視頻服務器在寬帶網(wǎng)絡里面地運用

 

視頻服務器作為VOD系統(tǒng)的核心設備,近年來出現(xiàn)了從PC級的小型視頻服務器,到基于并行處理結構的大型視頻服務器發(fā)展的趨勢,許多廠商都宣稱其視頻服務器處理能力如何強大、組網(wǎng)方式如何靈活、系統(tǒng)可擴展性如何優(yōu)越。對運營商而言,如何選擇合適的視頻服務器及相應的VOD解決方案就成為一個比較突出的問題。視頻服務器作為VOD系統(tǒng)的核心設備,它的選擇在很大程度上決定了整個系統(tǒng)解決方案的優(yōu)劣。

目前,主要視頻服務器廠商均來自于美國,比較著名廠商的有nCUBE公司,具有nCUBE3(已停產(chǎn))和nCUBE4系列產(chǎn)品;美國并行計算機公司的MediaHawk; HP公司的MediaStream系列等,這些公司的服務器都是專門針對流媒體應用而設計的。此外,SGI公司的Origin2000,3000系列,SUN 公司的SPARC,HP公司的HP9000,IBM公司的RS/6000等通用體系結構的計算機,原本主要用于高性能商業(yè)計算,而非針對專門的流媒體應用,但如果在其平臺上進行流媒體應用開發(fā),也可作為視頻服務器。面對眾多的選擇,以下一些因素可以作為你進行決策的依據(jù)。

一、媒體數(shù)據(jù)的存儲

VOD系統(tǒng)需要存儲大量的媒體內(nèi)容數(shù)據(jù),需要很大的存儲空間,以6Mbit/s MPEG2 傳輸流來計算,每小時節(jié)目需要2.51Gbit/s的磁盤空間,一個300小時節(jié)目容量的系統(tǒng)則需要近760Gbit/s的實際文件存儲空間,考慮到文件系統(tǒng)本身的開銷和系統(tǒng)容錯考慮,實際的容量需求會更多,大容量的數(shù)據(jù)存儲需要系統(tǒng)具有良好的容錯性能,并具有足夠的穩(wěn)定性,在發(fā)生部分數(shù)據(jù)錯誤時,系統(tǒng)可以在線恢復和重建數(shù)據(jù),而不影響系統(tǒng)的正常運行。

為了保證海量媒體數(shù)據(jù)的存儲安全,系統(tǒng)穩(wěn)定,并具有一定的容錯性能,采用流媒體文件系統(tǒng)與操作系統(tǒng)文件隔離的方式,這與目前推崇的SAN(儲域網(wǎng)絡)概念比較類似,對流媒體文件同時采用RAID保護,RAID級別一般為RAID3或RAID 5等目前使用得較多的RAID級。

媒體數(shù)據(jù)的存儲方式是評價流媒體服務系統(tǒng)的一個重要指標,比較安全的方式是采用與系統(tǒng)分開的方式,即與視頻服務器操作系統(tǒng)完全分開的方式,這種方式的好處是易維護,也便于操作系統(tǒng)的升級,在操作系統(tǒng)癱瘓時,只需重新安裝操作系統(tǒng)即可,媒體數(shù)據(jù)不需要重新制作,這樣大大降低了系統(tǒng)的平均故障恢復時間(MTTR),大多數(shù)視頻服務器公司如nCUBE、SGI、Concurrent等都采用了這種方式。

RAID方式的實現(xiàn)有硬件和軟件兩種方式,對于軟件RAID 實現(xiàn)方式,需要占用一部分存儲I/O資源。但硬件RAID方式在存儲擴容時需要很高的升級代價,軟件RAID在存儲擴容時升級代價較低,nCUBE公司的視頻服務器用的是軟件RAID方式 。

二、輸入輸出接口類型

視頻服務器接口的主要特征是:多個存儲I/O+多個網(wǎng)絡I/O。

存儲I/O一般是采用Ultra SCSI、Ultra2 SCSI、Ultra3 SCSI或Fiber Channel,一般每個SCSI或FC通道連接一個磁盤陣列,在系統(tǒng)實現(xiàn)完全資源共享時,存儲I/O能力是所有SCSI或FC通道I/O速率的總和。

對于網(wǎng)絡I/O,一般的視頻服務器都具有Ethernet(10/100M)接口,某些服務器具有1000Mbit/s以太網(wǎng)接口,可以用于在LAN上作流媒體應用,但主要是用作與控制系統(tǒng)通信,這樣的視頻服務器只能用于局域的應用,并且只能用于基于IP方式的流媒體應用。目前,由于以太網(wǎng)技術的進步,IP over SDH和IP over DWDM等技術的成熟,LAN和MAN之間的差別逐漸消失,IP流媒體已經(jīng)可以很容易在MAN上進行大規(guī)模應用了,因此目前提供10/100BaseT,GbE,10GbE網(wǎng)絡接口已經(jīng)成為視頻服務器跟上時代潮流的表現(xiàn)。

目前,有許多流媒體服務是基于CATV網(wǎng)絡或HFC網(wǎng)絡的,因此,有許多服務器針對這樣的接入網(wǎng)絡提供了DVB-ASI或QAM64/256接口。此外,針對ADSL等接入方式,有些服務器可提供ATM oc-3或oc-12接口,以提供高速數(shù)據(jù)通道給局端的DSLAM。

網(wǎng)絡I/O一般由服務器上的服務模塊提供,視頻服務器的視頻輸出能力由其提供視頻流的I/O接口來計算,總的輸出能力是所有這些提供視頻流的I/O接口速率的總和。

對于視頻服務器I/O,有一個重要的評判指標必須滿足:有效存儲I/O速率總和大于網(wǎng)絡I/O速率總和,其中有效存儲I/O指用于媒體數(shù)據(jù)的實際存儲I/O,網(wǎng)絡I/O速率指用于播發(fā)視頻流的網(wǎng)絡接口。

三、分布式聯(lián)網(wǎng)應用能力

如果要做一個大規(guī)模的分布式VOD應用,如建立一個省中心——多個地區(qū)形式的分布式VOD系統(tǒng),中心是一個龐大的節(jié)目庫系統(tǒng),為每個地區(qū)提供節(jié)目下載服務,則必須要求視頻服務器具有聯(lián)網(wǎng)能力,能通過廣域網(wǎng)交換節(jié)目內(nèi)容,目前,聯(lián)網(wǎng)方式可采用ATM或 SDH方式,而ATM方式需要視頻服務器提供oc-3或oc-12接口,SDH方式需要視頻服務器提供E3/DS3/STM-1等符合SDH復用等級的接口,目前的服務器一般是由ATM服務模塊提供oc-3或oc-12接口,用來連接到ATM骨干網(wǎng)絡的邊緣交換機上。

對于分布式VOD系統(tǒng),采用ATM聯(lián)網(wǎng)的缺點是ATM主要是為面向點對點的應用,對廣播式應用的支持較差,而實際需要是希望通過廣播方式將節(jié)目內(nèi)容下載到各個二級服務中心,這難以做到。因此,采用ATM聯(lián)網(wǎng)時,其應用實際上是點對點方式下載節(jié)目,每個節(jié)目都需要下載多次,二級節(jié)點數(shù)目不可能帶得太多。

無論如何,提供ATM接口的支持使得視頻服務器具備遠程聯(lián)網(wǎng)能力,在組建一個大規(guī)模分布式VOD應用環(huán)境時,這是一個必須考慮的因素。

1. 專用體系結構服務器

這類視頻服務器廠商提供全面的流媒體服務解決方案,其產(chǎn)品為流媒體服務量身定做,因此顯得很有吸引力,nCUBE公司就是典型的代表,其nCUBE4產(chǎn)品專門面向商業(yè)化流媒體應用,這種視頻服務器其存儲、網(wǎng)絡I/O等完全針對視頻應用而設計,針對不同的接入網(wǎng)絡和系統(tǒng)需求,提供以太網(wǎng)服務模塊,ATM接口服務模塊,DVB-ASI接口服務模塊、QAM接口服務模塊等,并提供操作系統(tǒng)和流媒體應用軟件。這種服務器具有較高的系統(tǒng)切入價格,但卻具有良好的性能價格比和較低的系統(tǒng)擴展代價。

這類服務器具有較好的可擴展性能,適合從小規(guī)模的酒店,居民小區(qū)應用到城域范圍的較大規(guī)模應用,并完全適用于分布式聯(lián)網(wǎng)應用。

2.硬件工藝結構

在硬件表現(xiàn)形式上,可升級結構也有所區(qū)別,根據(jù)節(jié)點的擴展方法,主要有插槽式結構,積木式結構和混合結構三類。

插槽式結構的視頻服務器具有一個大的機框,根據(jù)型號不同提供若干個擴展插槽,每個插槽可插入一個擴展模塊,每個模塊帶有一個或兩個節(jié)點,這種服務器硬件設計顯得很緊湊,但缺點是入口價格會很高,而且,即使是規(guī)模小的系統(tǒng),也需要購買一個龐大的機框,顯得不合算。這種服務器典型的例子有nCUBE3,SGI Origin2000系列。

積木式結構的視頻服務器將整個系統(tǒng)的功能塊分成一個個硬件模塊,如CPU塊,電源塊,路由塊,存儲塊,I/O塊等,這些功能塊可以根據(jù)需要自由組合,如需要高處理能力,可以多配置CPU塊,需要高存儲能力,可多配置存儲塊,這樣,系統(tǒng)的配置和升級顯得更加靈活,同時也合理地利用了物理空間,缺點是因為獨立的硬件模塊太多,導致模塊間物理連接太多。這種服務器最典型的例子是SGI Origin3000系列。

混合式結構是前兩種方式的混合,這種視頻服務器的特點是節(jié)點的擴展采用積木式,節(jié)點內(nèi)的存儲,I/O擴展采用插槽式。這種視頻服務器吸收了前兩種方式各自的長處,克服了各自的不足,是以后視頻服務器乃至高性能計算機的硬件設計方向,這種視頻服務器典型的例子是nCUBE4。

可升級結構的視頻服務器具有適應多種應用,系統(tǒng)媒體數(shù)據(jù)存儲可線性擴展,系統(tǒng)輸出能力可線性擴展,一般用于城域、跨地區(qū)等廣域VOD系統(tǒng)比較合適。

3.不可升級結構

不可升級結構視頻服務器是指一些低端PC Server級流媒體服務產(chǎn)品,這些服務器基于單CPU或SMP結構,流媒體處理能力比普通PC強大,但系統(tǒng)對可升級性的支持很差,主要是系統(tǒng)軟件沒有提供集群軟件支持,或者沒有可擴展硬件有關通信軟件支持,在硬件上也不具備擴展能力或擴展能力極為有限,受自身處理能力的限制,無法支持較多存儲I/O接口和網(wǎng)絡I/O接口。

不可升級結構的視頻服務器處理能力很小,主要應用于賓館、酒店、用戶數(shù)目較少的居民小區(qū)VOD應用系統(tǒng);若系統(tǒng)不開放VOD應用,只開放NVOD應用,則可配置多個這樣的服務器用于廣區(qū)域系統(tǒng)。

四、集中式服務器解決方案

基于并行計算機結構(MPP,SSMP)的視頻服務器系統(tǒng)采用的是集中式存儲、集中式處理解決方案,其中集中式存儲是其靈魂所在,這種視頻服務器系統(tǒng)可以做到流媒體節(jié)目庫對每個用戶來說只有一個,這樣,任意用戶可以訪問這一庫中的任何節(jié)目內(nèi)容,真正做到了資源充分共享,當然可以根據(jù)需要,系統(tǒng)完全支持多個分立的流媒體節(jié)目庫,可以靈活配置。

集中式處理服務器在最大限度上解決了資源的合理利用問題,具有負載平衡性能,能夠在系統(tǒng)負荷增加時,將增加的負荷平均分攤到各個處理節(jié)點中去。這種服務器最適用于大規(guī);虺笠(guī)模的VOD應用,最典型的例子是nCUBE4,其最高配置256個處理節(jié)點,支持44000個在線VOD用戶。由于NVOD應用對資源的占用并不象VOD那樣,對系統(tǒng)資源的占用并不是通過用戶點播來決定,而是系統(tǒng)本身就事先排定了對資源的占用,因此,雖然這種服務器同樣支持NVOD,不過其資源真正共享的意義就不大了。在決定系統(tǒng)不開放VOD應用或只允許少量VOD應用時,可以不采用集中式處理服務器。

 

   來源:ZDNet
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