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試論雙機熱備在廣播電視臺數據同步中的應用
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論文摘要：論述雙機熱各技術(shù)在提高廣播電視臺數據同步中起到的作用，通過(guò)對實(shí)現雙機熱備系統的兩個(gè)方案的對比，并結合廣播電視臺的實(shí)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人最不愿意度過(guò)的一天。所有的廣播電視臺都將停止播放節目，取而代之的是統一的圓形彩條畫(huà)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(jìn)行全面的檢修，以保證服務(wù)器能在接下來(lái)的一周中安全運行。
現如今，圓形彩條已經(jīng)永遠成為了過(guò)去。絕大多數廣播電視臺都提供了24小時(shí)全天候服務(wù)，這就使得廣播電視臺的節目播控系統對數據的安全性要求越來(lái)越高。服務(wù)器作為為整個(gè)提供節目播控服務(wù)的核心，能夠持續穩定的運行就越來(lái)越重要。由于計算機軟硬件都不可避免的會(huì )發(fā)生故障，一旦服務(wù)故障導致系統數據丟失，不僅會(huì )使系統文件、財務(wù)賬目、客戶(hù)資料、節目文件等的丟失，而且要恢復正常工作起碼也需要幾小時(shí)、幾天甚至更長(cháng)的時(shí)間，這樣節目播出就會(huì )陷入癱瘓。因此，如何有效地保護現有數據，使得業(yè)務(wù)能夠穩定運行就顯得尤為重要。雙機熱備技術(shù)就是解決由軟硬件引起的數據安全性降低的有效措施。
1、雙機熱備的概念及實(shí)現模式
所謂雙機熱備，就是有兩臺以Active(活動(dòng))與Standby(備用)方式存在的服務(wù)器，它們共同使用一個(gè)共享的存儲設備。在同一時(shí)間內只有一個(gè)服務(wù)器運行，當其中運行的服務(wù)器出現故障無(wú)法立即恢復時(shí)，另一臺備用服務(wù)器通過(guò)心跳診測將備用服務(wù)器激活，從而最大限度的縮短系統恢復正常工作所需要的時(shí)間。
雙機熱備有兩種實(shí)現模式，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(lái)說(shuō)，由兩臺服務(wù)器和使用共享的存儲設備組成。工作時(shí)，兩臺服務(wù)器將以一個(gè)虛擬的IP地址對外提供服務(wù)。如果其中一臺服務(wù)器出現故障，另一臺服務(wù)器會(huì )根據心跳偵測的情況進(jìn)行切換和接管服務(wù)。由于使用共享的存儲設備，兩臺服務(wù)器使用的實(shí)際上是同樣的數據，并由雙機或集群軟件統一管理。第二種純軟件的方式，通過(guò)鏡像軟件實(shí)現數據在服務(wù)器間的實(shí)時(shí)復制，如果一臺服務(wù)器出現故障，就能及時(shí)切換到另一臺服務(wù)器上。
2、雙機熱備的實(shí)現方式
1)商業(yè)化的雙機熱備軟件的方式
現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(chēng)可以“零”時(shí)間切換，其實(shí)這是無(wú)法做到的。從實(shí)際應用的效果上來(lái)看，所謂的“零”時(shí)間切換只是相對而言的。一般情況下系統能在1分鐘內進(jìn)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(pán)，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(shí)接收數據，由主機對備機的重要數據進(jìn)行同步。備機一旦接替主機運行，可以迅速進(jìn)行“零”時(shí)間切換。但該方式的缺點(diǎn)是一旦系統軟件出現問(wèn)題，主機和各機就會(huì )同時(shí)死機從而導致系統完全停止工作。
通過(guò)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(shí)施
雙機冗余工作方式是雙機熱備的最佳方案，但是如何確保數據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(guān)鍵的進(jìn)程采用同步工作的方式，而次要進(jìn)程則采用重新初始化的方式進(jìn)行恢復。
如果要在互連的雙機熱備系統中實(shí)現“零”時(shí)間切換，那么設計將更加復雜。在這里我們只考慮在一個(gè)具有雙機熱備的服務(wù)器和雙機熱備的通訊前置機的系統中(圖3所示)通訊前置機有發(fā)往服務(wù)器的信息的情況。服務(wù)器發(fā)往前置機的信息的原理與之類(lèi)似。
首先，服務(wù)器與前置機間必須互相連接，才能保證當任意一個(gè)設備發(fā)生故障時(shí)系統能夠“零”時(shí)間切換。其次，服務(wù)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(shí)不發(fā)生數據丟失，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(wù)器知道該從什么地方繼續執行。這樣，主備前置機必須保持數據的一致性，才能保證信息流(a)和(b)的同步。當前置機發(fā)生切換時(shí)，主服務(wù)器可以迅速找出信息流(b)中切換之前已經(jīng)處理過(guò)的信息，并繼續處理后續的信息。當服務(wù)器發(fā)生切換時(shí)，由于主備服務(wù)器同時(shí)接收來(lái)自前置機來(lái)的信息，所以系統都將實(shí)現“零”時(shí)間切換。
4、總結
在一些地方級的廣播電視臺無(wú)法承擔商用雙機熱備軟件巨大成本的實(shí)際情況下，用一般的計算機組成雙機熱備系統并采用雙機冗余工作方式是較為可行的方案。同時(shí)，考慮不同數據同步所需的代價(jià)，對關(guān)鍵的數據采用實(shí)時(shí)同步，對復雜且同步困難的數據采用重新初始化后再恢復的方式是比較理想的。在雙機熱備系統的相互連接中，邏輯上的交叉連接和發(fā)送數據端數據的同步是實(shí)現“零”時(shí)間切換的關(guān)鍵。
參考文獻：
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姜堅華，雙機熱各系統的技術(shù)研究和具體實(shí)現[J]，微型電腦應用，2004(20)：3
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