視頻點(diǎn)播解決方案

PAGE2上海鑫劍信息技術(shù)有限公司PAGE2PAGE5教育行業(yè)視頻點(diǎn)播解決方案上海鑫劍信息技術(shù)有限公司目錄TOC\o"1-2"\h\z1 視頻點(diǎn)播應(yīng)用需求概述 31.1 學(xué)校應(yīng)用需求分析 31.2 視頻點(diǎn)播產(chǎn)品需求分析 32 鑫劍視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（GoldswordVOD）產(chǎn)品介紹 42.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 42.2 系統(tǒng)特色 62.3 系統(tǒng)功能 62.4 系統(tǒng)性能指標(biāo) 72.5 系統(tǒng)核心技術(shù) 83 視頻點(diǎn)播器性能分析 103.1 視頻點(diǎn)播器選擇 113.2 存儲(chǔ)設(shè)備選擇 124 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境 12視頻點(diǎn)播解決方案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖服務(wù)端主要由視頻點(diǎn)播器、直播廣播服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備等組成。在小型應(yīng)用中，可由單臺(tái)服務(wù)器來(lái)完成上述服務(wù)端的工作。視頻點(diǎn)播器的作用一方面為終端用戶提供視頻流傳輸控制服務(wù)，并對(duì)流量負(fù)載提供完善的處理機(jī)制，另一方面為核心應(yīng)用提供強(qiáng)大的系統(tǒng)管理服務(wù)。直播廣播服務(wù)器的作用是為用戶提供實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)直播和文件廣播服務(wù)。Web服務(wù)器主要為用戶提供節(jié)目瀏覽、檢索、查詢等服務(wù)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用于存儲(chǔ)管理節(jié)目信息，為用戶檢索查詢節(jié)目提供服務(wù)，存儲(chǔ)管理用戶信息，提供登錄、認(rèn)證服務(wù)，存儲(chǔ)管理日志記錄，為查詢統(tǒng)計(jì)和維護(hù)提供服務(wù)。由于視頻點(diǎn)播對(duì)磁盤的數(shù)據(jù)輸出速度要求特別高，況且視頻數(shù)據(jù)非常占用存儲(chǔ)資源，存儲(chǔ)設(shè)備就是為了解決數(shù)據(jù)傳輸和海量存儲(chǔ)問題而設(shè)的。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，通常會(huì)先考慮利用服務(wù)器本身所帶磁盤的傳輸存儲(chǔ)能力，當(dāng)服務(wù)器盤片的傳輸存儲(chǔ)能力不夠或出于其它考慮時(shí)，通常選用專業(yè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備?？蛻舳艘詾g覽器方式訪問鑫劍視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（GoldswordVOD）時(shí)，首先登錄到Web服務(wù)器，接下來(lái)由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器提供服務(wù)，最后才由視頻點(diǎn)播器、廣播服務(wù)器提供視頻流傳輸服務(wù)?？蛻舳私邮盏綌?shù)據(jù)后，即時(shí)響應(yīng)解壓縮播放。基于以上架構(gòu)的流媒體服務(wù)能夠在局域網(wǎng)、Intranet、Internet等各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中得以實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)特色系統(tǒng)自帶流媒體網(wǎng)絡(luò)播放器，支持各種國(guó)際主流視音頻格式由于系統(tǒng)對(duì)視音頻格式的廣泛支持，管理員不需要對(duì)大量視音頻資源進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，就可進(jìn)行點(diǎn)播；即使在大量并發(fā)的情況下，點(diǎn)播響應(yīng)速度仍然極快，任意拖動(dòng)定位無(wú)延遲，節(jié)約用戶時(shí)間，提高學(xué)習(xí)效率；節(jié)目源的發(fā)布快捷方便，不需要進(jìn)行漫長(zhǎng)的節(jié)目實(shí)體二次拷貝，而是以“資源管理器”的方式操作，將數(shù)據(jù)入庫(kù)與內(nèi)容存儲(chǔ)分開管理；由于系統(tǒng)對(duì)視頻流進(jìn)行了充分的優(yōu)化處理和控制，使系統(tǒng)對(duì)硬件和網(wǎng)絡(luò)資源的占用率極低，系統(tǒng)超強(qiáng)穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、高并發(fā)不死機(jī)，極大地節(jié)約了教育用戶對(duì)硬件設(shè)備的投入成本；用于學(xué)校實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程教學(xué)、培訓(xùn)、會(huì)議的直播系統(tǒng)，既支持軟件壓縮又支持硬件壓縮，支持各種主流的視頻采集卡，用戶可根據(jù)實(shí)際情況自主選擇；系統(tǒng)對(duì)各種主流操作系統(tǒng)和各種主流數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，使產(chǎn)品可滿足不同學(xué)校（包括教育城域網(wǎng)）的應(yīng)用環(huán)境需求；對(duì)于大用戶量的教育用戶，系統(tǒng)支持高并發(fā)數(shù)，支持分布式和重定向流量負(fù)載勻衡。系統(tǒng)功能客戶端節(jié)目點(diǎn)播可在遠(yuǎn)程或局域網(wǎng)內(nèi)任意點(diǎn)播視頻、音頻、課件等各種多媒體節(jié)目節(jié)目搜索根據(jù)節(jié)目信息所包含的內(nèi)容，可按名稱、創(chuàng)作者、創(chuàng)建日期、格式類型、類別等方式檢索查詢。按照排行時(shí)間、節(jié)目類型等設(shè)置條件查看點(diǎn)播排行情況資源共享瀏覽發(fā)布在頁(yè)面的信息或友情鏈接的任意站點(diǎn)，共享各種資源用戶服務(wù)用戶可查看系統(tǒng)信息、個(gè)人設(shè)置信息、個(gè)人點(diǎn)播帳單、留言等其它功能可查看最近更新節(jié)目、推薦節(jié)目、新聞公告和廣播直播節(jié)目預(yù)告以及其它使用幫助等服務(wù)器端節(jié)目管理節(jié)目目錄的增、刪、改，權(quán)限設(shè)置、目錄分權(quán)限管理、目錄信息設(shè)置描述節(jié)目合成、媒體格式轉(zhuǎn)換、文件截取、節(jié)目屬性信息描述、節(jié)目權(quán)限設(shè)置、節(jié)目計(jì)費(fèi)設(shè)定、推薦節(jié)目設(shè)置和維護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置等媒體內(nèi)容智能動(dòng)態(tài)分發(fā)、節(jié)目自動(dòng)入庫(kù)、數(shù)字版權(quán)管理、安全認(rèn)證管理查詢節(jié)目信息，對(duì)節(jié)目信息以圖表方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)配置、站點(diǎn)地址管理、系統(tǒng)文件和目錄拖放設(shè)置等用戶管理用戶分組管理、用戶帳號(hào)管理、管理員管理、申請(qǐng)注冊(cè)用戶管理、IP地址段管理等應(yīng)用管理用戶留言板管理、新聞公告管理、頻道節(jié)目預(yù)告管理、點(diǎn)播日志查詢統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置、匿名用戶安全參數(shù)設(shè)置實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)控服務(wù)器狀態(tài)：服務(wù)器IP地址和主機(jī)名、當(dāng)前在線并發(fā)流數(shù)、當(dāng)前帶寬占用情況、當(dāng)前CPU占用率監(jiān)控在線用戶狀態(tài)：用戶IP地址和主機(jī)名、開始點(diǎn)播時(shí)間、當(dāng)前帶寬占用情況、用戶登錄帳號(hào)和用戶優(yōu)先級(jí)別、點(diǎn)播節(jié)目名和文件名監(jiān)控狀態(tài)控制：?jiǎn)?dòng)監(jiān)控和停止監(jiān)控、斷開當(dāng)前部分用戶或所有用戶、給用戶發(fā)送消息和廣播消息服務(wù)器管理服務(wù)器基本屬性配置、服務(wù)器帶寬管理、文件碼率輸出管理、服務(wù)時(shí)間段方案設(shè)置，安全設(shè)置，分布式服務(wù)器配置、負(fù)載條件和均衡調(diào)度策略管理計(jì)費(fèi)管理可按月計(jì)費(fèi)、按點(diǎn)播次數(shù)、按網(wǎng)絡(luò)流量、按網(wǎng)絡(luò)時(shí)間等方式計(jì)費(fèi)；用戶費(fèi)用結(jié)算、查詢、打印，明細(xì)統(tǒng)計(jì)和匯總統(tǒng)計(jì)報(bào)表系統(tǒng)性能指標(biāo)點(diǎn)播支持的格式視頻格式MPEG1*.dat(VCD)、*.mpg、*.mpeg、*.m1v、*.mpvMPEG2*.vob(DVD)、*.mpgMPEG4Microsoft:*.asf、*.wmvDivX/XviD:*.avi、*.divx、*.xvidApple:*.movREAL*.rm、*.rmvbAVI*.avi音頻格式*.wav、*.mid、*.mp2、*.mp3、*.mpa、*.mpe、*.wma、*.wax、*.rmi、*.ra、*.x、*.au其它媒體格式*.doc、*.ppt、*.xml、*.fla、*.pdf、*.exe、*.html等客戶端點(diǎn)播響應(yīng)延遲MPEG1、MPEG4、REAL≤1秒，MPEG2≤2秒點(diǎn)播拖動(dòng)延遲MPEG1、MPEG4（DivX/XviD,Apple）、REAL(rm/rmvb)無(wú)延遲，MPEG2、MPEG4（asf/wmv）稍有延遲支持的操作系統(tǒng)Windows、Linux、Unix支持的數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle、Sybase、SQLServer、MySQL、Access系統(tǒng)核心技術(shù)技術(shù)和應(yīng)用的唯一性⑴唯一完全模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)⑵唯一對(duì)系統(tǒng)資源最大優(yōu)化，內(nèi)存資源占用每并發(fā)流低于1MB內(nèi)存，單顆P3CPU支持多達(dá)200以上MPEG1并發(fā)流⑶唯一采用真正的流媒體技術(shù)支持所有主流的媒體格式，包括RealSurestream（多碼率的RM格式）和Quicktime格式⑷唯一能自動(dòng)識(shí)別多媒體格式和檢測(cè)節(jié)目碼率⑸唯一支持用戶組管理，一個(gè)用戶可同時(shí)屬于各種邏輯組⑹唯一支持內(nèi)容組管理，內(nèi)容和組之間是一對(duì)多關(guān)系⑺唯一支持節(jié)目信息的拖動(dòng)和復(fù)制，以“資源管理器”的方式操作⑻唯一支持?jǐn)?shù)據(jù)入庫(kù)與內(nèi)容存儲(chǔ)分開管理核心技術(shù)特點(diǎn)鑫劍視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（GoldswordVOD）利用了上海鑫劍信息技術(shù)有限公司開發(fā)的當(dāng)前國(guó)際領(lǐng)先的流媒體核心技術(shù)：智能適應(yīng)流傳輸技術(shù)。智能適應(yīng)流傳輸技術(shù)具有跨平臺(tái)性、響應(yīng)速度極快、高性能、超強(qiáng)穩(wěn)定性、廣泛視音頻格式支持性、易擴(kuò)展性等特點(diǎn)。1、跨平臺(tái)性由于本技術(shù)采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議TCP/IP作為主要網(wǎng)絡(luò)層傳輸協(xié)議，而TCP/IP協(xié)議已經(jīng)被各種操作系統(tǒng)，例如UNIX、LINUX、WINDOWS等操作系統(tǒng)支持，所以此項(xiàng)技術(shù)能夠在各種操作平臺(tái)上互通。而當(dāng)前其它大多數(shù)廠商所開發(fā)的流媒體技術(shù)是基于WINDOWS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的，只能運(yùn)行在WINDOWS平臺(tái)?？缙脚_(tái)性不僅表現(xiàn)在不同操作系統(tǒng)上的互通，而且能夠跨網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，本傳輸技術(shù)上層實(shí)現(xiàn)了超文本傳輸協(xié)議（HTTP），所以只要是支持HTTP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)都能通過本技術(shù)傳輸可控制的視頻音頻流。同時(shí)本技術(shù)還能夠兼容ATM網(wǎng)絡(luò)。2、響應(yīng)速度極快通過對(duì)各種多媒體視頻音頻格式進(jìn)行深入的研究，我們掌握了它們的共性，也熟知它們的獨(dú)特性，在此基礎(chǔ)上我們創(chuàng)造了一種先進(jìn)的格式預(yù)分析技術(shù)，利用該技術(shù)，能夠?qū)Ω鞣N多媒體文件格式（無(wú)論其本身是否流格式）進(jìn)行遠(yuǎn)程快速準(zhǔn)確識(shí)別，而國(guó)際上尤其國(guó)內(nèi)的其它同類技術(shù)開發(fā)商通常是通過對(duì)多媒體文件的擴(kuò)展名來(lái)判斷文件的格式，這常常導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤。同時(shí)我們還實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)解碼技術(shù)，這進(jìn)一步提高了請(qǐng)求響應(yīng)速度。采用以上兩種技術(shù)，用戶在請(qǐng)求流媒體服務(wù)時(shí)不必做任何緩存，服務(wù)器即時(shí)響應(yīng)，用戶幾乎感覺不到任何延時(shí)，就能播放網(wǎng)上的多媒體文件。而目前其它廠商開發(fā)的流媒體傳輸技術(shù)幾乎無(wú)一例外，都采用了客戶端緩存技術(shù)（一種古老過時(shí)的技術(shù)）來(lái)傳輸流媒體，更有甚者，必須將多媒體文件完全緩存到本地機(jī)器硬盤上才能進(jìn)行解碼讀取，過長(zhǎng)的延時(shí)和耗費(fèi)系統(tǒng)資源讓用戶難以忍受。3、高性能由于在服務(wù)器流媒體傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部機(jī)制上采用了線程池、內(nèi)存池技術(shù)，極大地提高了服務(wù)器的服務(wù)性能。線程池技術(shù)使得服務(wù)器滿足大量用戶并發(fā)請(qǐng)求和提高整體性能成為可能，該技術(shù)要優(yōu)于多進(jìn)程技術(shù)上百倍，要優(yōu)于線程獨(dú)立創(chuàng)建方式近十倍。內(nèi)存池技術(shù)極大地提高了服務(wù)器內(nèi)存利用性能。在服務(wù)器的磁盤I/O上我們創(chuàng)造了半緩沖技術(shù)，該技術(shù)要比完全緩沖占用的內(nèi)存資源少，而比無(wú)緩沖速度快。在網(wǎng)絡(luò)上采用了自動(dòng)適應(yīng)技術(shù)，解決了網(wǎng)絡(luò)帶寬的靈活利用的難題，由于不必為每個(gè)終端預(yù)先分配固定的網(wǎng)絡(luò)帶寬，采用實(shí)時(shí)按需分配，所以網(wǎng)絡(luò)資源的利用得到了充分優(yōu)化。4、超強(qiáng)穩(wěn)定性流傳輸技術(shù)采用TCP傳輸，能夠做到失敗重傳之外，為了適應(yīng)各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在網(wǎng)絡(luò)傳輸上進(jìn)一步采用了智能續(xù)傳技術(shù)。對(duì)于每一路會(huì)話（或者稱作流），即使由于某種原因?qū)е戮W(wǎng)絡(luò)連接中斷，通過智能續(xù)傳技術(shù)，終端自動(dòng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)重新嘗試進(jìn)行連接，一切都在背后執(zhí)行，用戶將感覺不到網(wǎng)絡(luò)故障的存在。而當(dāng)前的其它大多數(shù)廠商所實(shí)現(xiàn)的流媒體技術(shù)由于沒有采用續(xù)傳機(jī)制，因此，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，將導(dǎo)致流傳輸中斷。5、廣泛視音頻格式支持性通過對(duì)大量的多媒體格式進(jìn)行分析研究，我們不僅能夠支持流格式的多媒體文件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，而且對(duì)各種非流格式的多媒體文件也能很好地支持網(wǎng)絡(luò)傳輸，這是由于采用了強(qiáng)制流化技術(shù)的原因。目前我們已經(jīng)不僅能夠支持普通的多媒體格式文件，例如：MPEG1、MPEG2、VCD、MP3、AVI等，而且能夠支持其它專有的多媒體文件格式，例如：RealNetworks的RM、Apple的QuickTime、Microsoft的ASF/WMV、以及DIVX等文件格式。6、易擴(kuò)展性在核心產(chǎn)品的研發(fā)實(shí)現(xiàn)上，采用了COM技術(shù)作為軟件設(shè)計(jì)的規(guī)范，為將來(lái)加入新的文件格式支持，添加新的傳輸協(xié)議提供了便利條件。部分軟件采用的微軟DirectShow技術(shù)，而這種技術(shù)使得產(chǎn)品在將來(lái)的的Microsoft操作系統(tǒng)平臺(tái)擴(kuò)充成為可能。示意圖如下：視頻點(diǎn)播器性能分析視頻點(diǎn)播器作為VOD應(yīng)用的核心硬件設(shè)備，在當(dāng)前情況下，為充分發(fā)揮鑫劍視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（GoldswordVOD）的卓越性能，解決VOD應(yīng)用的一些瓶頸，需要綜合考慮與服務(wù)器的合理配制使用，具體有以下幾方面。A、服務(wù)器網(wǎng)卡I/O帶寬所決定的服務(wù)器輸出能力B、服務(wù)器的總線和CPU的處理能力C、磁盤陣列D、磁盤陣列與服務(wù)器之間的I/OE、內(nèi)存容量F、文件系統(tǒng)的文件讀取速度相應(yīng)地，對(duì)鑫劍視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（GoldswordVOD）的性能分析如下：①每并發(fā)流的帶寬支持范圍目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和主流的視頻格式主要有MPEG1、MPEG2、MPEG4（DivX）、RM、ASF/WMV、Quicktime等，每種格式具有特定的碼率范圍。除某些情況下會(huì)用到高碼率的視頻內(nèi)容外，通常在網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用的節(jié)目碼率在64Kbps-12Mbps之間變化。GoldswordVOD具備提供各種不同碼率、不同視頻格式的能力。②CPU能力GoldswordVOD在不同CPU運(yùn)行的效率有差別，通常單顆P3CPU能支持200～260個(gè)左右的MPEG1并發(fā)流，根據(jù)每并發(fā)流的碼率變化，并發(fā)數(shù)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。③內(nèi)存GoldswordVOD的內(nèi)存資源占用每并發(fā)流低于1MB內(nèi)存，考慮部分冗余，通常設(shè)計(jì)為每并發(fā)流占用1MB內(nèi)存。④網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口考慮的是視頻點(diǎn)播器輸出總帶寬，根據(jù)實(shí)際并發(fā)流數(shù)量和流媒體格式而定，可選用單塊或多塊100M/1000M網(wǎng)卡。⑤I/O能力根據(jù)并發(fā)流數(shù)量和流媒體格式要求，確定視頻點(diǎn)播器最大的I/O能力，通常提供80MB或160MBSCSI接口的磁盤陣列，在I/O能力要求更高時(shí)，可采取雙通道或多通道SCSI接口，RAID0或RAID5。在盤陣內(nèi)部添加硬盤或增加新的磁盤陣列能達(dá)到擴(kuò)展存儲(chǔ)設(shè)備的目的。容量根據(jù)存儲(chǔ)量的大小而定，計(jì)算方式是：一部90分鐘左右的VCD電影約占1G，一部相同時(shí)間的DVD電影約占2G~4G；一首VCD歌曲占50M，一首DVD歌曲占100M~200M。⑥存儲(chǔ)設(shè)備由于每塊硬盤的最大速率有限，為避免磁盤輸出速度出現(xiàn)瓶頸，滿足并發(fā)點(diǎn)播要求，系統(tǒng)提供盤陣的硬盤個(gè)數(shù)應(yīng)有一定的數(shù)量要求。視頻點(diǎn)播器選擇在對(duì)以上因素有了全面理解之后，根據(jù)點(diǎn)播的并發(fā)流要求，下面，以實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)視頻點(diǎn)播器的選擇作具體說(shuō)明。⑴普通型視頻點(diǎn)播器并發(fā)流數(shù)：60～80個(gè)MPEG1并發(fā)服務(wù)器要求：視頻點(diǎn)播、WWW服務(wù)在一臺(tái)服務(wù)器上，直播服務(wù)器一臺(tái)，共2臺(tái)服務(wù)器。配置如下：①視頻點(diǎn)播器CPU：?jiǎn)蜳3866內(nèi)存：256M硬盤：40G*3=108G/IDE（或SCSI）網(wǎng)卡：1塊百兆網(wǎng)卡⑵小型視頻點(diǎn)播器并發(fā)流數(shù)：100～150個(gè)MPEG1并發(fā)服務(wù)器要求：視頻點(diǎn)播、WWW服務(wù)在一臺(tái)服務(wù)器上，直播服務(wù)器一臺(tái)，共2臺(tái)服務(wù)器。配置如下：①視頻點(diǎn)播器CPU：雙P3866（冗余考慮）內(nèi)存：512M硬盤：36G*6=216G/IDE（或SCSI）網(wǎng)卡：2塊以上百兆網(wǎng)卡或單塊千兆網(wǎng)卡存儲(chǔ)設(shè)備選擇⑴存儲(chǔ)設(shè)備要求：滿足用戶同時(shí)在線點(diǎn)