基于電視臺SOA總線規劃的計算資源分配系統

一、前言

播出系統現有業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發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總線規劃的計算資源分配系統，在這個系統下滿足播控系統日常使用、周邊業務、容災備份等業務需求，實現統一調度計算資源、網絡資源、存儲資源，從而節省大量設備投資、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總線規劃的計算資源分配系統的系統架構

基于電視臺SOA總線規劃的計算資源分配系統架構（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業務在不同的物理服務器之間相互切換，實現業務和物理服務器分離，提升業務系統的效率和可靠性，具有計算資源集群化、網絡資源扁平化、存儲資源共享化、備份系統簡單化以及一對多容災等特點。

圖1

基于電視臺SOA總線規劃的計算資源分配系統使用兩臺主機實現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，并靈活動態地提供給原系統中的各個業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、系統監錄等業務合計30臺主備終端，在平臺內這些業務相互之間可以各自獨立運行，運行這些業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

在系統內的網絡資源扁平化極大地減少了網絡資源的分散、零碎以及劇烈波動等情況。在實現存儲資源相互共享之后，存儲資源得到最大化利用，實現數據自由共享，系統中還設計構建了一套備份系統，為系統上的操作系統及業務數據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總線規劃的計算資源分配系統很好地解決了廣播電視系統中播出系統周邊IT設備的資源整合分配、數據熱點多條件監測、資源動態分析、設備負載平衡以及一對多容災等問題。

三、基于電視臺SOA總線規劃的計算資源分配系統的功能特點

1.基于電視臺SOA總線規劃的資源分配方式

在傳統的架構中，服務器和系統分散，管理復雜。在計算資源分配系統中，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測，根據虛擬平臺的數據總線來分配系統資源狀態，還從系統內單個業務應用或指令集的微觀角度進行監測，獲取虛擬層中運行的所有應用和指令集的負載、QoS狀態以及相應的資源開銷，并根據監測的數據基于預先定義的策略和規則，對物理層資源做出調整。

2.對系統內的數據熱點多條件分析和動態分配系統資源

在本系統中，可以通過統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劃減輕系統管理員的壓力，管理人員隨時可以監控到系統內總體資源狀況和運行狀況，還可以通過總線多條件分析，監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、網絡吞吐率、CUP或內存占用情況、開/關機狀態等等，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資源分配業務，從而達到服務器數量最小化和資源利用率最大化的目的。

3.資源分配系統內部可以實現負載平衡以及冗余備份

基于電視臺SOA總線規劃的計算資源分配系統可以將連接到系統內的業務進行合理管理和分配，可以將對系統資源需求較少用戶的系統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資源進行控制和限制，從而實現負載平衡，并通過一主一備兩個虛擬化平臺進行交叉配置來實現冗余備份。

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

4.工作環境可以快照存儲以及無縫遷移

基于電視臺SOA總線規劃的計算資源分配系統將總線上的物理設備與系統指令集分離開，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據文件，因此在虛擬平臺中，能在不中斷系統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，輕松實現物理到虛擬、快速系統部署、快照存儲、工作環境無縫遷移等功能。

5.播控周邊業務設備一對多容災方式

基于電視臺SOA總線規劃的計算資源分配系統除了滿足播出業務的日常使用以外，還可以將大部分的播出設備進行虛擬化，并對數據進行虛擬化存儲和備份，從而實現在系統內的物理層完成播控系統核心業務的一對多備份容災。

6.播出系統及終端的桌面虛擬化

實現播控系統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，由虛擬主機系統模擬出操作系統運行所需要的硬件資源，如CPU、內存、網卡、存儲等。操作系統運行在這些虛擬的硬件資源之上，可以達到多個操作系統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務的運維成本，提高管理效率。

四、應用效果

該系統經過一年多使用，能夠以少數幾臺計算機完成大量工作，節省了耗電、空間、冷卻和管理等方面的經濟和人力開支。獲得了以下項目成果：

1.將原有的系統利用率從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.可節省達93.75%的耗電功率。

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

4.原有的業務構架每年都要針對不同業務終端采購備件，一年備件采購開支極大。采用了本系統后，只需針對系統內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、系統監錄等業務合計30臺主備終端。如果按傳統的使用方式計算，30臺終端設備成本開始很大。在使用本系統后，這部分設備可以用作其他用途，節省了設備購買資金。

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