基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)

一、前言

播出系統(tǒng)現(xiàn)有業(yè)務設備中軟件和硬件資源較為復雜且相互隔離，彼此之間往往形成無法相互共享的資源孤島，而各種應用和周邊業(yè)務仍在不斷增加，這就造成了一定程度的重復建設，能耗和機房空間也逐漸成為系統(tǒng)發(fā)展過程中急需解決的問題。因此，廣西電視臺以虛擬化計算為基礎，流程自動化為核心，建設了基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)下滿足播控系統(tǒng)日常使用、周邊業(yè)務、容災備份等業(yè)務需求，實現(xiàn)統(tǒng)一調度計算資源、網(wǎng)絡資源、存儲資源，從而節(jié)省大量設備投資、能耗和機房空間，提高IT資源的可管理性和易用性。

二、基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)的系統(tǒng)架構

基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)架構（如圖1所示）由軟件和硬件部署兩部分組成，通過計算資源集群化提供應用和系統(tǒng)業(yè)務在不同的物理服務器之間相互切換，實現(xiàn)業(yè)務和物理服務器分離，提升業(yè)務系統(tǒng)的效率和可靠性，具有計算資源集群化、網(wǎng)絡資源扁平化、存儲資源共享化、備份系統(tǒng)簡單化以及一對多容災等特點。

圖1

基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)使用兩臺主機實現(xiàn)負載均衡和主備配置，在主機上將硬件及存儲資源整合成一個資源池，并靈活動態(tài)地提供給原系統(tǒng)中的各個業(yè)務應用或指令集與硬件使用，可以滿足原有的轉碼、FTP、遷移同步、系統(tǒng)監(jiān)錄等業(yè)務合計30臺主備終端，在平臺內(nèi)這些業(yè)務相互之間可以各自獨立運行，運行這些業(yè)務和終端的虛擬單元彼此之間可以相互接管和無縫遷移。虛擬單元的構架如圖2所示。

圖2

在系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡資源扁平化極大地減少了網(wǎng)絡資源的分散、零碎以及劇烈波動等情況。在實現(xiàn)存儲資源相互共享之后，存儲資源得到最大化利用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自由共享，系統(tǒng)中還設計構建了一套備份系統(tǒng)，為系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)及業(yè)務數(shù)據(jù)提供備份和一對多容災功能。通過以上設計和實施，基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)很好地解決了廣播電視系統(tǒng)中播出系統(tǒng)周邊IT設備的資源整合分配、數(shù)據(jù)熱點多條件監(jiān)測、資源動態(tài)分析、設備負載平衡以及一對多容災等問題。

三、基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)的功能特點

1.基于電視臺SOA總線規(guī)劃的資源分配方式

在傳統(tǒng)的架構中，服務器和系統(tǒng)分散，管理復雜。在計算資源分配系統(tǒng)中，采用基于電視臺SOA總線的周期性控制資源分配方式，既能夠從虛擬平臺的整體角度進行資源監(jiān)測，根據(jù)虛擬平臺的數(shù)據(jù)總線來分配系統(tǒng)資源狀態(tài)，還從系統(tǒng)內(nèi)單個業(yè)務應用或指令集的微觀角度進行監(jiān)測，獲取虛擬層中運行的所有應用和指令集的負載、QoS狀態(tài)以及相應的資源開銷，并根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)基于預先定義的策略和規(guī)則，對物理層資源做出調整。

2.對系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)熱點多條件分析和動態(tài)分配系統(tǒng)資源

在本系統(tǒng)中，可以通過統(tǒng)一的軟件界面管理物理層資源和虛擬層應用，按照預先訂制的資源規(guī)劃減輕系統(tǒng)管理員的壓力，管理人員隨時可以監(jiān)控到系統(tǒng)內(nèi)總體資源狀況和運行狀況，還可以通過總線多條件分析，監(jiān)控所有虛擬單元的運行信息，比如在該虛擬單元上運行的指令集、I/O利用率、網(wǎng)絡吞吐率、CUP或內(nèi)存占用情況、開/關機狀態(tài)等等，管理人員在獲知虛擬層當前運行的指令集或應用的資源占用熱點后，可以按照實際需要進行動態(tài)資源分配業(yè)務，從而達到服務器數(shù)量最小化和資源利用率最大化的目的。

3.資源分配系統(tǒng)內(nèi)部可以實現(xiàn)負載平衡以及冗余備份

基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)可以將連接到系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務進行合理管理和分配，可以將對系統(tǒng)資源需求較少用戶的系統(tǒng)資源分配給需求較大的用戶，并且對每個用戶所使用的系統(tǒng)資源進行控制和限制，從而實現(xiàn)負載平衡，并通過一主一備兩個虛擬化平臺進行交叉配置來實現(xiàn)冗余備份。

在完成計算資源分配系統(tǒng)的建設后，計算資源分配系統(tǒng)把30臺虛擬化設備運行在2臺物理服務器上，系統(tǒng)整合比率達到了15:1，兩臺服務器的系統(tǒng)平均使用率達到了60%以上，同時又通過負載均衡和動態(tài)分配資源，使得系統(tǒng)峰值使用率不會太高。整套系統(tǒng)的執(zhí)行效率和可靠性都得到了提高。

4.工作環(huán)境可以快照存儲以及無縫遷移

基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)將總線上的物理設備與系統(tǒng)指令集分離開，借助于虛擬層，每臺物理層宿主服務器上可以運行大量的業(yè)務虛擬單元，提高了服務器的利用率。對于虛擬化層來說，每臺虛擬單元在本質上是一個數(shù)據(jù)文件，因此在虛擬平臺中，能在不中斷系統(tǒng)運行的情況下將虛擬單元從一臺服務器遷移到另一臺服務，輕松實現(xiàn)物理到虛擬、快速系統(tǒng)部署、快照存儲、工作環(huán)境無縫遷移等功能。

5.播控周邊業(yè)務設備一對多容災方式

基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)除了滿足播出業(yè)務的日常使用以外，還可以將大部分的播出設備進行虛擬化，并對數(shù)據(jù)進行虛擬化存儲和備份，從而實現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)的物理層完成播控系統(tǒng)核心業(yè)務的一對多備份容災。

6.播出系統(tǒng)及終端的桌面虛擬化

實現(xiàn)播控系統(tǒng)及終端的桌面虛擬化是在物理服務器上安裝虛擬主機系統(tǒng)，由虛擬主機系統(tǒng)模擬出操作系統(tǒng)運行所需要的硬件資源，如CPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡、存儲等。操作系統(tǒng)運行在這些虛擬的硬件資源之上，可以達到多個操作系統(tǒng)共享物理服務器的硬件資源，從而提高資源利用率。物理主機的減少以及虛擬化基礎架構的引入，可以大大降低播出業(yè)務的運維成本，提高管理效率。

四、應用效果

該系統(tǒng)經(jīng)過一年多使用，能夠以少數(shù)幾臺計算機完成大量工作，節(jié)省了耗電、空間、冷卻和管理等方面的經(jīng)濟和人力開支。獲得了以下項目成果：

1.將原有的系統(tǒng)利用率從5%-15%提高到60%-80%，相對于原來的模式，磁盤的讀寫率最高可以降低85%。

2.可節(jié)省達93.75%的耗電功率。

3.播出系統(tǒng)隨著素材遷移量日益增多，還需要增加4臺遷移服務器，在采用本系統(tǒng)后，可通過在系統(tǒng)內(nèi)劃分出相應資源以完成業(yè)務擴展，支出僅為遷移軟件的使用費。

4.原有的業(yè)務構架每年都要針對不同業(yè)務終端采購備件，一年備件采購開支極大。采用了本系統(tǒng)后，只需針對系統(tǒng)內(nèi)的物理服務器進行管理和維護。

5.播出機房周邊原有的轉碼、FTP、遷移同步、系統(tǒng)監(jiān)錄等業(yè)務合計30臺主備終端。如果按傳統(tǒng)的使用方式計算，30臺終端設備成本開始很大。在使用本系統(tǒng)后，這部分設備可以用作其他用途，節(jié)省了設備購買資金。

綜上所述，基于電視臺SOA總線規(guī)劃的計算資源分配系統(tǒng)除了具有標準化、兼容性、高擴展、可控性、可靠性、易管理等優(yōu)點以外，還極大地節(jié)省了各項資金。