基于電視臺(tái)SOA總線規(guī)劃的計(jì)算資源分配系統(tǒng)

一、前言

播出系統(tǒng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)設(shè)備中軟件和硬件資源較為復(fù)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(yīng)用和周邊業(yè)務(wù)仍在不斷增加，這就造成了一定程度的重復(fù)建設(shè)，能耗和機(jī)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(tái)以虛擬化計(jì)算為基礎(chǔ)，流程自動(dòng)化為核心，建設(shè)了基于電視臺(tái)SOA總線規(guī)劃的計(jì)算資源分配系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)下滿足播控系統(tǒng)日常使用、周邊業(yè)務(wù)、容災(zāi)備份等業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲(chǔ)資源，從而節(jié)省大量設(shè)備投資、能耗和機(jī)房空間，提高IT資源的可管理性和易用性。

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

基于電視臺(tái)SOA總線規(guī)劃的計(jì)算資源分配系統(tǒng)架構(gòu)（如圖1所示）由軟件和硬件部署兩部分組成，通過計(jì)算資源集群化提供應(yīng)用和系統(tǒng)業(yè)務(wù)在不同的物理服務(wù)器之間相互切換，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和物理服務(wù)器分離，提升業(yè)務(wù)系統(tǒng)的效率和可靠性，具有計(jì)算資源集群化、網(wǎng)絡(luò)資源扁平化、存儲(chǔ)資源共享化、備份系統(tǒng)簡單化以及一對(duì)多容災(zāi)等特點(diǎn)。

圖1

基于電視臺(tái)SOA總線規(guī)劃的計(jì)算資源分配系統(tǒng)使用兩臺(tái)主機(jī)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和主備配置，在主機(jī)上將硬件及存儲(chǔ)資源整合成一個(gè)資源池，并靈活動(dòng)態(tài)地提供給原系統(tǒng)中的各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用或指令集與硬件使用，可以滿足原有的轉(zhuǎn)碼、FTP、遷移同步、系統(tǒng)監(jiān)錄等業(yè)務(wù)合計(jì)30臺(tái)主備終端，在平臺(tái)內(nèi)這些業(yè)務(wù)相互之間可以各自獨(dú)立運(yùn)行，運(yùn)行這些業(yè)務(wù)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(gòu)架如圖2所示。

圖2

在系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源扁平化極大地減少了網(wǎng)絡(luò)資源的分散、零碎以及劇烈波動(dòng)等情況。在實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源相互共享之后，存儲(chǔ)資源得到最大化利用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自由共享，系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)構(gòu)建了一套備份系統(tǒng)，為系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)提供備份和一對(duì)多容災(zāi)功能。通過以上設(shè)計(jì)和實(shí)施，基于電視臺(tái)SOA總線規(guī)劃的計(jì)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(shè)備的資源整合分配、數(shù)據(jù)熱點(diǎn)多條件監(jiān)測、資源動(dòng)態(tài)分析、設(shè)備負(fù)載平衡以及一對(duì)多容災(zāi)等問題。

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

1.基于電視臺(tái)SOA總線規(guī)劃的資源分配方式

在傳統(tǒng)的架構(gòu)中，服務(wù)器和系統(tǒng)分散，管理復(fù)雜。在計(jì)算資源分配系統(tǒng)中，采用基于電視臺(tái)SOA總線的周期性控制資源分配方式，既能夠從虛擬平臺(tái)的整體角度進(jìn)行資源監(jiān)測，根據(jù)虛擬平臺(tái)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(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用或指令集的微觀角度進(jìn)行監(jiān)測，獲取虛擬層中運(yùn)行的所有應(yīng)用和指令集的負(fù)載、QoS狀態(tài)以及相應(yīng)的資源開銷，并根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)基于預(yù)先定義的策略和規(guī)則，對(duì)物理層資源做出調(diào)整。

2.對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)熱點(diǎn)多條件分析和動(dòng)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(yīng)用，按照預(yù)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(shí)可以監(jiān)控到系統(tǒng)內(nèi)總體資源狀況和運(yùn)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(yùn)行信息，比如在該虛擬單元上運(yùn)行的指令集、I/O利用率、網(wǎng)絡(luò)吞吐率、CUP或內(nèi)存占用情況、開/關(guān)機(jī)狀態(tài)等等，管理人員在獲知虛擬層當(dāng)前運(yùn)行的指令集或應(yīng)用的資源占用熱點(diǎn)后，可以按照實(shí)際需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源分配業(yè)務(wù)，從而達(dá)到服務(wù)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(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡以及冗余備份

基于電視臺(tái)SOA總線規(guī)劃的計(jì)算資源分配系統(tǒng)可以將連接到系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務(wù)進(jìn)行合理管理和分配，可以將對(duì)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(duì)每個(gè)用戶所使用的系統(tǒng)資源進(jìn)行控制和限制，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡，并通過一主一備兩個(gè)虛擬化平臺(tái)進(jìn)行交叉配置來實(shí)現(xiàn)冗余備份。

在完成計(jì)算資源分配系統(tǒng)的建設(shè)后，計(jì)算資源分配系統(tǒng)把30臺(tái)虛擬化設(shè)備運(yùn)行在2臺(tái)物理服務(wù)器上，系統(tǒng)整合比率達(dá)到了15:1，兩臺(tái)服務(wù)器的系統(tǒng)平均使用率達(dá)到了60%以上，同時(shí)又通過負(fù)載均衡和動(dòng)態(tài)分配資源，使得系統(tǒng)峰值使用率不會(huì)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(chǔ)以及無縫遷移

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

5.播控周邊業(yè)務(wù)設(shè)備一對(duì)多容災(zāi)方式

基于電視臺(tái)SOA總線規(guī)劃的計(jì)算資源分配系統(tǒng)除了滿足播出業(yè)務(wù)的日常使用以外，還可以將大部分的播出設(shè)備進(jìn)行虛擬化，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬化存儲(chǔ)和備份，從而實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)的物理層完成播控系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)的一對(duì)多備份容災(zāi)。

6.播出系統(tǒng)及終端的桌面虛擬化

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

四、應(yīng)用效果

該系統(tǒng)經(jīng)過一年多使用，能夠以少數(shù)幾臺(tái)計(jì)算機(jī)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(jì)和人力開支。獲得了以下項(xiàng)目成果：

1.將原有的系統(tǒng)利用率從5%-15%提高到60%-80%，相對(duì)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(dá)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(tái)遷移服務(wù)器，在采用本系統(tǒng)后，可通過在系統(tǒng)內(nèi)劃分出相應(yīng)資源以完成業(yè)務(wù)擴(kuò)展，支出僅為遷移軟件的使用費(fèi)。

4.原有的業(yè)務(wù)構(gòu)架每年都要針對(duì)不同業(yè)務(wù)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(duì)系統(tǒng)內(nèi)的物理服務(wù)器進(jìn)行管理和維護(hù)。

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

綜上所述，基于電視臺(tái)SOA總線規(guī)劃的計(jì)算資源分配系統(tǒng)除了具有標(biāo)準(zhǔn)化、兼容性、高擴(kuò)展、可控性、可靠性、易管理等優(yōu)點(diǎn)以外，還極大地節(jié)省了各項(xiàng)資金。