張進祿

（福建省廣播影視集團 技術(shù)中心，福建 福州350004）

1 虛擬化思想的內(nèi)涵

虛擬化，原本是指資源的抽象化，人們只在乎資源的邏輯表示，而對于他的具體載體并不關(guān)心。目前在IT領(lǐng)域虛擬化技術(shù)大體上可分為服務器虛擬化、桌面虛擬化以及應用程序虛擬化[1]，還有以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的云計算、云存儲等。比如云計算提出了一種創(chuàng)新的IT服務模式，把原來分散的數(shù)據(jù)中心資源，包括服務器、存儲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備聚集到一起，由專門的服務提供商來運營和維護云計算中心，應用虛擬化的技術(shù)提高資源利用率，通過自動部署的方式為企業(yè)和個人提供快速的計算和存儲服務。云計算模式極大地提高了IT資源服務的靈活性，使IT與業(yè)務緊密結(jié)合，IT快速支持業(yè)務的變化，并實現(xiàn)架構(gòu)的靈活性和資產(chǎn)的重復使用，對于傳統(tǒng)的IT服務模式實現(xiàn)了創(chuàng)新，是面向服務架構(gòu)（SOA）的落地體現(xiàn)。在傳統(tǒng)的IT服務模式中，每一個應用都固定在某個服務器和存儲上，當應用的訪問量較低時，服務器和存儲資源就會大量空閑，但是由于應用與硬件是綁定的，無法把資源提供給其他應用。通過云計算技術(shù)，可以突破物理的限制，實現(xiàn)資源的動態(tài)調(diào)配和聚合。當某個應用需要資源時，云計算可以在系統(tǒng)資源池中動態(tài)調(diào)配適量的存儲、服務和網(wǎng)絡(luò)資源，并自動部署相應的軟件資源，當用完后，還可以自動回收這些資源。在這里實現(xiàn)硬件資源的虛擬化表示以及根據(jù)業(yè)務應用實時調(diào)配資源是虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵。

2 應用虛擬化思想進行節(jié)目收錄系統(tǒng)的設(shè)計

電視臺大型的節(jié)目收錄系統(tǒng)是如何借用虛擬化這一思想來配置與搭建的呢？根據(jù)虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵思想，首先要實現(xiàn)的是對節(jié)目資源的虛擬化表示[2-3]。其次要實現(xiàn)資源的實時自動調(diào)配。

首先回顧一下早期的收錄系統(tǒng)。電視臺出于節(jié)目制作很早便有節(jié)目收錄的需要。早期用單臺具有硬件收錄板卡的工作站進行單機采集，由節(jié)目制作人員監(jiān)看有需要的節(jié)目進行采集，然后單機編輯下載。這樣工作量大，而且?guī)缀鯖]有共享。到了非線性編輯網(wǎng)絡(luò)時，出現(xiàn)了專門的上載工作站，由專人負責節(jié)目的采集，然后選擇性地進行上載，給所有編輯人員使用。這樣，素材的共享性大大提高了，而且通過軟件設(shè)計也具備了一定的定時采集能力。但仍然存在很多不足，比如：

1）需要專門的上載人員，節(jié)目制作人員的采集需要無法直接表達。

2）上載人員首先需要知道要采集的節(jié)目的具體參數(shù)，比如接收機參數(shù)，具體的收錄服務器信息及路由信息，甚至是哪顆衛(wèi)星，還要進行具體的人工操作等。

3）對于其他節(jié)目源無法進行集中采集。比如記者的拍攝磁帶、演播廳信號、外來直接傳送的信號等。

4）由于需要上載人員的參與才能進行路由選擇切換等操作，所以無法進行全天候的采集任務。

基于以上這些不足，上載的工作量相當大。出現(xiàn)這一問題的主要原因有：

1）節(jié)目資源沒有進行虛擬化表示，節(jié)目制作人員要收錄一檔節(jié)目（相當于一個應用需求）需要知道收錄服務器、接收機、天線等參數(shù)，這對普通節(jié)目制作人員來說要求太高，所以需要設(shè)置專門的上載人員，這不符合應用與資源分開的虛擬化思想。

2）沒有實現(xiàn)資源的聚集，對于不同渠道的節(jié)目資源，沒有有效地聚集實現(xiàn)集中化的上載。

因此，在新聞頻道新建非編網(wǎng)絡(luò)時，根據(jù)虛擬化的要求對收錄系統(tǒng)就提出了以下設(shè)想：

1）節(jié)目制作人員可以直接將自己要采集的節(jié)目以收錄任務（應用需求）的形式方便地提交。

2）可以實現(xiàn)可循環(huán)的全天候全自動的采集，自動將素材根據(jù)預定的規(guī)則進行初級編目及權(quán)限設(shè)定再提交素材庫進行共享，不需要進行人工打點再次上載的過程。

3）對所有節(jié)目資源可以進行集中采集（實現(xiàn)資源的有效聚集）。

4）應用虛擬化的思想，節(jié)目制作人員在提交收錄任務時只需要知道要采集的節(jié)目源名稱和采集時間，就可以提交收錄任務，而對于這個節(jié)目源具體來自哪顆衛(wèi)星、由哪個接收機進行接收、接收機對應的節(jié)目參數(shù)、具體由哪臺收錄服務器收錄以及信號路由切換等操作都不需要操心。這樣大大降低了對節(jié)目制作人員的操作要求，而且節(jié)目制作人員可以在所有的非編工作站或者辦公室計算機上以BS方式隨時方便地向系統(tǒng)提交收錄任務，然后由收錄系統(tǒng)自動調(diào)配資源進行收錄。

為了實現(xiàn)以上設(shè)想，在非線性編輯網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中考慮單獨建立一個網(wǎng)絡(luò)化、智能化的節(jié)目收錄系統(tǒng)來完成新聞類節(jié)目的收錄任務。收錄的節(jié)目資源主要來自播出中心總控傳送的光纖視頻信號、自己接收的衛(wèi)星節(jié)目信號、有線電視機頂盒、微波、SNG、3G網(wǎng)關(guān)、地方臺FTP傳送節(jié)目、計算機視頻VGA輸出、演播廳、格式轉(zhuǎn)換機房以及數(shù)字錄像機等。收錄系統(tǒng)對他們進行集中管理上載并進行簡單編目后，加入素材數(shù)據(jù)庫為新聞制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供新聞節(jié)目資源。下面以新聞頻道的節(jié)目收錄系統(tǒng)設(shè)計為例簡述一下如何在收錄系統(tǒng)設(shè)計中應用虛擬化的思想。

2.1 實現(xiàn)節(jié)目資源的聚合及虛擬化表示

如圖1所示，所有的節(jié)目源信號都接入一個64×64的視頻切換矩陣，這樣通過控制矩陣就可以調(diào)配所有的節(jié)目資源，實現(xiàn)了節(jié)目資源的聚合。為了實現(xiàn)自動配置參數(shù)和自動路由切換，系統(tǒng)配置了一主一備的控制服務器來實現(xiàn)所有的收錄控制與路由矩陣切換。由控制服務器通過TCP/IP協(xié)議控制矩陣進行切換來選擇節(jié)目源信號，同時矩陣輸入輸出端串接2臺制轉(zhuǎn)，由控制服務器控制路由對需要進行制式轉(zhuǎn)換的節(jié)目進行制式轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)虛擬化的關(guān)鍵是控制服務器上預先配置好各節(jié)目源的接收機參數(shù)以及整個矩陣的拓撲映射關(guān)系。對每個節(jié)目源都有一個特定的名稱（邏輯表示），比如湖南衛(wèi)視、格轉(zhuǎn)、DVTR2等，提交收錄任務時只需要在下拉列表中進行節(jié)目名稱選擇即可，其他的比如具體到哪個接收機以及參數(shù)和路由信息等均由控制服務器根據(jù)實時情況（比如根據(jù)相應時刻接收機和收錄服務器的空閑情況進行接收機及收錄服務器的選擇確定）自動生成而不需要節(jié)目制作人員進行參與，這種虛擬化的資源表示方式大大方便了節(jié)目制作人員。

2.2 實現(xiàn)根據(jù)收錄任務（應用需求）實時調(diào)配資源

要實現(xiàn)資源的實時調(diào)配就要根據(jù)收錄任務能夠?qū)崟r選擇節(jié)目資源進行收錄。當通過審批的收錄任務設(shè)定的采集時間快到時，由控制服務器進行矩陣路由切換，并啟動相應的收錄服務器進行收錄，同時不斷監(jiān)控收錄服務器的狀態(tài)，確保收錄任務以及素材的入庫處理完成。通過控制系統(tǒng)對收錄服務器進行控制，收錄的節(jié)目素材存儲于網(wǎng)絡(luò)硬盤陣列中，同時將生成的XML元數(shù)據(jù)信息寫入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務器。并在收錄結(jié)束后進行判斷，如果收錄符合要求，完成了收錄任務，則將收錄結(jié)果通知數(shù)據(jù)交換中心的消息服務器，完成一條收錄任務的執(zhí)行。比如要收錄湖南衛(wèi)視上午10：00的節(jié)目（如圖2所示假設(shè)該節(jié)目在天線2對應的衛(wèi)星上），在臨近10：00時控制服務器自動選取空閑的接收機（假設(shè)是5號接收機），將衛(wèi)星接收參數(shù)傳送給5號接收機并通過射頻矩陣將天線2的信號送給5號衛(wèi)星接收機進行解碼，輸出的加嵌SDI信號送給圖2的視頻矩陣，再由控制服務器挑選空閑的收錄服務器（假設(shè)是3號收錄服務器），然后由控制服務器切換視頻矩陣將5號接收機的加嵌SDI信號送給3號收錄服務器進行收錄，到此自動完成整個信號路由，實現(xiàn)了資源的實時調(diào)配。當然實現(xiàn)這一過程的前提是在控制服務器上正確配置好天線、接收機以及收錄服務器各自對應的矩陣端口信息。

系統(tǒng)里具體執(zhí)行收錄工作的是20臺收錄服務器，配置紅橋二代板卡對矩陣來的SDI加嵌信號進行雙路采集（生成高、低壓縮比兩種素材）。對于每天固定時間采集的收錄任務由控制服務器根據(jù)收錄模板自動進行第二天的收錄任務生成，并進行收錄服務器的預分配。系統(tǒng)對新增的收錄任務會自動進行收錄資源是否沖突的判斷，并提交相應的反饋信息，對收錄服務器的狀態(tài)可以實時控制與判斷，實現(xiàn)了全天候全自動的節(jié)目收錄。

衛(wèi)星接收系統(tǒng)要求能夠接收天上主要衛(wèi)星節(jié)目資源。安裝11面衛(wèi)星天線。使用32×32的L波段射頻矩陣，衛(wèi)星天線接收的中頻信號采用中頻專用矩陣調(diào)度，然后以分配放大傳送的方式給SCOPUS 2900系列衛(wèi)星解碼器進行衛(wèi)星節(jié)目的接收解碼，系統(tǒng)拓撲圖示意如圖2所示。

3 節(jié)目收錄系統(tǒng)虛擬化配置帶來的優(yōu)點

以新聞頻道為例，這套系統(tǒng)的優(yōu)點至少有以下幾點：

1）按照資源虛擬化的思想，通過將所有的衛(wèi)星接收機及其他節(jié)目源進行集中管理，通過集中上載方式對制作網(wǎng)中的所有上載工作做出統(tǒng)一的安排和合理的資源分配，不但提高了收錄服務器、衛(wèi)星接收機等資源的利用率，而且對于節(jié)目制作人員來說面對的是一個虛擬化的節(jié)目資源，僅僅需要了解與節(jié)目相關(guān)的節(jié)目源信息即可自主地提交收錄任務，并且可以實現(xiàn)全天候不間斷地對需要的節(jié)目進行收錄。

2）系統(tǒng)建成以前頻道需要專門設(shè)立一個信息中心工作組專門負責衛(wèi)星節(jié)目的收錄上載工作，系統(tǒng)建成后這一工作就直接由系統(tǒng)自動完成了，同時收錄時間由以前的大概每天36 h增加到現(xiàn)在的每天近100 h，大大豐富了節(jié)目資料來源。

3）對于演播廳錄播的節(jié)目，以往的做法是錄制在節(jié)目帶上然后在線性對編機上進行剪輯或者插廣告，對于有些不熟悉線性編輯的記者來說還要將節(jié)目帶再上載一次到非編上進行編輯。如今只要在節(jié)目錄制前，由記者自行在編單機上編好錄制任務，由系統(tǒng)自動將演播廳的節(jié)目同步上載到非編網(wǎng)，記者在演播廳錄好節(jié)目后立即就可以到非線編輯機房進行后期制作，各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了電視節(jié)目數(shù)字化、流程化與無帶化，與以往相比大大提高了效率。

4）外地記者或者其他電視臺回傳節(jié)目時，以往的做法是由專門的人員負責接收到本地再打點上載，雙方要約定時間同步操作，而且避免不了收錄再上載的人工操作時間。現(xiàn)在回傳節(jié)目大部分采用了FTP回傳方式，素材可以在任意時間由外地記者或地方臺傳送到FTP服務器上，然后由系統(tǒng)內(nèi)的轉(zhuǎn)碼服務器負責轉(zhuǎn)碼并提交到素材庫，不但時效高，也減輕了節(jié)目人員的負擔。

5）節(jié)目收錄系統(tǒng)對于頻道中使用的其他素材，如3G回傳、P2卡上載、計算機素材上傳、磁帶上載等系統(tǒng)都提供了相類似的上載方式，提高了整個網(wǎng)絡(luò)中的所有上載工作的效率，同時方便地實現(xiàn)了分散素材的同時集中上載與管理。

4 總結(jié)與展望

實現(xiàn)資源的虛擬化表示和根據(jù)業(yè)務應用實時調(diào)配資源是虛擬化技術(shù)的關(guān)鍵。從這兩點來講，新聞頻道的節(jié)目收錄系統(tǒng)很好地體現(xiàn)了這一思想，通過虛擬化技術(shù)的應用大大提高了資源利用率和系統(tǒng)效率。該系統(tǒng)建成以來已經(jīng)穩(wěn)定運行兩年有余，為新聞頻道的節(jié)目制作提供了強有力的技術(shù)支撐。

目前數(shù)字電視的產(chǎn)業(yè)鏈正在形成，電視臺是這條產(chǎn)業(yè)鏈的源頭——節(jié)目內(nèi)容提供商。為了適應由傳統(tǒng)的制作、播出機構(gòu)向節(jié)目內(nèi)容提供商的轉(zhuǎn)變，電視臺的生產(chǎn)方式正在發(fā)生一場深刻的變革。因此，必須在目前數(shù)字電視節(jié)目制作平臺的基礎(chǔ)上，構(gòu)建能完成高質(zhì)量的節(jié)目信息采集交換的平臺。基于ASI接口的高清TS流收錄系統(tǒng)已經(jīng)開始在全臺網(wǎng)的收錄系統(tǒng)設(shè)計中得到運用，相信通過更多新技術(shù)、新思路的應用，收錄系統(tǒng)會朝著更加智能、人性化、高效穩(wěn)定的方向發(fā)展，以適應新時期節(jié)目制作及交換的需要。

[1]徐昌彪，盧山，劉雪亮.基于EON實現(xiàn)的校園局域網(wǎng)虛擬體驗系統(tǒng)[J].電視技術(shù)，2011，35（15）：114-116.

[2]H3C.虛擬化技術(shù)在電視臺應用的發(fā)展方向[EB/OL].[2011-10-20].http://www.h3c.com.cn/Solution/TV_Solution/Media_DataCenter/Tecnology_Area/201107/720340_30004_0.htm.

[3]吳喬華，趙赟.基于虛擬化技術(shù)搭建有線電視機房服務器備份平臺[J].有線電視技術(shù)，2011（7）：801-803.