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        大規模IPTV點播系統解決方案

        作者: 時間:2012-10-12 來源:網絡 收藏


        目前,在大規模的點播應用系統中,主要存在著兩類解決方案:

        1.分布式

        2.共享式

        絕大多數分布式點播方案中,都采用了流媒體服務軟件提供的數據分發機制為核心的系統;以ImageSAN共享文件系統為核心的解決方案,則是共享式的典型代表。

        分布式方案已經在點播系統中已經擁有悠久的歷史--2000年2月份RealNetworker公司發布的RealServer7.0版就已經提供了數據分發機制。

        而共享式點播系統的出現,則是得益于SAN網絡存儲局域網這種存儲結構的普及,通過SAN的高速以及多通道特性,結合ImageSAN軟件系統提供的完善的數據共享機制,為大規模的點播應用提供了全新的系統解決方案框架。

        1.3分布式點播系統分析

        1.3.1分布式系統典型結構



        分布式系統典型結構

        分布式點播系統采用了核心服務器+邊緣服務器的系統結構,通過流媒體等點播服務器端軟件的功能設定,將點播服務器分為兩類:

        1.核心分發服務器

        核心分發服務器主要負責存儲媒體數據、將邊緣服務器請求的數據通過以太網絡推送到邊緣服務器。核心服務器存儲并管理點播系統中的全部影片資料。

        2.邊緣點播服務器

        邊緣點播服務器負責為寬帶用戶群提供點播服務,將最終用戶的數據請求轉換為自身的數據請求并發送到核心分發服務器,并且將以太網上來自分發服務器的數據流緩沖到本地,供最終用戶訪問。邊緣服務器存儲并管理點播系統中部分影片資料。

        1.3.2分布式系統工作原理

        分布式點播系統的核心工作原理是數據的分發――將核心服務器上存儲的大量媒體數據,分發到各個邊緣服務器,邊緣服務器將大量的數據緩沖在本地硬盤上,供最終用戶訪問。

        舉例說明:假如用戶A發出一個視頻點播的請求,分布式點播系統將首先判斷邊緣服務中是否具有用戶所點播的影片,如有,則將用戶的點播請求重定向到邊緣服務器,并由邊緣服務器完成點播請求。如邊緣服務器上沒有用戶所點播的影片,則用戶的點播請求由核心服務器完成。

        由此可見,在分布式點播系統中,系統的運行效率取決于兩點:

        1.邊緣服務器本地緩沖容量的大小

        邊緣服務器本地緩沖容量的大小,是決定邊緣服務器工作效率的關鍵因素。理論上來說,如果邊緣服務器本地緩沖容量能夠達到核心分發服務器的磁盤容量,則能達到最高的運行效率。但這樣磁盤空間浪費也將達到最大,假設系統所有影片資料的存儲總量為1的話,則系統所需的存儲空間將為:1+N×1(N=邊緣服務器的數量)。另一方面,如果邊緣服務器的本地緩沖容量過小,則將大大降低邊緣服務器的工作效率,邊緣服務器的存在將變得毫無意義。

        2.用戶訪問的數據是否集中

        如果某個用戶訪問的數據在邊緣服務器本地不存在,則邊緣服務器會到核心分發服務器上下載該數據,并緩沖到本地硬盤,供用戶訪問。在這樣的工作機制下,如果用戶的數據訪問較為集中,邊緣服務器能夠將集中訪問的數據緩沖到本地,能夠達到較高的運行效率;相反,如果數據訪問并不集中,邊緣服務器的運行效率會急劇下降。

        1.3.3分布式系統的典型應用

        分布式點播系統最大的優點是可將系統的部分點播請求轉由邊緣服務器完成,可降低對骨干網絡的帶寬占用,特別適合于骨干帶寬有限,而用戶群相對集中的應用環境。

        舉例說明,X城市的點播系統中,有4個人口非常密集的小區,我們可在這4個小區內分別放置4臺邊緣服務器,這4個小區的許多點播請求,將由這4臺邊緣服務器以本地局域網的方式完成,從而降低了對骨干網絡的占用。如圖所示:



        分布式系統的典型應用結構圖

        還有一種情況,在某地稅的點播系統中,由于其骨干網絡的帶寬只有8MB,因此,我們在其各二級地區的分節點上放置了邊緣服務器,從而在不增加骨干網絡帶寬的情況下,提供更多的并發數量的支持。

        1.3.4分布式點播系統的局限性

        由于分布式點播系統沿用了DAS存儲系統結構,與傳統的點播系統相比,尤其是在數據的存儲以及訪問方式上并沒有引入新的技術和結構,因此分布式點播系統在大規模點播應用中有著可見的局限性:

        1.3.4.1系統用戶總容量、穩定性欠佳

        由于用戶的請求只能在部分特定的點播服務器上完成。因此,系統可支持的并發用戶數量與系統的可靠性上都存在嚴重局限,任意服務器的宕機都有可能造成嚴重的影響。

        1.3.4.2存儲空間浪費與系統性能的矛盾

        系統存儲空間浪費嚴重:由于在每臺邊緣服務器上都必須存放很多的相同影片,極大的浪費了系統的存儲容量。但如果邊緣服務器上不存放相同的內容,則系統的運行效率將大大降低。

        1.3.4.3擴展性差

        系統擴展性主要包括提升系統所能支持的最大并發用戶數量,以及點播媒體資料庫容量這兩方面。而在分布式點播系統中,如果要升級,則第一個要回答的問題就是:是只升級核心存儲容量,還是連邊緣服務器本地緩沖的容量一起升級?

        這是因為,分布式系統在擴展性上存在著一個非常矛盾的問題:媒體資料庫容量越大,系統最大并發用戶數則越少。分布式系統的工作原理是將媒體資料分發到各個邊緣服務器節點,通過數據在多個邊緣服務器上的重復存在,從而達到分配負載,提高系統最大并發用戶數的目的。據此我們可以看出,在分布式系統中,最理想的狀態是–每個邊緣服務器的磁盤容量(a)大于或者等于所有分發服務器的磁盤總容量(b),此時系統擁有最大的并發用戶數,a/b的值越小,則表示系統最大并發用戶也越少– 因為點播應用中數據的訪問具有相當大的隨機性,根本無法預測用戶會在什么時候訪問什么數據。因此媒體資料庫的容量越大,則邊緣服務器上的緩沖數據訪問率越低,結果來自于最終用戶的數據請求會集中在核心分發服務器上,使邊緣服務器形同虛設。


        關鍵詞: IPTV 點播系統 DRM H.264

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