張學(xué)軍

（遼河油田油氣集輸公司，遼寧 盤錦 124010）

1 網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

業(yè)界對視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究有很長一段時(shí)間了，綜合研究的成果可以知道，為了緩解服務(wù)器負(fù)載壓力和最小化用戶等待時(shí)間，較為普遍的方法就是將多個(gè)服務(wù)器連接起來，形成一個(gè)大規(guī)模的分布式系統(tǒng)，并運(yùn)用一定的負(fù)載平衡策略對服務(wù)進(jìn)行調(diào)度，以達(dá)到充分利用系統(tǒng)資源的目的。這種技術(shù)是當(dāng)前主流視頻點(diǎn)播系統(tǒng)所采用的方法。相比于這種方法，在視頻點(diǎn)播系統(tǒng)發(fā)展的過程中，主要出現(xiàn)了以下幾種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式：集中式結(jié)構(gòu)、分層式結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)。

而在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，遍布于上用戶的數(shù)量十分龐大，而他們對于機(jī)器資源的使用卻是相當(dāng)?shù)牡?，業(yè)界基于資源共享這個(gè)目標(biāo)，在很早的時(shí)候就提出了網(wǎng)格這么一個(gè)概念，其理念是讓用戶能夠方便的使用局域網(wǎng)或上的計(jì)算機(jī)的閑散資源，就像一個(gè)電網(wǎng)提供給用戶的功能一樣。對于此項(xiàng)技術(shù)的研究正在如火如茶中進(jìn)行。系統(tǒng)正是基于資源共享這樣一個(gè)目的，希望能夠?qū)⒎稚⒃诰W(wǎng)絡(luò)上的其他流媒體服務(wù)器整合起來，組成一個(gè)龐大的虛擬系統(tǒng)，通過一個(gè)虛擬平臺(tái)給用戶提供視頻點(diǎn)播的服務(wù)，并且該系統(tǒng)是開放的，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。下一章節(jié)將重點(diǎn)介紹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

2 ONVS系統(tǒng)

ONVS系統(tǒng)的目標(biāo)是建立一種視頻服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，它以流媒體的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息作為被管理對象，將分布在各地的流媒體服務(wù)器虛擬成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)節(jié)目源和服務(wù)能力的共享，按照“就近服務(wù)、負(fù)載均衡”的原則為千家萬戶提供高質(zhì)量的視頻服務(wù)，ONVS的架構(gòu)如圖一所示：

圖1 ONVS架構(gòu)

ONVS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有三個(gè)特點(diǎn)1、分布：它是一個(gè)基于廣域網(wǎng)的分布式視頻點(diǎn)播系統(tǒng)2、開放：從技術(shù)上講，它借鑒開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)的思想，是一個(gè)完全開放的系統(tǒng)。3、在初始框架基礎(chǔ)之上，隨時(shí)可以隨著用戶的增加逐步加入新的服務(wù)器和節(jié)目源加盟從運(yùn)營機(jī)制上講，由于的開放特性，可以保障以加盟方式運(yùn)營，讓第三方硬件平臺(tái)提供商、內(nèi)容提供商、服務(wù)提供商能動(dòng)態(tài)的加入進(jìn)來。

ONVS系統(tǒng)分為中心服務(wù)器和若干個(gè)視頻服務(wù)器子節(jié)點(diǎn)兩部分，中心服務(wù)器保存整個(gè)系統(tǒng)中所有影片數(shù)據(jù)信息和視頻服務(wù)器子節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息，包括影片的點(diǎn)播率，影片所在具體的某個(gè)視頻服務(wù)器子節(jié)點(diǎn)的地址，視頻服務(wù)器子節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的活動(dòng)狀況，以及視頻服務(wù)器子節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況等信息。當(dāng)某個(gè)用戶通過訪問我們視頻點(diǎn)播前臺(tái)研陌網(wǎng)站或者播放軟件時(shí)，將會(huì)顯示一些最新的影片和點(diǎn)播率比較高的影片。此外，將會(huì)為用戶提供一個(gè)搜索的平臺(tái)，當(dāng)用戶搜索某個(gè)影片時(shí)，將根據(jù)當(dāng)前用戶的查詢數(shù)據(jù)庫，以此判斷其所在的區(qū)域以及該區(qū)域的視頻服務(wù)器子節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，選擇一個(gè)負(fù)載合適的視頻服務(wù)器，將其地址返回給用戶，為用戶提供視頻點(diǎn)播服務(wù)。

ONVS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以視頻服務(wù)器資源的無限擴(kuò)展為目的，提供了一個(gè)可以無限拓展的視頻服務(wù)平臺(tái)，該結(jié)構(gòu)模型不僅解決了視頻服務(wù)器單一造成的性能瓶頸，和昂貴的網(wǎng)絡(luò)帶寬造成的視頻服務(wù)質(zhì)量的低下的問題，更重要的是它能夠利用網(wǎng)絡(luò)上閑散的資源，為用戶提供一個(gè)視頻節(jié)目源豐富，視頻服務(wù)器集群龐大的虛擬平臺(tái)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)的靈魂和創(chuàng)新所在。

3 ONVS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)前面分析研究的OGSA服務(wù)模型、ONVS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、基于“主動(dòng)反饋、就近服務(wù)”的負(fù)載均衡策略、視頻文件的分段多點(diǎn)傳輸，設(shè)計(jì)一個(gè)完整ONVS的系統(tǒng)，其中主要包括數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、子節(jié)點(diǎn)注冊模塊、中心服務(wù)器監(jiān)控模塊、中心服務(wù)器調(diào)度模塊、用戶界面。并介紹了系統(tǒng)開發(fā)相關(guān)的平臺(tái)和語言工具等。

系統(tǒng)的服務(wù)器平臺(tái)選用了LINUX的發(fā)行版FEDORA7，流媒體服務(wù)器選用了LINUX版的HELIX11版本，數(shù)據(jù)庫采用了下比較流行的開源數(shù)據(jù)庫版本，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)選用了當(dāng)前比較流行的POWER DESIGN，http web服務(wù)器選用了性能穩(wěn)定的版本。

在程序語言的選擇上，鑒于系統(tǒng)的主要平臺(tái)是LINUX，但也必須考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，因此需要選擇一種跨平臺(tái)語言，綜合多種因素，系統(tǒng)開發(fā)選用了與LINUX配合比較有優(yōu)勢的PYTHON腳本語言，該語言具備JAVA的跨平臺(tái)性，更重要的一個(gè)原因它能很好的與LINUX相切合，并且在字符串的處理和軟件功能的程序?qū)崿F(xiàn)具有高效和簡潔性，同時(shí)它能夠滿足系統(tǒng)中編寫一網(wǎng)頁程序，來安全的完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的交互功能。在整個(gè)系統(tǒng)中，所有的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間的通信，都采用了協(xié)議模式，這樣即可以加快交互速度，也可以防止客戶端直接與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器交互，確保系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效。

以上系統(tǒng)平臺(tái)和開發(fā)語言的選擇，即保證了系統(tǒng)以后的可擴(kuò)展性，避免的選擇復(fù)雜、在功能實(shí)現(xiàn)上比較困難的面向?qū)ο笳Z言，對于只有橫向升級(jí)而沒有縱向升級(jí)的系統(tǒng)，這種選擇是比較合適的。

4 ONVS系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

ONVS系統(tǒng)的目標(biāo)是建立一個(gè)視頻服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，能夠讓無限的視頻服務(wù)器加入到基礎(chǔ)設(shè)施中來，以此來共享視頻服務(wù)，不同于傳統(tǒng)的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，主要是基于共享視頻文件資源，大大的提高服務(wù)效果。在系統(tǒng)中，某一時(shí)刻可能不存在任何視頻資源即視頻服務(wù)器資源，但也有可能同時(shí)存在大量的同一資源，因?yàn)樵谥行姆?wù)器并不一定存有視頻資源，所有的資源均來自于動(dòng)態(tài)加入的視頻服務(wù)器。因此，當(dāng)視頻服務(wù)器逐漸加入到系統(tǒng)中時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)提供的調(diào)度策略和分段多點(diǎn)傳輸機(jī)制，用戶將會(huì)得到比傳統(tǒng)方式更好的服務(wù)。通過前面的討論研究，系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)核心模塊構(gòu)成，視頻服務(wù)器注冊模塊、視頻服務(wù)器監(jiān)控模塊、視頻服務(wù)器調(diào)度模塊、視頻信息管理模塊、用戶GUI界面。

5 結(jié)論與展望

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高，使人們更容易獲取各種信息，同時(shí)也加速了人么對高品質(zhì)的視頻、音頻等多媒體服務(wù)的需求。多媒體和網(wǎng)絡(luò)的交叉領(lǐng)域視頻點(diǎn)播是當(dāng)前寬帶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用發(fā)展的必然結(jié)果，視頻點(diǎn)播的體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用系統(tǒng)和基礎(chǔ)研究正成為目前產(chǎn)業(yè)界和科研機(jī)構(gòu)關(guān)注的焦點(diǎn)。而基于OGSA模型的服務(wù)網(wǎng)格作為繼因特網(wǎng)、之后的第三大技術(shù)浪潮，以充分利用網(wǎng)絡(luò)上閑散的各種計(jì)算機(jī)資源為目標(biāo)，期望建立一個(gè)類似電網(wǎng)的即插即用計(jì)算機(jī)資源平臺(tái)。本文正是基于這樣一種思想，嘗試將服務(wù)網(wǎng)格的理論應(yīng)用到視頻點(diǎn)播系統(tǒng)中來，突破傳統(tǒng)的點(diǎn)播系統(tǒng)中單一的共享視頻資源為主的模式，研究實(shí)現(xiàn)了一種視頻服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。

ONVS系統(tǒng)雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了服務(wù)共享的理念，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和負(fù)載均衡算法的研究上也有所突破，實(shí)驗(yàn)測試效果也達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。但由于測試環(huán)境是在局域網(wǎng)內(nèi)，因此很多廣域網(wǎng)中的實(shí)際問題可能存在。比如網(wǎng)絡(luò)帶寬的性能瓶頸，在局域網(wǎng)中，由于是高速網(wǎng)絡(luò)，帶寬問題幾乎不存在，因此壓力測試的真實(shí)性有待證明。網(wǎng)絡(luò)帶寬的問題仍然是有待解決的問題，作者認(rèn)為主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的計(jì)算比較復(fù)雜，二是很難去量化來進(jìn)行負(fù)載均衡，將是后續(xù)研究的重點(diǎn)工作。

總之，ONVS系統(tǒng)真正走向?qū)嵱眠€面臨著艱巨的研究任務(wù)、開發(fā)任務(wù)和實(shí)驗(yàn)任務(wù)，還有一個(gè)漫長的征途。作者期待著在本領(lǐng)域中進(jìn)行開拓的同仁加強(qiáng)合作，共同奮斗，為新一代視頻點(diǎn)播系統(tǒng)和網(wǎng)格技術(shù)真正走向?qū)嵱枚Α?/p>

[1]劉清.分布式視頻點(diǎn)播系統(tǒng)[J].湖北：武漢理工大學(xué)，2006.

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[3]劉鋒，彭宇行.一個(gè)基于技術(shù)的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2007，29（4），47~49.