用Dateware-clusterforWindowsNT服务器群集技术，构成“双机热备份”系统，即正常情况下主服务器工作，备服务器通过专网监视主服务器工作情况，一旦发现主服务器坏，备服务器立即接管主服务器的工作，包括接管故障服务器管理磁盘阵列、网络通讯、数据库等，以保证系统的正常运行。切换过程不超过一分钟，不影响系统工作。

2．冗余磁盘阵列

在整个网络中，存储系统扮演着非常重要的角色，尤其是广播电台音频网络中，重要的音频数据和其他的信息都保存在硬盘系统中，一旦丢失，后果十分严重。为此，我们根据台里实际情况，首先在服务器中将系统和存储设备从物理上分开，这主要是从系统的安全性考虑，保证存储系统单独存在，这样即使服务器损坏，更换服务器后所有的数据就能立即供系统使用。其次为了保证数据的安全，在阵列柜中，采用RAID5冗余技术保证硬盘数据的安全性。我们采用豪威公司Titan-5020u阵列柜，共使用13个18.2GB和13个73GB的希捷SCSI热插拔高速硬盘，各用其中的12个硬盘作为一个阵列，构成一个能容纳8000多小时立体声节目的资料库（按48kHz取样，16b量化，1:6压缩计算）。另两个硬盘作为热备份硬盘，如果阵列中某一个硬盘损坏，备份硬盘将自动加入对应阵列，接替损坏硬盘的工作，存放损坏硬盘的数据。待损坏的硬盘修好后再插入阵列柜中，则修好的硬盘又成为热备份硬盘。

然而，只有修复故障后才有容错。很少有RAID能抵挡两个同时发生的错误。因此RAID5阵列在损坏一块硬盘的情况下，应尽快恢复或插入好的硬盘。替换错误磁盘后，可使用冗余信息再生数据，不必引入备份磁带或手工更新操作。数据再生完成之后，所有数据成为当前的，并可再次防止磁盘错误。

同时阵列柜内部设有两路电源，可接不同的两路外电，即使一路电源损坏，阵列柜也能正常工作，数据不会损坏和丢失。

3．播出站双机热备份

正常状态下由主播出站播出，备播的播出内容与主播相同，只是处于哑音状态。利用主备同步播出，一旦主播出现故障，备播立即（约5秒，此值可设置）消除哑音状态，继主播的播出断点继续播出。

检测方式采用**的脉冲检测方式。过去常采用音频检测方式，该方式主要缺陷在于下限值不好设置，由于噪声的存在和播出电平有时偏小，导致系统正常时误倒或停播时不倒。

另外，因为允许主持人播音时句与句之间、前后节目切换时有一定空隙，导致静音时间不好设置。长了，则停播时间太长；短了，则可能误倒。脉冲检测方式则很好地解决了这一问题，即主播站脉冲发送和接收软件通过串口向备播站发送一定频率和大小的脉冲信号，备播站接收脉冲。若主播站因为应用程序错或因软硬环境坏导致应用程序崩溃，不能正常工作，则主播站停止发送脉冲，备播站连续几秒（此值可设置，**小达一秒）收不到脉冲，则立刻倒备。脉冲检测线对于音频检测的好处是：判断故障所需时间短；不会因误判断而导致误动作和不动作。

4．数据冗余

（1）节目预载技术：由于播出站所要播放的音频文件初始状态下存放在服务器的硬盘中，因此存在隐患。如果网络出现问题或服务器出现问题，则将影响正常播出。所以我们采用放音的存储冗余，即播出工作站增设本地硬盘（10GB，可存储近100小时立体声节目），利用系统中的autocopy软件每天定时将近3日（根据实际情况设置此值）要播出的音频节目自动从网络上预载到本地硬盘，以实现本地播出。这样即使在完全脱网的情况下，也能保证3天的正常播出，并为网络故障排除提供充足的时间。而且本地播也有效地减小了网络负荷，提高了播出的安全性。

（2）数据复制技术：主、备播出站上都安装SQLSERVER7.0，采用SQLSERVER7.0数据复制服务。通过此项服务，可使服务器的数据库与主播、备播的数据库每十秒（同步时间可设置）进行一次同步，从而保证服务器数据库的修改马上反映到播出站的数据库上，使播出站数据库与服务器数据库同步。

5．交换机容错

交换机、网卡是网络的连接枢纽。我们采用的交换机是Intel公司510T交换机，此交换机有24个10/100M自适应端口，可以提供RSVP（为时间敏感的应用预留带宽，比如音频和视频信号）出错冗余以及Layer3交换。为了分散网络流量，我们采用了双交换机结构，将各工作站分配到两个交换机上，从而形成了两个网段，避免交换机损坏造成系统瘫痪，也使得因数据长时间拥赛而造成播出声音断续的机率降至很低。同时采用双交换机就有了48个10/100M端口，有利于系统以后扩展，具有较高的扩展性。

6．电源冗余

为保证网络的不间断运行，系统采用主、备两路供电方式，并配有UPS。UPS采用分散管理原则，避免因一台UPS损坏而导致整个系统瘫痪。系统主要采用两类UPS：一类是APC公司Smart-UPS3000UX系列，功率大，性能好，持续时间长，切换时间为零，主要供给与播出安全紧密相关的部分，如服务器、阵列柜、交换机、播出站、时钟系统、调音台及分配份放大器等；另一类是APC公司Back-UPS500系列，供给录制站等其他站点。而且由于录制站多且分散，即使一台不能工作也不会影响播出。为进一步提高电源可靠性，把所有UPS分为两个UPS组，分别对主、备设备或平行设备供电，这样，即使某UPS组中的UPS损坏，系统也能正常工作。

7．软件容错

NT服务器和SQLServer内置的容错特性可以确保重要的数据不会丢失，如带奇偶校验的带区集的使用和磁盘镜像和双工技术等。我台音频工作站采用的LINK99系统本身也设置了多重保护，如数据库的定期自动备份和自动整理，重要节目的多点存储等。

我台数字音频工作站采用上述容错措施后，增加了网络安全性，确保了数据不丢失和损坏，充分保证了广播节目不间断、**播出。