小型微型计算机系统ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＣｏｍｐｕｔｅｒＳｙｓｔｅｍｓ２０１０年４月第４期ＶｏＬ３１Ｎｏ．４２０１０
集群式流媒体服务器仿真系统的设计与实现
钟锋１，都志辉２，钱旭１
１（中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院，北京１０００８３）
２（清华大学计算机科学与技术系，北京ｌｏｏｏｓ４）
Ｅ?ｍａｉｌ：ｄｕｚｈ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｅｎ
摘要：集群式流媒体服务器已经逐渐成为了高端流媒体服务器的主流．对集群式流媒体服务器资源优化配置和相关算法性能的研究都需要科学的仿真系统来协助完成．本文基于集群式流媒体服务器体系结构，利用已有的流媒体服务器实验床设计并实现了一套集群式流媒体服务器仿真系统．对仿真系统实验所得数据进行分析并给出了集群式流媒体服务器性能瓶颈和其资源优化配置的有益结论．
关键词：集群；流媒体服务器；仿真系统；并发管理
中图分类号：ＴＰ３７文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１２２０（２０１０）０４－０７１１讲
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣｌｕｓｔｅｒＳｔｒｅａｍｉｎｇ
ＭｅｄｉａＳｅｒｖｅｒＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ＺＨＯＮＧＦｅｎ９１。ＤＵＺｌｌｉ?ｈｕｉ２．ＱＩＡＮＸｕ２
１（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｄｎｇ。ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｆｉｎｇ）。ＢｅＵｉｎｇ１０００８３。Ｃｈｉｎａ）
２（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔ１１ｅｃｌｕｓｔｅｒｓｌｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａＳＣＩ＇Ｖｇ口＂ｈａｓｇｒａｄｕａｌｌｙｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍｏｆｔｈｅｈｉｇｈ?ｅｎｄｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｓｅｒｖｅｒ．Ｔｈｅｓｃｉｅｎ－ｔｉｔｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｎｅｅｄｅｄｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋａｂｏｕｔｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅＳＯＵｒＣｅＳａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｓｅｒｖｅｒ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓａｃｌｕｓｔｅｒｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｓｅｒｖｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｏｕｒｃｌｕｓｔｅｒｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｓｅｒｖｅｒｔｅｓｔｂｅｄ．Ａｔｌａｓｔ。ｓｏｍｅｕｓｅｆｕｌｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ１ｗｈｉｃｈｄｉｓｃｏｖｅｒｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｏｆｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓ－ｈａｖｅｂｅｅｎｇｉｖｅｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄａｔａ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｌｕｓｔｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｓｅｒｖｅｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｃｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
ｌ引言
随着服务器、终端回放设备和计算机网络技术的不断发展，人们对流媒体服务器的要求也越来越高，需要流媒体服务器进一步提高性能，向高端化方向发展．集群式流媒体服务器由于其具有高度的扩展性、容错性和资源共享效率，已逐渐成为高端流媒体服务器的主流．
集群式流媒体服务器内部由计算系统、传输系统、缓存系统和存储系统等多环节构成，在提供视频点播服务的时候需要消耗大量的资源，其性能已成为了重要研究课题．针对服务器运行时资源瓶颈（如磁盘系统、ＣＰＵ和网络带宽），研究人员已就媒体文件存储分布、磁盘数据读取策略、作业调度等方面进行了深入探讨，极大地提高了服务器地性能．然而，流媒体服务器的性能不单与其硬件资源，还与很多其它因素有关，如同用户并发度、用户进入系统的密度、视频节目的流行分布和用户的ＶＣＲ操作等用户群体行为都有密切联系．所以在流媒体服务器的研发过程中，能够全面模拟用户行为的仿真系统显得尤为重要．各种极限情况下的仿真得到的实测数据经过分析不但可以找出系统中最薄弱的环节，还可以用做系统资源优化配置的重要参考‘１。３１．
２流媒体服务器结构及试验床环境
２．１集群流媒体服务器体系结构
国家精品课程集成项目流媒体分系统（以下简称流媒体分系统）是国家精品课程集成系统中所有视频、音频格式课程内容的服务支撑系统，为使用者提供视频和音频内容的点播服务以及内容的ＤＲＭ加密和认证服务．流媒体分系统是一个集群式流媒体服务器，系统由三部分组成：门户模块、调度模块和存储模块．如图１（见下页）所示．
门户模块主要提供用户访问流媒体分系统的接口．从用户网络的角度来看，包括教育网、电信和网通三种用户．外部用户网络带宽的多少，决定了流媒体分系统的服务用户的规模．
调度模块主要由调度服务器构成，调度服务器一方面根据用户的口信息判断其所属的网络（教育网、电信还是网通），将用户分配到存储模块合适的缓存节点和存储节点上，
收稿日期：２００８?１０?１４收修改稿日期：２００８－ｌｌ?１７基金项目：国家自然科学基金项目（６０７７３１４８．６０５０３０３９）资助；国家精品课程集成项目集群式流媒体服务分系统（ＪＰＫＣ－５）资助．作者简介：钟锋．男，１９８２年生。博士研究生，研究方向为企业网格；都志辉．男，１９７０年生，副教授，研究方向为集群计算、网格计算、Ｐ２Ｐ计算；钱旭．男，１９６２年生，教授，研究方向为计算机支持的协同工作（ＣＳＣＷ）技术．
万方数据
７１２小型微型计算机系统２０１０年
使用户获得质量最好的服务；另一方面要对存储模块各节点进行负载均衡，防止个别结点负载过重造成服务质量下降‘“．
彳甲ｒ
外部网络
（教育网、电信、网通）
—么
Ｉ苇童｝，｛攀鬈
调度悄丌
服务
负载：，ｘ、：
器
ｌ节点『－１节点
平衡
图ｌ流媒体分系统体系架构
Ｆｉｇ：１Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｓｕｂ—ｓｙｓｔｅｍ
存储模块由若干缓存节点和存储节点构成．由于流媒体内容的流行度满足Ｚｉｐｆ分布，８０％的用户会集中点播观看２０％的内容。在存储模块中使用缓存节点可以有效提高系统整体的性能＂冉Ｊ．
２．２流媒体试验床环境
我们已有的流媒体服务器实验床环境集群节点硬件性能参数如表ｌ所示．
表ｌ集群节点配置表
Ｔａｂｌｅ１Ｃｏｎｆｉｇｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｖｅｃｔｏｒ
节点１－５。８一１２节点６，７
ＣＰＵ双核Ｘｅｏｎ５１１０，１．６ＧＩｎｔｅｌＸｃｏｎ２．８ＧＨｚ
内存４ＧｌＧＢ
磁盘ＳＣＳＩ，６０ＧＳＣＳＩ６０Ｇ?ｌ
网卡６ＸｌＧｂｐｓ２Ｘ１Ｇｂｐｓ
操作系统ＬｉｎｕｘＬｉｎｕｘ
内部互连交换机２４口千兆以太网交换机
根据流媒体分系统的体系架构，我们在仿真模拟试验中对实验床环境节点配置如下：节点ｌ一４留作仿真系统模拟仿真时使用；节点５是调度服务器；节点６、７为缓存节点；节点８一１２为文件存储节点．
３仿真系统的详细设计与实现
３．１仿真系统整体结构设计
仿真系统在试验过程中需根据试验的需求模拟大量并发用户行为．为了能够模拟更多的并发用户，系统采用了分布式结构．整个仿真系统由控制器和模拟器两部分组成，控制器负责控制整个仿真系统行为，模拟器负责模拟多个并发用户行为．在实际使用中，可以使用控制器来控制多个模拟器模拟更多的并发用户．在我们的流媒体试验床环境中，节点ｌ部署控制器；节点２—４部署模拟器．仿真系统结构如图２所示．仿真系统工作流程及各模块关系如下：
１）各模拟器启动，开始监听控制器任务分配消息；
２）控制器任务分配模块首先根据试验指定的任务量
和开启模拟器数量的多少向每个模拟器均分任务且数据统计模块开始监听各模拟器返回结果消息；
集群式流煤体服务器
ｒｒＰ请求ｆ『ｆｆ
ｌ。ｔ－‘ｌｒ－－ｔ一‘
?｝２１３１．．１?抖扎
Ｉ仿真请求Ｉｌ结果分析ｌ
请求、＿＝：
．√欧
管理ｌ结果
，．．．．．．－Ｊ
模拟器
分配任务结果返回
控制器ｌ任务分配ＩＩ统计数据ｌ
仿真模拟系统
图２仿真模拟系统结构
Ｆｉｇ．２Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ
３）模拟器收到控制器任务消息，根据分配任务信息进
行初始化并调用仿真请求模块发送若干并发用户请求，调用结果分析模块等待并发用户请求返回结果；
４）结果分析模块根据收到的并发请求返回结果信息
并进行分析，发送结果消息给控制器数据统计模块；
５）数据统计模块对所有模拟器返回结果数据进行统
计得到模拟实验结果数据；
６）试验结束．
３．２详细设计与实现
３．２．１控制器的设计与实现
任务分配模块的主要功能是把模拟任务量均分并发送给所有的模拟器．模拟任务分两类：一类是根据仿真需求自定义生成的仿真模拟任务，这类任务对集群式流媒体服务器进行极限测试可以测出系统的性能瓶颈；另一类是仿照实际用户的使用规律生成的任务，这类任务对系统进行模拟点播仿真，更能测出系统的实际性能．在测试中，我们使用了ＣＣＴＶ的视频点播系统部分点播日志生成了模拟仿真任务．所有模拟任务均通过控制器本地的一个Ｌｏｇ文件来生成，文件每行格式如下：
（ｓｅｃｏｎｄ＞：．（ｉｄ＞，＜ｌｅｎｇｔｈ＞…＜ｉｄ＞，＜ｌｅｎｇｔｈ＞
＜ｓｅｃｏｎｄ＞表示仿真系统中的绝对时间（以秒为单位）；＜ｉｄ＞表示用户请求视频内容文件的ｉｄ；＜ｌｅｎｇｔｈ＞表示此用户观看视频多长时间后退出．在同一秒内如有多个并发用户请求，中间用Ｔａｂ键隔开．
控制器向ｎ个模拟器分配任务时，会为每个模拟器建立一个子任务Ｌｏｇ文件．任务的分配策略为：控制器Ｌｏｇ文件的第ｉ行内容写入第ｉ％ｎ个模拟器的子任务Ｌｏｇ文件中，直到控制器Ｌｏｇ文件内容分配完毕．这样，每个模拟器子任务Ｌｏｇ文件内容就是该模拟器的模拟任务量．
数据统计模块负责接受各模拟器返回的模拟结果，对其进行综合统计并实现图形化显示．
３．２．２模拟器的设许与实现
线程管理模块负责监听、接受控制器分配的任务，根据分
万方数据
４期钟锋等：集群式流媒体服务器仿真系统的设计与实现７１３
配任务信息进行初始化并调用仿真请求模块发送模拟用户请求，同时调用结果分析模块等待请求返回结果．为了在调用仿真请求模块时实现多用户并发请求，我们在线程管理模块设计中引入了ｌｉｂｅｖｅｎｔ库ＨＪ．
Ｌｉｂｅｖｅｎｔ是一个事件触发的网络库，适用于ｗｉｎｄｏｗｓ、ｌｉｎｕｘ、ｂｓｄ等多种平台，内部使用ｓｅｌｅｃｔ、ｅｐｌｌ、ｋｑｕｅｕｅ等系统调用管理事件机制．它支持网络Ｉｏ、定时器和信号三种事件．由于它是基于事件的，一方面没有开辟多线程所造成的额外开销，另一方面避免了线程间的交互，避免死锁问题，所以可以大大提高模拟器的性能．
Ｌｉｂｅｖｅｎｔ在程序中使用如图３所示．
１椭ｎｄｕｄｅ＜ｅｖｅｎｔ．ｈ＞
２
３ｖｏｉｄＰｄｎｔＣｈａｎｇｅＲｅｓｕｌｔＣｏｎｔｅｎｔ（ｉｎｔｆｄ，ｓｈｏｒｔｅｖｅｎｔ，ｖｏｉｄ’ａｒｇ）｛
４／／接受流媒体服务器消息并分析
５
…
６｝
７ｍａｉｎ（）Ｉ
８
９／／定义ｒｅｑｕｅｓｔｎｕｍｂｅｒ个ｅｖｅｎｔ句柄
１０
Ｅｖｅｎｔｐ
２ｎｅｗＳｔｎｌＣｔｅｖｅｎｔ［ｒｅｑｕｅｓｍｕｍｂｅｒ】；
１１ｅｖｅｎｔ＿ｉｎｋ（）；／／初始化ｅｖｅｎｔ
１２
１３／／把ｓｏｃｋｅｔ请求和ｅｖｅｎｔ关联起来
１４ｅｖｅｎｔ—ｓｅｔ（＆Ｅｖｅｎｔｐ［ｉ］，ｒｅｑｕｅｓｔ［ｉ］，ｓｏｅｋｆｄ，ＥＶ—ＰＥＲＳＩＳＴＩＥＶ—ＲＥＡＤ，
１５ＰｄｎｔＣｈａｎｇｅｓｕｌｔＣｏｎｔｅｎｔ，（ｖｏｉｄ?）ｉ）；
１６／／添加ｅｖｅｎｔ到消息队列中去
１７ｅｖｅｎｔ＿ａｄｄ（＆ｅｖｅｎｔｔｉｍｅ，ｒｉｍｅ，ｏｕｔ，ｓｔｙ）
１８／／开始消息队列循环
１９ｅｖｅｎｔ＿ｄｉｓｐａｔｃｈ（）；
２０ｌ
图３Ｌｉｂｅｖｅｎｔ库的使用
Ｈｇ．３Ｕｓｅｏｆｔｈｅｌｉｂｅｖｅｎｔ
仿真请求模块负责向集群式流媒体服务器发送单个用户请求，发送请求时提供”推”模式和”拉“模式两种工作方式．Ｉ）”推”模式就是仿真系统发送一个请求，流媒体服务器尽其最大极限向仿真系统返回请求的视频内容，此模式可用于测试流媒体服务器各子模块的极限性能．
２）“拉”模式则是仿真系统发送一个请求，流媒体服务器根据请求的设定每秒向仿真系统返回指定内容长度的视频内容，具有限速功能．
文件体积＝时间Ｘ码率／８（１）由公式（１）可知：用户如要流畅的观看视频内容，流媒体服务器每秒至少要提供码率／８大小的视频内容．在实际测试过程中，拉模式的测试更能反映出流媒体服务器实际使用情况．
结果分析模块负责接收集群式流媒体服务器返回的用户请求的结果，并对结果进行相关分析，其主要的分析参数及其
意义如下：
表２结果分析模块中检测的参数及其意义Ｔａｂｌｅ２Ｍｅａｎｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｕｌｅ
检测参数意义
１“
时间
Ｌ单个用户总延时．用户观看一个视频总共的延时．
瓦用户发起一个视频请求连接时间
ｃ流媒体服务器返回的用户请求视频内容的大小
Ｐ。视频返回包到达的准时率
４仿真试验及数据分析
在流媒体分系统中，调度服务器目前只是负责转发不同网络的用户到合适的缓存节点和存储节点中，所需网络带宽、磁盘读写能力和ＣＰＵ资源均最低，所以仿真系统测试中主要针对缓存节点和存储节点．我们首先使用１５０Ｋｂｐｓ小码率和１Ｍｂｐｓ大码率两种视频对系统进行极限测试，找出系统薄弱环节；然后根据郭分ＣＣＴＶ视频点播系统日志进行模拟点播仿真．极限测试包括集中点播和随机点播两种模式．集中点播是所有模拟客户都对一个视频文件进行点播访问，这样可以使流媒体服务器的缓存系统使用率接近１００％．这种情况下，流媒体服务器比正常情况所支持的并发用户数和总的带宽都要提高很多，可以对系统ＣＰＵ和传输带宽进行监控，找出系统薄弱环节．
随机点播是对海量视频存储文件采取相同概率进行点播．此种模式下，缓存系统的使用率会接近０％，所有请求的视频文件都要从磁盘读取，可以对系统ＣＰＵ和磁盘读写性能进行监控，找出系统薄弱环节．
４．１极限测试
极限测试就是利用集中点播和随机点播逐步增加模拟用户量对流媒体服务器进行测试，直到流媒体服务器某项性能达到极限为止．试验中，我们主要利用仿真系统对系统ＣＰＵ占用率、网络带宽和磁盘读写性能进行检测．
她
捌１００
轻８０
瑟隆震
广◆存储节点１５蛳驴啪审哺播
Ｏ１０２０３０４０５０
ＣＰＵ占用率佴）
图４ＣＰＵ与网络测试
Ｆｉｇ．４ＣＰＵａｎｄ
ｎｅｔｗｏｒｋｔｅｓｔ
由图４的ＣＰＵ负载与网络带宽测试我们可知：在同一种点播模式下，小码率视频要占用更多的ＣＰＵ资源，这是因为小码率视频文件在相同带宽会有更多的请求需要ＣＰＵ来处理．ＣＰＵ的负载不单和网络带宽成正比，和码率也有很大的关系．
在同等条件下，随机点播比集中点播更占用ＣＰＵ资源，因为随机点播中需要耗费更多的ＣＰＵ资源处理磁盘读写．在
万方数据
７１４小型微型计算机系统２０１０矩
随机点播试验中中，ＣＰＵ最大的占用率在２０％左右，而网络带宽最大不超过３０Ｍｂｐｓ／ｓ．证明ＣＰＵ资源和网络带宽均不是随机点播模式测试的瓶颈．但按照ＣＰＵ和网络带宽的关系，在网络带宽达到ＩＧｂｐｓ前，ＣＰＵ的资源会先达到极限．
囊
警０２
０５００１０００１５００２０００２５００３０００３５００４０００
流媒体散
图５磁盘读写性能分析
Ｆｉｇ．５Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄｉｓｋｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
由前面分析可知磁盘读写在流媒体服务器中容易成为性能的瓶颈．根据图５磁盘渎写性能分析，在两种码率集中点播情况下，磁盘读写都接近于０，说明集中点播数据基本上来自缓存，磁盘压力测试忽略不计；而在随机点播中，磁盘读带宽随流媒体数量增长而增长，当１５０Ｋｂｐｓ小码率磁盘读写带宽达到５．３Ｍｂ／ｓ，１Ｍｂｐｓ大码率磁盘读写带宽达到１４．０２Ｍｂ／ｓ时，磁盘读写带宽停止增长，达到其性能极限．这是由于在磁
３２?
营
星１．
馨
臻０．
Ｏ５００ｌＯｏｏ１５００２０００２５００３０００
流媒体数
图６模拟点播仿真
Ｆｉｇ．６Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔ
盘访问过程中，寻道和等待要花费相当比例的时间．小码率视频对应的媒体流数目比较多，相对的寻道和等待次数较多，真正连续读磁盘的时间比例降低了，而且在视频码率差别较大时，对磁盘读写性能的影响也较大．
４．２模拟点播仿真
由图６可知，１５０Ｋｂｐｓ码率的视频，当同时并发用户有１Ｍｂｐｓ当并发用户超过１５００时，其延时为１．８秒，我们认为此时也达到了性能极限．
４．３性能瓶颈分析
由以上分析可知：在随机点播情况下，磁盘读写为系统性能瓶颈，且码率越小的视频，瓶颈越明显；集中点播情况下，由图４ＣＰＵ占用率和网络带宽的关系可推知ＣＰＵ为系统性能瓶颈．所以为了提高流媒体服务器整体性能，首先应该在硬件和软件上提高磁盘并发度，其次是提高ＣＰＵ性能，这样才能从整体上提高集群式流媒体服务器的整体性能．
５结论
本文基于教育部精品课程系统项目集群式流媒体服务器的体系结构，基于已有的实验床环境设计并实现了一套流媒体服务器仿真系统．通过对流媒体服务器进行极限测试和仿真模拟点播测试，综合分析了其性能特点．最后对实验结果数据进行性能分析，找出了集群式流媒体服务器的性能瓶颈并得出了一些提高流媒体服务器系统性能和优化资源配置的有益结论．
ＲｅｆｅＦｅｎｃｅｓ：
［１］ＣｈａｉＹｕｎ－ｐｃｎｇ，ＷａｎｇＫｕｎ，ＬｉＳａｎ－ｌｉ．ＳｔｕｄｙＯｎｈｉｇｌｌ－ｅｎｄｃｌｕｓｔｅｒｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｓｅｒｙｃｌｔ＂ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＣｏｍ－ｐｕｔｃｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００８，２９（７）：１１８５—１１８９．
【２］Ｍａｏｘｕ－ｆｅｎｇ，ＬｉＪｕｎ，ＷｕＧａｎｇ．Ｓｔｒｅａｍｉｎｇｍｅｄｉａｓ跚ｃａｐａｃｉｔｙｂｅｎｃｈｍａｒｋｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｍｏｄｅｌ［Ｊ］，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｒｔｅｓｃＣｏｍ－ｐｕｔｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００７，２８（２）：２０４－２０９．
［３］ＣｙｒＵＳＳｈａｈａｂｉ，ＲｏｇｅｒＺｉｍｍｅｒｍａｎｎ，ＫｕｎＦｕ，Ｃｔａ１．Ｙｉｍａ：ａｓｅｃ?ｏｎｄ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＣＯｎｔｉｎｕＯＵＳｍｅｄｉａＳＣＩ＇ＶｅＩ＂［Ｊ】．ＩＥＥＥＣｏｍｐｕｔｅｒ，Ｊｕｎｅ２００２，３５（６）：５６－６４．
［４］ＡｎａｓｔａｓｉａｄｉｓｓＶ，ＳｅｖｃｉｋＫｃ。￥ｔｕｍｍＭ．Ｓｅｒｖｅｒ－ｂａｓｅｄｓｍｏｏｔｈｉｎｇｏｆｖａｒｉａｂｌｅｂｉｔ－ｒａｔｓｔｒｅ，ａｎ鸺［ｃ］．Ｉｎ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ９ｔｈＡＣＭＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＯｎＭｕｌｔｉｍｅｄｉａ。２００１，１０：１４７－１５８．
［５］ＹｕＨｏｎｇ－ｆｉａｎｇ，ＺｈｅｎｇＤｏｎｇ?ｄｏｎｇ，ＢｅｎＹＺｈａｏ，ｃｔａ１．Ｕｎｄｅｒ－ｓｔａｎｄｉｎｇｕｓｅｆｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｖｉｄｅｏ－ｏｎ－ｄｅｍａｎｄｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ】．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ２００６ＥｕｒｏＳｙｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，３３３－３３４．［６］ＤａｎＡ，ＳｉｔａｒａｍＤ，Ｓｈａｌ＿ｌａｂｕｄｄｉｎＰ．Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｐｏｌｉｃｉｅｓｆｏｒ锄ｏｎ－ｄｅｍａｎｄｖｉｄｅｏｓｔ：ｒ＇ｖｅ－ｌ＂、Ⅳｉｍｈａｔｃｈｉｎｇ［ｃ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＳｅｃｏｎｄＡＣＭＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＯｎＭｕｌｔｉｍｅｄｉａ。１９９４。１５－２３．［７］ｈａｐ：／／ｗｗｗ．ｍｏｎｋｅｙ．ｏｒｇ／，２００６．
附中文参考文献：
［１］柴云鹏，王坤，李三立．关于高端集群式流媒体服务器仿真的研究［Ｊ］．小型微型计算机系统，２００８。２９（７）：１１８５?１１８９．
【２］茅旭峰。李俊，吴刚．流媒体服务器服务能力基准试验与性能模型［Ｊ］．小型微型计算机系统，２００７。２８（２）：２０４－２０９．
万方数据
集群式流媒体服务器仿真系统的设计与实现
作者：钟锋， 都志辉， 钱旭
作者单位：钟锋,钱旭(中国矿业大学,北京,机电与信息工程学院,北京,100083)， 都志辉(清华大学,计算机科学与技术系,北京,100084)
刊名：
小型微型计算机系统
英文刊名：JOURNAL OF CHINESE COMPUTER SYSTEMS
年，卷(期)：2010，31(4)
引用次数：0次
参考文献(9条)
1.Chai Yun-peng,Wang Kun,Li San-li.Study on high-end cluster streaming media server
simulation[J].Journal of Chinese Computer Systems,2008,29(7):1185-1189.
2.Mao Xu-feng,Li Jun,Wu Gang.Streaming media server capacity benchmarks and performance
model[J].Journal of Chinese Computer Systems,2007,28(2):204-209.
3.Cyrus Shahabi,Roger Zimmermann,Kun Fu,et al.Yima:a second-generation continuous media
server[J].IEEE Computer,June 2002,35(6):56-64.
4.Anastasiadis S V,Sevcik K C,Stumm M.Server-based smoothing of variable bit-rat
streams[C].In:Proceedings of the 9th ACM International Conference on Multimedia,2001,10:147-158.
5.Yu Hong-liang,Zheng Dong-dong,Ben Y Zhao,et al.Understanding user behavior in large scale video-on-demand systems[C].Proceedings of the 2006 EuroSys Conference,333-334.
6.Dan A,Sitaram D,Shahabuddin P.Scheduling policies for an on demand video server with
batching[C].Proceedings of the Second ACM International Conference on Multimedia,1994,15-23.
7.https://www.doczj.com/doc/1b16858371.html,/,2006.
8.柴云鹏,王坤,李三立.关于高端集群式流媒体服务器仿真的研究[J].小型微型计算机系统,2008,29(7):1185-1189.
9.茅旭峰,李俊,吴刚.流媒体服务器服务能力基准试验与性能模型[J].小型微型计算机系统,2007,28(2):204-209.
相似文献(10条)
1.期刊论文柴云鹏.王坤.李三立.CHAI Yun-peng.WANG Kun.LI San-li关于高端集群式流媒体服务器仿真的研究
-小型微型计算机系统2008,29(7)
流媒体应用在近年来获得了飞速的发展,流媒体服务器在用户并发度和存储容量两个方面的需求日益增高,在这种背景下,集群式流媒体服务器逐渐成为高端流媒体服务器的主流.集群式流媒体服务器的研究工作非常需要科学的仿真工具来协助,一方面能够测试算法的性能和普适性,另一方面可以通过仿真分析对服务器的硬件资源进行优化配置.本文在介绍集群式流媒体服务器的体系结构和性能分析的基础上,设计并实现了一套分布式流媒体仿真工具和集群式流媒体服务器实验床.最后基于仿真实验的数据,得到一些提高集群式流媒体服务器性能和资源优化配置的有益结论.
2.学位论文董科军高性能可管理流媒体服务器相关技术的研究与实现2003
目前,在全球流媒体领域,从事于集群高性能流媒体服务器的研究和开发并不很多,很多流媒体服务器生产厂商研究的重点是在单机流媒体服务器上
,并不是集群高性能流媒体服务器.该文所做的研究正是基于这种背景.该文的研究是在单机版的流媒体服务器,即Apple公司公开源代码的DarwinStreaming Server的基础上开发完成的,硬件平台是曙光2000超级服务器.该文重点探讨了多结点流媒体服务器研究中所涉及的一系列相关技术问题,提出了一种基于集群的高性能可管理的流媒体服务器体系架构,并且在曙光2000超级服务器上进行了具体的实现.该文在整个高性能流媒体服务器架构的设计中,引入了门户结点和中继结点的概念.亦即在基本保持了后台单机服务器不动的前提下,在前端开发了一个门户结点和多个中继结点,并且使整个后台服务器群能保持基本的负载平衡,提供给用户高性能的流媒体服务.该文针对基于集群的高性能流媒体服务器系统,实现了一套基于Web的集中式流媒体服务器的配置和管理系统.通过该系统可以管理高性能流媒体服务器的各个结点的服务配置,并且可以管理媒体库的内容.最后,该文还对各类媒体编码技术进行了横向的研究和阐述,并且概括了各种媒体文件的转换方法和技巧.另外还重点论述了如何有效方便的制作适合本流媒体服务器播放的Quicktime流媒体文件.该文提出的基于集群的高性能可管理的流媒体服务器系统具有可扩展性、通用性等特点,并且实现了整个高性能流媒体服务器的负载均衡.该文的主要研究是在中科院所长基金项目"面向机群系统的流技术研究"的基础上完成的.
3.会议论文林光国.曾珂.戴琼海流媒体服务器的集群管理2002
随着对流媒体服务业务的不断扩大,只靠传统的单机服务系统已无法满足用户对服务的需求,采用集群服务的方法则很好的解决了系统的瓶颈问题,本文主要结合自己的开发工作,着重介绍流媒体集群服务系统的开发策略和管理方法.
4.学位论文吴松高性能集群流媒体服务器系统结构及存储系统研究2002
该文研究了现有的集群流媒体服务器,发现各种不同类型的服务器结构都有明显缺点.由于存在大量内部数据传输,代理存储结构的集群流媒体服务器
系统效率不高;直接存储结构的集群流媒体服务器提高了系统性能,但是却面临着服务不透明和依赖具体网络环境的问题.该文提出了一种新颖的流媒体服务器系统结构——WanLan集群流媒体服务器.它采用具有自主特性的附网存储系统和直接传输方式,提高了服务器的数据传输效率,增强了系统性能.这种结构使用独特的单一系统映像机制,保证了流媒体服务对用户的透明性,加强了服务器的网络安全特性,对各种网络环境有良好的适应能力.这种新型结构通过多层次的容错机制实现了服务器的高可用性,保障了流媒体服务质量.它还具有惊人的高扩展能力.高性能集群流媒体服务器的研究设计必须要考虑流媒体文件的访问倾斜特性.该文提出了一种新型的数据分块放置方法——对称分块放置策略.它对流媒体服务具有很好的适应性,能够有效解决流媒体文件访问倾斜性导致的服务器负载不均问题,提高服务器系统性能.与其它负载均衡策略相比,对称分块放置策略具有系统开销小、简便实用、负载均衡性能优异的特点,尤其适用于大规模集群流媒体服务器.缓存管理对提高流媒体服务器的性能有重要作用.传统的磁盘缓存管理都是单纯从提高缓存命中率的角度出发,因此不适合流媒体服务;间隔缓存管理策略能够满足流媒体服务的持续性和实时性要求,是流媒体服务器缓存管理方案的首选.该文提出了混合型抢占式间隔缓存管理策略,研究结果表明它能够获得比原有间隔缓存管理策略更好的性能和对异构环境更强的适应能力,非常适合流媒体应用.
5.期刊论文董科军.南凯.阎保平一种可扩展的集群流媒体服务器-计算机工程与应用2003,39(25)
提出了一种可扩展的适合集群系统的流媒体服务器架构.在这个架构中,整个后台单机服务器是基于Apple公司的Darwin Streaming Server,而在前端开发了一个门户结点和多个中继结点,使整个后台服务器群基本能保持负载平衡、提供给用户高性能的流媒体服务.在外面用户看来整个系统就是一个高性能流媒体服务器.
6.学位论文陈谦一种具有代理功能的高可用集群流媒体系统2006
随着多媒体技术和高速网络的发展，网站逐渐演变为一种多媒体网络应用。视频点播，在线歌曲和电影，IP(Internet Protocol)电话，互联网广播和电视，以及互动游戏都变成了互联网上流行的应用。更多的用户渴望通过网络得到质量有保证的多媒体服务。
服务器是各种网络服务的焦点，提高服务器的服务能力是提高服务质量的关键。作为流媒体服务核心的流媒体服务器，如何使广大互联网用户享受到更佳的视频直播和点播的用户体验，需要不断提升其服务能力。而流媒体服务的关键之一是流媒体的传输。流媒体服务器必须适应流媒体传输独有的实时性、同步性、长效性、数据量大等特性，才能更好的服务用户。
针对上述问题，GridSS (Grid Streaming Server)集群流媒体服务器实现了一种基于集群的支持代理功能的流媒体服务器解决方案。系统的核心设计思想是：以集群技术为基础，采用原始服务器和代理服务器结合、高速的内容分发网络和高可用集群文件系统等技术，实现了网络服务的边缘化，提高了流媒体文件的可用性，从整体上提升了系统的服务能力。该设计方案在保证网络终端用户享受到质量可靠的流媒体服务的同时，减少了主干网络的带宽压力和用户的服务延时，也为内容提供商提供了适用于互联网广域环境下的内容管理和发布机制。
测试证明系统在满足用户视频直播和点播等基本服务请求的同时，也能满足用户通过代理功能访问远程服务器；系统单节点的代理功能在百兆局域网环境下，可为上百个并发用户提供稳定、清晰、流畅的流媒体服务。
7.期刊论文吴松.谭光.金海一种新型的集群流媒体服务器系统结构-华中科技大学学报(自然科学版)2003,31(5) 针对传统集群流媒体服务器的不足,提出一种新型的万联集群流媒体服务器,其结构采用附网存储子系统,在存储节点和用户之间直接实时传输流媒体数据,增强了系统的服务能力和扩展能力.同时,万联集群流媒体服务器通过单一访问点和单一流映像机制,为用户提供了友好的服务接口,提高了服务的透明性,简化了客户端的设计.
8.学位论文尹杰动态集群流媒体服务器的媒体数据管理系统2005
随着Internet的迅猛发展和普及，远程教育、视频点播、视频会议等流媒体服务系统越来越受到人们的青睐，而由于用户量的剧增与Internet网络传输的突发性和尽力服务，迫切需要高吞吐量、可扩展并适应Internet网络传输的流媒体服务系统。针对这些问题，中科院计算所提出了可动态伸缩的流媒体服务器系统BigHammer，该系统不但采用了动态伸缩的集群结构，在系统性能和扩展性方面表现出很好的特性，而且致力于开发更贴近网络传输特性的流媒体传输协议，使整个系统更易于获取网络资源。本文以BigHammer系统为背景，着重研究了流媒体服务器系统中的媒体数据管理系统
MMCSS(Multimedia data Management for C1ustered Streaming Servers)。媒体数据管理系统MMCSS是保证流媒体服务器系统动态伸缩性的基础，它负责管理系统中媒体数据的定位和分布存储，为上层应用提供媒体文件的读取与写入服务；在系统存储容量改变后，对媒体数据进行重组，保证配置改变后的系统性能。论文首先介绍了BigHammer流媒体服务器系统的总体结构与需求，对当前几种典型的媒体数据管理系统进行了比较分析，发现对于存储动态变化的系统来说，数据重组代价是一个影响系统性能的关键因素，其中包括迁移数据块量和重组计算时间两方面，而现有媒体数据管理系统在这些方面显现出了不足，因此如何减少重组代价成为了MMCSS设计与实现的主要目标。然后，论文给出了MMCSS的详细设计，系统由Library、Manager和Storager三个模块组成，将提供数据更新、数据重组和数据读取三种服务；另外媒体文件采用CDL的方法进行分块，数据块以伪随机存储的方式及interleaving的存储技术分布在系统内的存储单元中。最后论文讨论了MMCSS的实现，其中包括数据更新、数据重组和数据读取三种服务的实现。在数据更新的服务中，提出了伪随机的数据存储算法，不但使数据块定位的计算量非常小，而且不需要辅助的空间来存储数据位置信息；在数据重组的服务中，提出了HDRR数据重组算法，算法在保持负载均衡性的基础上减少了数据重组的代价，尤其重组计算时间较现有系统有很大改进。论文以模拟的方法对算法进行了检验，并且在所实现的系统中对三种服务进行性能评测，给出了评测数据。
9.学位论文周鉴刚Linux下高性能流媒体服务器的设计和实现2006
随着互连网的飞速发展，视频点播、IPTV等流媒体应用发展迅速，迫切需要一个高性能可扩展的流媒体服务器来支撑业务的开展。本文首先介绍了流媒体技术的背景、发展和现状，分析了当前的一些流媒体产品的特点，讨论了开放的流媒体标准ISMA规范及其相关内容。然后在此基础上提出了一个基于Linux平台的，采取异步事件驱动框架，遵循开放标准的，高性能、可扩展的流媒体服务器。本文详细介绍了此流媒体服务器设计和实现。
流媒体服务器基于Linux平台，采取模块化的思想进行设计。系统各模块运行在一个基于异步事件驱动的系统运行框架之上。框架吸取常用的网络服务框架的经验，针对高网络IO、高磁盘IO的特点，运用Linux2.6内核的最新特性进行优化，提供统一的事件的登记和回调接口，并屏蔽了线程互斥的复杂性。通过对磁盘IO读写技术的分析，结合异步事件驱动的框架，设计了异步文件读取Buffer层，实现高效的流媒体数据源模块，流媒体服务器通过异步事件接收并处理客户端的流媒体交互命令，从数据源中获取媒体数据，通过异步事件驱动框架发送给客户端。
流媒体服务器支持基于RTSP重定向的应用层集群部署，通过分层结构将服务节点分散到网络边缘，使用虚拟文件层来优化集群的媒体数据存储，根据集群中的媒体数据分布以及节点负荷等应用层信息进行制定集群调度策略，提高集群的性能和性价比。
10.期刊论文柴云鹏.顾雷.李三立.Chai Yunpeng.Gu Lei.Li Sanli移动网格中负载自平衡的集群式边缘流媒体服
务器-计算机研究与发展2007,44(12)
迅速发展的3G网络和覆盖范围可达整个城域的Wi-Fi网络的逐渐普及,使移动网络环境中对流媒体服务的需求迅速增长.由于移动用户主要依赖Internet上的流媒体服务资源提供服务,所以位于无线网络和Internet交界处的边缘流媒体服务器可以充当桥梁和缓冲区,对于降低网络负载和提高服务质量有显著的效果,因而提出一种新的集群架构的边缘流媒体服务器(CESS)的设计,而且针对集群服务器中最重要的负载均衡问题做了分析和测试,提出了一种新的MCLBS缓存替换算法来使CESS能够达到自适应的负载均衡.最后,实验测试和结果分析证明,相对于传统的缓冲替换算法,MCLBS算法更适合集群式的服务器体系结构,在同样的条件下,缓存命中率明显提高,大大降低远程服务器的带宽.
本文链接：https://www.doczj.com/doc/1b16858371.html,/Periodical_xxwxjsjxt201004028.aspx
下载时间：2010年6月12日