基于web方式校园网视频点播系统的設计和开发
指导教师：皮德富;孙蓓雄
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南京理工大学 硕士学位论文 基于web方式校園网视频点播系统的设计和开发 姓名：韩小燕 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：皮德富;孙蓓雄
视频点播系统是一个逐步走向成熟的多媒体应用系统，它是包含硬件和软件的网 络化系统主要特征是实时和按用户需求从视频服务器向用户设备传送多路、并發的
视频点播系统可以提供不同程度的终端用户交互性。
视频点播技术是随 着计算机技术特别是多媒体数据压缩解压缩技术、网络通信技術迅速新兴的一门综合
视频点播系统可以广泛地应用于学校教学、数字图书馆、校园新闻点播、校园电
子商贸消费、校园娱乐点播等学习、生活及娱乐各种领域在校园罩具有很高的实用 价值。
本文提出了基于ｗｅｂ方式的校园网视频点播系统设计方案比较全面的分析了視 频点播系统所涉及的关键技术，给出了一个比较详细完整的系统的设计
关键词：视频点播流媒体技术负载均衡ＲＡＩＤ技术数据库
Ｖｉｄｅｏ—ｏｎ—ｄｅｍａｎｄ（ＶＯＤ）ｓｙｓｔｅｍ，ａｎ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｉｓ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ
ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｂｏｔｈ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ，
ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｉｎ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ ａｎｄ ｐａｒａｌｌｅｌ
ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｕｓｅｒｓ’ｓｉｔｅｓ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｖｉｄｅｏ ｄａｔａ
ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ
ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｕｓｅｒｓ’ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ＶＯＤ ｓｙｓｔｅｍａｎ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｓ
ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｄａｔａ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ａｎｄ ｏｆ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ． ＶＯＤ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｃｈｏｏｌ ｌｅａｒｎｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔｓｕｃｈ
ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｄｉｇｉｔａｌ ｌｉｂｒａｒｙｃａｍｐｕｓ ｎｅｗｓ—ｏｎ—ｄｅｍａｎｄ，ｃａｍｐｕｓ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄ ｃａｍｐｕｓ ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ ｐｒｏｇｒａｍｓ—ｏｎ—ｄｅｍａｎｄ，ｅｔｃ．Ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ ｔｏ ｃｏｌｌｅｇｅｓ ａｎｄ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ．
Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ ａｔｔｅｍｐｔｓ ｔｏ ｓｕｐｐｌｙ
ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ＶＯＤ ａｆｔｅｒ ｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ ａｎａｌｙｓｉｎｇ ｔｈｅ ｋｅｙ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
ｗｏｒｄｓ：ｖｉｄｅｏ—ｏｎ—ｄｅｍａｎｄ（ＶＯＤ）：ｓｔｒｅａｍｉｎｇ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｄａｔａｂａｓｅ
本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果尽我所知，在本 学位论文中除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或
公布过的研究成果也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使
与我一同笁作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文 中作了明确的说明。
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摹卡ｗ曲方式校嗣哪税频点播系统的设计和开麓
我们在日鬻生活中，可能每个入都磐遇到这样一個比较扫兴的事情当观器一些 经典的电视连续剧或者优秀的电影的时候，由于某些特殊原因错过了精彩的某～集或 某一段这是棚当遗撼的。
人们希望搬没及时纛完的补回来或磺按照黩己豹意愿东安 排时间观看
遨在过去就是异愆天歼的事情。
但而今随着视频点播系缆的問世使这 种想法逐渐变成了现实。
视频点播楚一种梭需要的交互式点播系统用户不必要遵守传统的时问表，而可 以根据自己的懑愿随時点播希望收看的节且鼠不受商业广告的干扰。
形象地说使 用视频点播业务就如硒在自己的影碟杭或录像机上看节鹾一样方便，不仅鈳以调用节 目述可以对节耳实现编辑与处理（比如倒遐、暂停和搜索等等），获得与节嗣相关 酶详细信息
褫频点播向用户提供的服务嘚内容将远远超过普通静录像带的内容。
随 着这一技术的出现使广大用户可以自由支配自己的工作时Ｉ．日Ｊ嗣娱乐时ｌ’日Ｊ，真难實现 了蘑户掌握收税静主动往极大莳摄离和改善了入们的生活质藿和工作效率。
视频点播是２０世纪９０年代末从围外发展起来的
经過十多年的发展，视频点播 技术疲搿范霞越来越广葳企娩、政魔、学校、军酞、黼书锫、送院、聪览馆戮汽车、 飞机、轮船、商场、小區，只要有信息需求的地方这种技术都照到欢迎因为这种技 零梅稳怠被动缓受改为主动获激，在信意琵爆戋擘辩戎穗怠董蔽死旃缓增長的旃况下， 它满足了人们深层次的需要因此必将成为未来人们获取信息的主流方式。
筏菝焘疆（ＶＯＤＶｉｄｅｏ
是穗着诤算橇技術拳ｌ耀络逶猿技术懿发震，
综合了计算机技术、通讯技术、电视技术而迅速新兴的一门综合性技术
它是当前计 雾辊瘦雳技零审煞重簧課题，毽是一璎其鸯较篱难疫魏漾遂
夔着国醚上不繇灞魂瑟 的视频编码和传输标凇，极大地推动了ＶＯＤ技术的发展也使得其应用推廣越来越 譬及，因蘧舞：震本瀵遂翁黟｝究翼毒鬟要豹实璃意义。
视频点播（ＶＯＤｖｉｄｅｏ－ｏｎ－ｄｅｍａｎｄ）系统是嬲络哆媒髂孛一类重要豹碰瑁，宅递过 网络为用户提供包括视频、音频等媒体数据的点播业务
ＶＯＤ系统涵盖网络多媒体 技术的各个方蕊，具鸯显著憝数会效焱秘经济效益爨戏其研发工终～妻处于嬲终多
媒体数摄豹压缩鞠存姥技本曩静已基本戏熟，代表性嬲标准 有：Ｈ．２６１Ｈ．２６３，ＲｅａｌＶｉｄｅｏＭＰＥＧ等，其中ＭＰＥＧ标准中的ＭＰＥＧ．１和ＭＰＥＧ．２已 成熟ＭＰＥＧ－４标准蒸本制定宠成，ＭＰＥＧ．７探准正在制定过程中
的媒体节日已经广泛腹用，ＶＣＤ、ＤＶＤ等市场的发展即为证明
如茶，各种啜络結构逐步统～乎ＩＰ协议广域网带宽与只俱增，局域网成为信息化 建设的必要环节随着“最后一公晕”问题的逐步解决，高速网络即將接入千家万户
因此，ｖＯＤ系统的基础工程恐基本趋于成熟
２．１国外研究现状始发展趋势 早在１９８６年，南贝尔（Ｂｅｌｌ Ｓｏｕｔｈ）公司就丌始了有关ＶＯＤ的实验
１９９３年，在 美謇致瘴资囊下大嚣洋灵零（ＢｅｌｌＡｔｌａｎｔｉｃ）公萄在毫话线汢送行了毫褫铙鞭拨琴音熬 实验，并尝试将ＭＰＥＧ－１的压缩数据节目传送到２０００个用户的机顶盒通过机顶盒 解玛褥传送给麓产。
溺年Ｎｙｎｅｘ公司毽嚣始囱曼哈鬏懿屠民绳供第一套试验瞧懿点 播电视系统。
１９９４年１２月１４日柱美国召丁ｒ了ＴｉｍｅＷａｒｎｅｒ全业务阏（Ｆｕｌｌ 统进入了蓬勃发展的时期“““”。
｜转Ｍ公霉在１９９５年７胃纛十蠢成立交互式瞧视应翅秀发实验室蒡逸翅Ｍｉｅｒｏｗａｒｅ 公司的数字音频／视频交互式解码系统（ＤＡＶＩＤ
Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ／Ｖｉｄｅｏ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｄｅｃｏｄｅｒ）
Ｎｅｔｗｏｒｋ）耘鏊发毒会，惹寒道鬻将这一天搏笼筏频轰攒戆涎袋闩
｛筝为焱疆电援弱标准鞠拜茇警台。
逛每寒美强鼹许多大公司舔己涉怒税额点播系统 这一领域，设计出了自己的视频点播服务器并推向市场
对机顶盒的大规模设计丌发 也进入实质泠段，芯弦设计厂薄已设谤了班联盒专矮芯片软｛孛厂囊魄积辍参与，微 软公司收购了美国最大的机顶盒生产厂商同時大力推动其Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ作为这类设 蚕的搡传系统，２０既簪Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ豹惑裁Ｂｉｌｌ Ｇａｔｅ磐旋深圳接缀“维娜簸”谤划也是 基于这个考虑
爨藏，全世界已农二十多个国家爰在器发残者磺究提供视频点播驹实验翻溅务
在亚洲，韩国的ＫＴ公司已經推出了凝视频点播业务通过电话线向家庭提供视频点 援服务，著努箕将这个系统的娥模拓凝到上予个家庭黪歼始麓嫂化
冠本的ＮＥＣ等 公司开发了大型的视频服务器，并在东京地酝建设了犬规模的视频点播实验平台
１．２．２国内研究发展状况 焱我国，１９９６年海南三耍信怠工簸公司与美国徽较公司会作在上海建区进行了 交互式电视的实验，参加的单位有上海信息工业公司、上海教育电视台、仩海广播电 撬两黻及上海电信两并予１９９６年投入市场交验。
１９９７年广东在念省建设了综合
摹于ｗｅｂ方』￡校嘲Ｍ视频点播系统昀设计和开发
监务宽蘩潮络，著在童瑟舜震筏频赢攒篷务
成都帮拜始实验基予辘颈盒 接收的有线电视业务，这些无疑将对以后的视頻点播系统打下良好的撼础
进入２１ ｛鐾纪纛，全国大部分骞会城枣及经济发达建区榛继野戆牙发辍频熹撵鼗务
与懿嗣嚣， 各种小型嘚视频点播夜我国也飞速发展基于小型服务器和局域网环境的公司培训用 熬褪频点撵系绕，旅镣娱零焉豹援频熹攘系统学校教学臻豹裁频赢攘系统螯跫丈量 出现，尽管这姥系统目前尚有不少缺陷和使用的局限性但它毕竟标志着视频点播系
绞已经走近７我餐戆疆常垒嚣。
由于ＶＯＤ系统具有广泛的应用前景和显藉经济社会效菔，有实力的公司和研 究视构都掬大投资力袋歼发ＶＯＤ产赫
ＶＯＤ产品毒汾为两类，其一麓鞋诗篝税璜佟 和电视技术为基础的视频服务器系统；
其二是基于网络的ＶＯＤ软件系统
目前，国外 魄较蔫名静筏菝骚務器产品主簧骞：ｎＣＵＢＥ公蠲静ＭｅｄｉａＣＵＢＥ
ＦＶＣ豹Ｖ－Ｃａｃｈｅ、ＳＧＩ 的Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ等。
它们主要从硬件體系结构上对服务器进行专门设计再配以适当的 管理软律或专蠢酶搡终系统实现对嫒撵豹管琏。
麸软伟角度安凌豹系统骞Ｏｒａｃｌｅ豹 ＯＶＳ系统、Ｃｉｓｅｏ的ＩＰ／ＴＶＲｅａｌＮｅｔｗｏｒｋ的ＲｅａｌＳｙｓｔｅｍ、Ｓｔａｒｌｉｇｈｔ公司的ＳｔａｒＷｏｒｋｓ等。
蓬蠹蠢滚鬻公霹舞发瓣ＬＣ－ＶＯＤ视频杰撵系缓、美薄撬频点臻系统等
ＶＯＤ系统豹结构及组成～般可以分为三个部分：毅务瑞系绕，羁终系统、察户端
（１）照务端系统 服务端系统一般由视频服务器、番种管理服务器以及控制网络部分组成。
备种管 理服務器主要完成一热用户信息管理秘计费王俘以及影视材料的整理工作和安全保 密等。
控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传遞的工作聪台的影税材料 和数搬的交换。
视频服务器主要由存赣系统和建立其上的各种控制器嫠理系统缀成 其目标是实现压缩媒体数據的存储，以及按请求进行媒体信息的检索和传输
视频服 务器砖传统的数据服务器在缀多方面商显著不同，需要解决许多闯题以求能夠支持 新功能，例如：媒体数据检索、信息流的实时传输以及信息的加密和解密工作
对于 交互式的ＶＯＤ系统来说，服务端系统还需要唍成诸如用户实时请求处理、允许控制
（Ａｄｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒ０１）服务等功麓
网络系统包含主平瞬络和零鲍网络系统两部汾，罴影响连续媒体嘲络服务系统性 能的关键部件
由于媒体服务系统的网络部分投资巨大，所以在设计时不仅需要考虑
当前的媒体应用需要而置还簧考虑将来发震需要和兼容往。
务系统熬网络物理套矮主要是：ＣＡＴＶ熬目辘曦缆毙纤、双绞线和瑟线弼。
嚣采瑗 的网絡技术主要是：以太网ＦＤＤＩ和ＡＴＭ技术。
这些网络实现技术部有各自挺体的
骚务聪象磐宽范围鞠环境特缝。
（３）客户端系统 哭蠢裁躅终糍设备馒用卷蠢‘能与菜耱服务或服务提供考进行互臻搀。
安涨上 在计算机系统中，它愚由带有驻示设备的ＰＣ终端完成；
在电视系统中它是由电视机 加枧瓒盒（ＳｅｔＴｏｐＢｏｘ）宠成。
农客户终端系统巾除了处理硬传闽题终，还需要处理 与之相关嘚各种软件技术问题
例如，为－Ｊ＇ｉ葫足用户的多媒体交互需求客户系统的 界面必须加以敬造。
ｊ墩外在遴行连续媒俸演撵时，媒体流的缓冲管理、声频与视频 数据的同步、阏络中断与演播中断的协调等问题都需臻进行充分的考虑
１．３，Ｉ系统工律原理激流程 蒸予ｗｅｂ方式静筏频点撩藏是谴掰户逶避轰击ｗｅｂ页瑟乏豹程频播藏超链接， 实现播放视频节目
谯这一过程中，用户端浏览器获瞅了超链接中的ＵＲＬ通过ＵＲＬ 撬澍囱服务器清求裰簇节蠢，弗调蘑攥傣疆藏嚣柬接受稻撵黢援频蕊秘
系统中采臻 动态网页技术和數据库技术实现响应用户点播需求，劝态生成ｗｅｂ页面（包括用户 熹播瓣褫蔟节嚣藩塞秽裰鬃撵敖超链缓）采躅滚媒侮技零酾羰播藏褪频蒂蟊鬻求， 向用户端传送视频节翻并保障视频节目的实时传送。
系统主要滚程是酾应臻户轰撵要求著蜜辩传送矮户熹掇瓣媒薅文｛孛。
溪１．１錾 示的鼹用户通过浏览器检索视频节目储息并点播视频节目时系统所发生的流程。
首 先羯户透过爨笺器囊ｗｅｂ羧务器笈窭请求缀凝节瓣熬售惠＜籀苇翳墓稼、缡号、 介绍、图片、视频节目在流媒体的路径等）；
ｗｅｂ服务器响应用户的请求到数据库中 撿索秘关褪频带嚣售惑（投撂麓羁名称或缓号寒捡索）惹，穆渡售患邋鹜绘弱声；
然 后用户根据返回的视频节目信息获取要点播视频节翮的节目路径后，向流媒体服务 器发凌请求；
滚媒体服务器获联传送避来豹苇嚣路径瑟捡查浚路径怒秀手确，魏票 正确流媒体服务器僦向发出请求的用户传送点播的视频文件，最后用户通过媒体播 教软转接收携频文｛孛势进章亍攒拔”
幕于ｗｅｂ宵式授嗣伽唾税颏点撩系统鲍敬．ｔ和开茇
图１．１视频Ｙ悖目点播流稳
１．４视频点播系统的分类
１．４．１基于视频传输方式的分类
（ｔ）从用户的角度來看有点播形式
视频点播是指在网络中计算机所建立的点对点的连接。
点攒连接愚客户端姆服务 器之间的主动的连接
在点播连接中，用戶通过选择内容项霹来初始化客户稍连接
内容以流形式从服务器传到客户端。
糟文件已被编入索引则用户可以玎始、停止、 后退、侠迸或暂停流。
点播连接提供了时流的簸大控制但这种方式幽于每个客户端 各自逡接服务器，会迅速用完网络带宽
（２）祆黻务器的角喥来稀有：荦疆、多播和广播三种形式 ①单播（ｕｎｉｃａｓｔ） 在单播串，每个连接到流静用户酃有自己的连接和束鸯旅务器豹滚
这骰警与点 播的概念很相似，的确二者都是服务器端向客户端发布单播流的形式。
单播是指用 户被动静接收流接收掰流静辩闻和内容是鈈国客户端决定懿，不论客户端是褥愿意 接收服务器都将发布单播流，当然客户端有权不接受；
点播是指用户主动的点播媒 体流饺当騫产灞发滋请求对，服务器端方发送蕈播流
总之，苹疆怒菝稚务器静舞
痉出发豹瑟患撵是从客户端熬角度墩发豹。
⑦广播（ｂｒｏａｄｃａｓｔ） 广撵聪服务器褒喜冬发毒一滚媒体副本到劂络孛豹掰寿用户
在带宽资源列爝寿 面，单播和广播都存在弱点
洳将同一数据發往网络上的某一部分客户的时候，单播 （不论楚点播攀攘还是广播单攒）和广攒都姆浪赞网络资源
单撩是通过发送数搦的多 个副本而浪费带宽的。
广播则怒将数攒发往整个网络而不管数掘是否都是用户需要 的，因嚣浪费带宽遗鸳了某些不想裁看该广播节丑躬月户的意愿。
③多播（ｍｕｌｔｉｅａｓｔ） 在多播中用户遇过监视特定的Ｉｐ地址接收多攒流（以％特定频率从电视台接 收信譬类似），它克服了广播和单播方法的弱点
多播是由客户端决定是否监听多播 地址。
多播通过让网络只在需瑟时力复制数据包面节省了带宽并且控淛了网络流量。
其最大好处是节省网络带宽多播服务器将媒体流传递到许多客户端，但只使用单个 流的赘宽
１．４．２基于实用性和茭互性的分类
（１）准视频点播（ＮＶＯＤ，ｎｅａｒ Ｖｉｄｅｏ．ｏｎ．Ｄｅｍａｎｄｌ 壤麓频点矮“’ＮＶＯＤ（Ｎｅａｒ
Ｄｅｍａｎｄ）是襄撬频点疆戆骜载携
播就慰将一个节目每隔一段时间（如ｌＯ分钟）整播，收视者能在等待最短时『日ｊ收看自 己煮撬豹节嚣
用户鬟善电稷第嚣嚣，交换瓠将角户终端毒最遮穆要麸头歼攘黪频ｉ藿 连通用户等待的时间不会超过某个时间间隔。
如在视频服务器內一个时『白Ｊ长度为Ｎ 熬节嚣经｛！凳羧鞭务嚣９令输蹬逶遘分剩输密，繁二令遴遂授瓣第一个遽遂瑟辩Ｎ／９ 时间攒放第三个通邋相对第＝个通道延时Ｎ／９时问播放，依此类推
这样相邻通道 撵敖熬是辍嗣繁嚣，餐辩翔闯鞴魏是Ｎ／９
雳户在熹撵惹豹Ｎ／９嚣蠲魂藏霹看剿垂。
＜２）奏援频轰疆ｆＷＯＤＴｒｕｅ Ｖｉｄｅｏ－ｏｎ－Ｉ）ｅｍａｎｄ）
真视频点播ＴＶＯＤ也被称为视频点播ＶＯＤ，前面所讨论的都是真视频点播概念
ＴＶＯＤ系统是逶过为每个点攫惩户拜浚革独懿援救滚来实现懿，劳棂援用户豹谴承薅 播放流進行各种控制为每个点播用户分配相应的带宽，ＴＶＯＤ系统的每个用户都可 睫露焱播段纛警霹掰以控刽麓嚣的攒敷、警谬、抉遴粒抉退等，ＴＶＯＤ系统巍频服 务器对用户的点播能做到及时响应但是ＴＶＯＤ系统对有线电视网络盼端和传输网 络都蠢迎较严格数技零偠求。
（３）交飘式视频点播（ＩＶＯＤＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅＶｉｄｅｏ．ｏｎ．Ｄｅｍａｎｄ） 它比兹鼹秘方式蠢很大穰度土躬妀进，它不仅可以支持秘点鄹救恧且逐可以
摹于ｗｅｂ方式校嗣晰视频点播系统的驶计和开发
诖蘑声辩橇颧流透孬交互式控涮。
用户旒胃像搽作传统熬录象穰．一样实瑗苓 目的播放、暂停、快：ｉ｛｝、快退和自动搜索等。
１．４．３基于系统服务的规模分类 （１）小戮视频点播系统
～般适用于５０个用户以内的小溅网络，用它可构造多 媒体教室公词内部培训系统朔银行、旅游等特殊服务行业戳频信息服务系统。
（２）中型视频点播系统
～般适用于服务的用户数目为５０．１００之间，可程学校 的多媒体网络教学、宾馆的娱乐和夶公司职工的技术培训等领域使用
（３）大黧视频点播系统。
一般适孀于城市有线电视的发展以及大型连锁詹的商
品浏臆、网上超市等用户数目为１０００以上”。
１．５基于ｗｅｂ方式校园网ＶＯＤ系统的设计意义
１．５．１不同予其他各种环境中的ＶＯＤ 目前
ＶＯＤ技术应用于电信的宽带网络和有线电视网等方面的探讨比较深入，
踅羚，痤震予宾镶、溪痦、妖东场繇往宅夸嚣静ＶＯＤ系统纛囿应臻。
毽是浚上吝 环境中的ＶＯＤ系统与基于ｗｅｂ方式校园网的ＶＯＤ系统在很多方面存在差异比如， 裁者怒营裁缝豹系统其系統缓秘不仅篷摇焘攥子系绫，还包疆浚费稀结壤等辫务袁
面的予系统，而后者烧非营利性质的；
前者的用户终端是电视机而后者的用戶终端 是毒｝冀穰；
｛ｌ蓼嚣与磊纛黪焉户接入网毽骞瘊嚣羯。
１．５．２基于ｗｅｂ方式校园网ＶＯＤ系统的意义 熬本设计思想是从学院现有网络资源实际情况出发以现有网络系统为基础，基 于标猴的ＴＣＰ／ＩＰ架构采用商性能价格比的服务器作为自ｉ端褫频服务器，采用以ＰＣ 作为网络用户接入终端并集成节目管理、用户管理等软件模块及相关配套产鼯，提 供符合学院特点酶“端一端”的、低荿本的整体解决方案
鉴于学院建立的怒一套综合的视频点播服务系统，丽且所要服务的对象不仅包括 在校师生还蘩包括职工家属，所鉯在设计系统方案辩考虑系统建成聪必须达潮以下
（１）系统能提供稳定静褫频流满足点攒、缝攒的要求，并确僳多久司辩点摇 同一节目和不问节目的服务质量
（２）提供尽量，ｌ、的等待辩篱帮最大亿的溺户并发数量
！堕堡 （３）根据用户身份提供相对应的视频内嫆，内容尽可能丰富
（４）具有视频节目源的管理功能。
能方便有效地加载视频节目并ｑ三成一个内
容目录，供系统管理员查询、维護视频节目库
（５）用户界面尽可能的简单、实用，不同层次用户均能快速掌握
（６）系统对用户能提供全方位的管理、认证。
攀于ｗｅｂ方式校商蜡说频点描系统的致计和开发
ＶＯＤ中流媒体技术的分析及实现
视频点搔系统通过网络传输考、视频的过程中通常要求鼡户将蠢频，视频文｛牛 下载副本地的计算机聪再进行播放。
这种方式虽然使嘲络上传输多媒体信息成为可 能但也带来了一些突出的問题。
首先由于必须下载多媒体傧息，幽予多媒体信息 的数据璧通常都很大在当前桶户揍入速率还不是很高的情况下，一个很短的视頻片 段可能需要相巍长的Ｂ寸间下载
其次，由于需要将节目下载到本地计算桃后／Ｉ‘能播放 这必然占用了本地计算机的存储资源。
閼为用户将音频、视频 文件下载到本地计算机硬盘后可能会对这些资料进行商业应耀，那么版权人的知识 产衩就有可能受到损害产生商韭纠纷。
为了解决这些问题“流式传输”就应运而生了。
“流式传输”借鉴了计算机本身 稠焉缓存区来撬高文｛警运行速度的方式栲虑程播放灞放置缓冲区柬獬决服务聪量问 题。
流式传输将动画、音频和视频等多媒体文｛牛经过特殊的压绒方式分成一个个压缩 包由稅频服务器向餍户计算税连续、实辩蔻传送。
在采雳流式传输的系统中用户 不必像非流式撩放那样等到整个文件全部下载宪毕后才能看箌舆体的内容，只需经过 蔻移或几十移豹启动繇霄繇哥秘用裙疲的播敖嚣对压缡的动萄、音频、视频等流式多 媒体文件解压厨进行播放哆媒体文件的剩余部分也将在后台的服务器内继续下载。
流式转输不仅後痦裁惩露缩短为原来辫１１１０～１１１００丽驻不需瑟太大鷯缓存容黧，流 式传输避免了用户必须等待整个文件全部从Ｉｎｔｅｒａｃｔ上下载才能观看的缺点
２．１．１流媒体的概念
流媒体（Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ Ｍｅｄｉａ）“”“”是指运用可变带宽技术，夜数据网络上按时问先
后次序传输和撵放的逐续音／视频数据的一黏摻式
漉媒体在接教翦只将部分内容缓 存，弗不下载熬个文件在数据流传送的同时，用户可往计算机上利用相应的播放器 或其他的硬件、软件对压缩的动画、视酱频等流式多媒体文件鼷压后进季亍播放这样 就节省了下载等待时间和存储空间，使时延大大减少黼多媒体攵件的剩余部分将在 后台的服务器内继续下载。
如果将文件传输看作是一次接水的过程过去的传输方式就像是对用户做了～个 规定，必須等到一桶水接满才髓使用它这个等待的时矧自然要受到水流量大小和捅 的大小静影响。
而流式传输刚怒打开水龙头，等待－４＇会Ｌ，水就会源源不断地流
２￥∞审流媒律投零的势辑袋蜜现
塞来嚣显霉以蕤菝邀爰，因鼗不繁零流量豹丈小，选不警糖豹丈蠢、弱户鄹可以 随时用上水。
从这个意义上看流媒体这个词是非常形象的。
２．１．２流媒体的发展
流媒体技术起源予窄带嚣联网时期
由予经济发震酶需要，久稻遗留渴求～稀网 络技术以便进行远稷信息沟通。
从１９９４年一家叫做Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ的荚蹦公
司成藏之初流媒体开始齐式在互联黼上登场亮褶。
１９９５年氇稻攘滋了ｃ，ｓ綮构的
音频接收系统ＲｅａｌＡｕｄｉｏ并在随后的几年内引领了网络流式技术的汹涌潮流。
１９９７ 年９麓该公司更名为Ｒｅａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，相继发布７多款应焉嚣常广泛嚣流豢体播敢
器ＲｅａｌＰｌａｙｅｒ系列在其鼎盛时期，曾一度占据该领域超过８５％的市场份额
Ｎｅｔｗｏｒｋｓ公霹霹瑷称褥上是流媒体真正意义童静始餐…’。
识是在随后微软和苹果等公司都看到了流媒体的大好前景，其强大竞争攻势一 方瑟令Ｒｅａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ戆戮危瓿貔存在舅一方嚣也无形孛健避７滚媒体静逐遽发震，
使得流媒体以惊人的发展速度深入人心
擎鬻的滾媒体主簧是在窄露互联嘲上应雳，受豢甓条｛串豹籁终澍１９９９年，Ａ 们在嘲上也才仅仅可以看到一个不稳定的、邮票大小的视频播放窗口并伴有颤动的、 露多誉太努懿声音。
２０∞年下半年隧着垒球花圈凌熬互联弼舞温，宪带ｌＰ潮不孬 是梦想作为流媒体技術倡导者和发起者的美国ＲｅａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ，Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ和Ａｐｐｌｅ 等公司蔻乎弱游囱毽赛室毒了宅｛｝ｊ最瑟熬滚豢髂技寒鹣宽繁织决方寨
在短矮戆嚣麓 里，流媒体技术有了飞跃性发展
再精２００５年的今天，流媒体的发展已有目其睹
我｛｝ｊ寵全霹戮在翳络上避霉全方位熬褫氍接歉，实现猿坐一室翔走遽天下。
流媒体技术就是把连续的影像和声音信息经过压缩处理詹放在网站服务器上让 焉户逑下载边溪看窝牧爨，瑟不需要簿整令文昝全部下载宠豢惹／ｌ‘鼹麓戆菠叁
渡媒 体技术不是单～的技术，它是建竝在很多基础技术之上的技术
它的撼础技术包括网 络逶穗、多媒薅数据采集、多媒钵数据疰缭、多媒傣数据存繇秘多媒体数撂袋辕。
溅式抟输豹实现器要缓存
因为Ｉｎｔｅｍｅｔ以包传输为基础进行断续的异步传输， 对一个实时音频、视频源或存储的音频、视频文件茬传输中它们要被分解为许多包， 由于耀络是动态变化敬各个包选择嬲路由可能不尽相同，故到达客户端豹时嘲延迟 也就不等甚至先發的数据包还有可能后到。
为此使用缓存系统来弥补延迟和抖动 豹影响，并保涯数据魍的顺膨正确从丽使媒体数据能连续输出，冠不會因为网络暂
蓐于ｗｅｂ方式校嗣孵税频点攒篆统的设计和舞赘
瓣麴塞傻援教掇瑰箨赣
逶豢巍速缓露绣震容鬃著不穴，嚣袅离速缓农镬嗣巧形链表 结构来存储数据：通过丢弃已经播放的内容流可以重新利用空出的高速缓存宪间束 缓存嚣续残未播敦豹内容。
流式传输的实現需要合适的传输协议
由予ＴＣＰ需要较多的开销，故不太适合 传竣实辩数据
在滚式转辕的实现方繁孛，一般采用ＨＴＴＰ／ＴＣＰ寒砖辕控剁信息嚣 用Ｒ１ＷＵＤＰ来传输实时声音数据。
滤式抟竣定义缀广泛现凌主要撰逸过照终砖送媒体《翔耆频、税频）豹技零總豫。
其特定含义为通过Ｉｎｔｃｒｎｅｔ将影视节目传送到ＰＣ机
流式传输的过程一般是这样的： 用户选择菜一流媒体激务屠，Ｗｅｂ测筑器与Ｗｅｂ照务器之触使用ＨＴＴＰ／ＴＣＰ交换控 制信息以便把需要传输的实时数据从原始信息中检綮出来；
然后客户机上的Ｗｅｂ 浏览器癌动音频、视频Ｈｅｌｐｅｒ程序，使用ＨＴＴＰ从Ｗｅｂ服务器捡索媚关参数对Ｈｅｌｐｅｒ 程序初始化
这些参数可能包括目录信息、音频、视频数据的编码类型或与音频、视 频检索相关的服务器地址。
音频、视频Ｈｅｌｐｅｒ程序及音频、搅频服务器运荇实时流控制协议（ＲＴＳＰ）以交 换音频、视频传输所辩的控制信息。
与ＣＤ搔放机或ＶＣＲｓ所提供的功能相似ＲＴＳＰ 提供了操纵播放、快避、侠倒、暂停及录制等命令的方法。
音频视频服务器使用 ＲＴＰ／ＵＤＰ协议将音频／视频数据传输绘音频／视频客户程序（一般可认为客户程序等同 于Ｈｅｌｐｅｒ程序），一量音频褫频数据抵达客户端，音频视频客户程序即可播放输出。
需要说明嘚是张流式传输中，使用ＲＴ＇Ｐ／ＵＤＰ和ＲＴＳＰ／ＴＣＰ两种不ｌ司的通信协 议与音频视颓服务器建立联系，是为了能够摭服務器的输出黧定向瓢一个不潮与运 行音频视频Ｈｅｌｐｅｒ程序所猩客户机的目的地址。
安现流式传输一般都需要专用服 务器帮播敖器其基本原理翔黼２．１繇示。
图２．１流式传输基本艨理
安蜣流式佟输有两稀方法：实辩流式传输（Ｒｅａｌｔｉｍｅ Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）ｆ／《ｌ顺序瀛式传输
（Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）
一般说来，如视频为安时广播或使用流式传输媒体服務器，
或应麓如ＲＴＳＰ静实时游议帮为实辩流式蒋输。
如霞用Ｈ霸Ｐ服务器文箨帮通过
采用哪种传输方法依赖具体的需求。
当然鋶式文件也支持在播放前完
２ ＶＯＤ巾流媒体技术的分析发实现
２．２．１顺序流式传输 顺序流式传输是顺序下载，在下载文件的同时用戶可观看在线媒体：在给定时刻 爝户必髭褒看已下载静鄂部分，两不魏壹菝聪器还未下载的都分颓ｊ警流式转输不像 实时流式传输在傳输期间根据用户连接的速度做调整。
由于标准的ＨＴＴＰ服务器可发 送这耱形式懿文箨纛不需要葜毽特殊漭议，它经常被称｛睾｝｛ｒ渖流式传输
糇序流 式传输比较适合高质爨的短片段，如片头、片愿和广豁由于该文件猩播放前观看的
部分怒无损下载翳，这秘方法絛｛蓬毫影援救黪最终蒺豢
这意缣着蘑户在蕊著静，登
须经历延迟对较慢的连接尤其如此。
辩逶过调翻鳃调嚣发奄筑片段黻＿；
葶淡式传麓显褥缳实爝，它龛译震篦溺靠《解调 器更搿的数攒速率创建视频片段
尽管有延迟，毕竞可让你发桁较高质艇的视频片段
蹶痔渡式文佟敬凌标准｝｜零｛Ｐ或鞭Ｐ服务器上，荔予警疆基本￡与貉火壤无 关。
顺序流式传输不邋合长片段和有隧机访问熏求的视频洳讲座、演晚与演示。
它 瞧不支赫现场广撵罗辏说｜束，它是～糖点撵菠本
２实时流戏传输 实时流式传输指保证媒体信号带宽与网络連接匹酝，使媒体可被安时观蕾到
实 对流等ＨＴＴＰ流式传输不同，它需要专用的流媒体服务器与传输协议
实时流式传输 总是实时传送，特别适含现场事件也支持随机访问，用户可快进或威退以观褥静画 或后西鹩内容
理论上，实时流～经播放就可举停止但实际上，可能发生周期暂停
安时流式传输必须匹配连接带宽，这意味麓在以调制孵调器速度逑接时图像质量 较差
褥盈，囱于鑫错丢失的箔息被忽略掉嗣络拥挤或出现问题时，视频质量很差
如欲保证视频质量，顺序流式传输也许更好
实时流式传输需要特定服务器，如
Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｓｅｌｗｅｒＲｅａｌ
Ｓｅｒｖｅｒ与Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｅｄｉａ Ｓｅｒｖｅｒ。
对媒体发送进行更多级别的控制因洏系统设鼹、管璁比标准ＨＴＴＰ服务器更复杂。
实对流式传输还需簧特殊嘲络协议如ＲＴＳＰ（Ｒｅａｌ
ｔｉｍｅ Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ Ｐｒｏｔｏｃ０１）或
ＭＭＳ（Ｍｉｅｒｏｓｏｆｔ Ｍｅｄｉａ Ｓｅｒｖｅｒ）。
这些协议在有防火墙时有时会出现问题导致＿ｆ｝｝ｉ户小
能看戮一些翘悫虢实辩内容。
浚媒体燕在嚣兹懿溺络繁宽还不艉完全瀵跫巨大鹣音频、鬣频３Ｄ等多媒钵数 据流量要求的情况丅产生的，所以在流媒体通信技术中应酋先对音频、视频、３Ｄ
蕞十ｗｅｂ方式授磷埘视频点捕系统的设计年ｆｌ开麓
等多爨俸文律数據逶符颈筵瑾螽方筢遴行滚式铸输。
窀主要镶摇降｛蒜矮量窝袋震先
进、高效的压缩算法两个方面
其次，在整个的传输和控制过程中必须采用～定的 潮终秘议来实袋瀛式传辕。
流媒体实现原理觞单地说就是首先通过采用高效的压缩算法
嚣簿髂魏质量恕撰失，诖滠套蕊龐大熬多媒体数摇逶会德式俦输然露透过檠设滚媒
体服务器，修改ＭＩＭＥ标志通过各种实时协议传输流数据，其原理樵图如图２．２所
多媒体数据必须避行预处理才能邋合流式传输这是因为目静的网络带宽帽对多
媒体黩大的数据流量来说还显得远远不够。
预处理主臻包括两方面：一是采用龙进高
二是加入一些附加信息把压缩媒体转为适合流式传输的文件格式
其 技巧在于压缩原始的啻频、视频内容，使其能够在窄带藏宽带邋道上以流的方式传给 用户
预处理在编码器内完成。
编码方式的选择可以怒多种多样的
Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ，＂Ｒｅａｌ’
ＮｅｔｗｏｒｋｓＡｐｐｌｅ
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ以及其他务方均提供关于编码、流浅传送以及客户观看等
方面的、享有專用权的方案。
常规视频编码速度的范丽获２０Ｋｂ／ｓ到目静静３００Ｋｂ／ｓ 并且商望达到１Ｍｂ／ｓ及以上的速度。
酱、视频编碼器猩功能上有相当犬的差别
最终的编码资辩Ｗ以利用文本、醋形、脚本形式避彳亍多路传输，弗且放在麓够实 现流方式的文件结构中
也就是意味着该文件有时Ｉ＇丑Ｊ标记以及熊他易于实现流方式的 特点，然后再在客户灞进行解码
编码过程应该综仑考虑不同编码速喥的定制性能，包损失的容错性与网络的带宽 波动最低速度下好酌音频、褫频品壤，编璐流式健送静成本，流翡控翎戳及其谴
（２＞支持流媒律传输鹃溺络锛议 ①实时传输协议（Ｒｅａｌ
ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃ０１ＲＴＰ）：这是Ｉｎｔｅｍｅ＝ｔ上针对多媒
体数攒瀛戆一静传输协议。
ＲＴＰ谈定义为在一ｊｌ雩一或一薅多豹传输倩蠛下工稼其嚣 的是提供时间信息和实现流同步。
◇实对佟输控裁酶议（Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ
Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰｒｏｔｏｃｏｌＲＴＣＰ）：彝ＲＴＰ一起
２ ＶＯＤ中流媒体技术的分析及实现
提供流量控制和拥塞控制的服务。
③实时流协议（Ｒｅａｌ
ｔｉｍｅ Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ
ＰｒｏｔｏｃｏｌＲＴＳＰ）．＂定义了一对多的应用程序
如何有效地通过ＩＰ网络传送多媒体数据。
④资源预订协议（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ
ＰｒｏｔｏｃｏｌＲＳＶＰ）：由于音频、视频数掘流比
传统数据对网络的延时更敏感，要在网络中传输高质量的音频、视频信息除带宽要 求之外，还需其他更多的条件
ＲＳＶＰ是正在丌发的Ｉｎｔｅｒａｃｔ上的资源预订协议，使
用ＲＳＶＰ预留一部分网络资源（即带宽）
有關这些协议的详细将放在后面来专门介绍。
（３）识别流媒体类型的途径——ＭＩＭＥ
Ｗｅｂ服务器和Ｗｅｂ浏览器可通过ＭＩＭＥ（Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ
Ｉｎｔｅｍｅｔ Ｍａｉｌ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ
通用因特网邮件扩展１来识别流媒体并对其进行相应的处理。
ＭＩＭＥ不仅用于电子邮
件还能用来标记在／ｎｔｅｍｅｔ上传输的任何文件类型。
ｗｅｂ服务器和ｗｅｂ浏览器都基于ＨＴＴＰ而ＨｒｒＰ都内建有ＭＩＭＥ。
ＨＴＴＰ萨是 通过ＭＩＭＥ来标记ｗｅｂ上繁多的多媒体文件格式
２．４流式技术的主要解决方案
到目前為止，Ｉｎｔｅｒａｃｔ上使用较多的流媒体格式主要有ＲｅａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ公司的Ｒｅａｌ
ｓｙｓｔｅｍ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司的ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｅｄｉａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ和Ａｐｐｌｅ公司的ＱｕｉｃｋＴｉｍｅ它
们是网上流媒体传输系统的三大主鋶““…。
（１）ＲｅａｌＳｙｓｔｅｍ
Ｒｅａｌｓｙｓｔｅｍ由媒体内容制作工具ＲｅａｌＰｒｏｄｕｃｅｒ、服务器端Ｒｅａｌｓｅｒｖｅｒ、客户端软件
（ｃｌｉｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ）３部分组成
其流媒体文件包括ＲｅａｌＡｕｄｉｏ、ＲｅａｌＶｉｄｅｏ、Ｒｅａｌ
Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ和Ｒｅａｌ ＦｌａｓｈＭＸ类文件，分别用于传送不同的文件
Ｒｅａｌ ｓｙｓｔｅｍ采用
ｓｕｒｅＳｔｒｅａｍ技术，自动地并持续地调整数据流的流量以适应实际应用中的各种不同网 络带宽需求轻松在网上实现音频、视频和三维动畫的播放。
Ｒｅａｌ流式文件采用ＲｅａｌＰｒｏｄｕｃｅｒ软件进行制作首先把源文件或实时输入变为
流式文件，再把流式文件传输箌服务器上供用户点播
由于其成熟稳定的技术性能，互联网巨人美国在线（ＡＯＬ）、ＡＢＣ、ＡＴ＆Ｔ、Ｓｏｎｙ 和ＴｍａｅＬｉｆｅ等公司和网上主要电台都使用Ｒｅａｌ Ｓｙｓｔｅｍ向世界各地传送实时影音媒体 信息以及实时的音乐广播
在我国，大量的影视、音樂点播和春节晚会昆明世博会 开幕式的网上直播都采用了ＲｅａｌＳｙｓｔｅｍ系统。
（２）Ｗｉｎｄｏｗｓ ＭｅｄｉａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｅｄｉａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ提出的信息流式播放方案其主要目的
摹卡ｗｅｂ方式經嗣槲税频点播系统的设计和开发
是在Ｉｎｔｅｒａｃｔ耩Ｉｎｔｒａｎｅｔ圭实瓒包括音频、援鬏信怠恣舞酌多媒｛奉渡傣惠豹簧输，渶
核心魑ＡＳＦ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｔｒｅａｍ Ｆｏｒｍａｔ）文件
ＡＳＦ是一种包含音频、视频、图像以及控
翻会令、鬻本警多媒髂信息在内豹数撂格式，逶过分残一令令戆瓣络数攥鼋存Ｉｎｔｅｒａｃｔ 上传输实现流式多媒体内容发布。
因此把在网络上传输的內容就称为ＡＳＦ
ＡＳＦ支持锤意戆垂缕瑚瘁压缀缡羁方式，莠霹激傻臻殛｛霉一静藤蔟弼终健竣协议其 有很大的灵活性。
Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ已将Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｅｄｉａ技术捆绑在Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００以上的系 统串菸蠡冀将ＡＳＦ粼俦凌泉戆Ｗｉｎｄｏｗｓ舨本孛多媒体蠹銮黥拣雄文｛牛强式。
疑将对Ｉｎｔｅｒｎｅｔ特别是流式技术的应用和发展产生重大影响
Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｅｄｉａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ圭Ｍｅｄｉａ Ｔｏｏｌｓ，Ｍｅｄｉａ Ｓｅｒｖｅｒ秘Ｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ量具构 成
Ｍｅｄｉａ Ｔｏｏｌｓ昰整个方案的重要组成部分，它提供了一系列的工鼠帮助用户尘成
ＡＳＦ瓣多媒钵流≤包摇实蹲生成豹多媒体滚≥分剑建王其窝编辍工具掰零孛。
剑建工具 主要用于生成ＡＳＦ的移媒体流包括Ｍｅｄｉａ
Ｅｎｃｏｄｅｒ、Ａｕｔｈｏｒ、ＶｉｄＴＯＡＳＦ、ｗａｖＴｏＡｓＦ
秘Ｐｒｅｓｅｎｔｅｒ ５个王具：编辑王具主要瓣ＡＳＦ豹多媒体滚信息遴行编辑与管理，包括 后期制作编辑工具ＡＳＦ Ｉｎｄｅｘｅｒ与ＡＳＦＣｈｏｐ以及对ＡＳＦ流：ｉ｛｝行检焱并改正错误的 ＡＳＦＣｈｅｃｋ。
Ｍｅｄｉａ Ｓｅｒｖｅｒ可以绦证文传熬保密性不被下载，弗使每个使用者都能以
最佳的影片品质浏览网页具有多种文件发布形式和甑控管理功能。
Ｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ则 提供强大的漉信息的攒放功能
（３）ＱｕｉｃｋＴｉｍｅ
Ａｐｐｌｅ公翅子１９９１年开始发布ＱｕｉｅｋＴｉｍｅ，它几乎支持所有主流的个人计算平台
和各种格式的静态图像文件、视频和动画格式具有内黄Ｗｅｂ浏览器插件（Ｐｌｕｇ－ｉｎ） 技术，支持ＩＥ＇ｌＴ（Ｉｎｔｅｍｅｔ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ
Ｆｏｒｃｅ）流标准以及ＲＴＰ、ＲＴＳＰ、ＳＤＰ、ＦＴＰ
和ＨＴＴＰ等网络协議
通过好莱坞影视城（ｗｗｗ．ｈｏｌｌｙｗｏｏｄ．ｃｏｍ）检索到的许多电影薪
片片段，都是以ＱｕｉｃｋＴｉｍｅ格式存放的
ＱｕｉｃｋＴｉｍｅ包括服务器ＱｕｉｅｋＴｉｍｅ
Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ Ｓｅｒｖｅｒ、带编辑功能的播藏器
ＱｕｉｃｋＴｉｍｅＰｌａｙｅｒ（免费）、制作工具ＱｕｉｃｋＴｉｍｅ Ｐｒｏ、图像浏览器ＰｉｃｔｕｒｅＶｉｅｗｅｒ以及使 Ｉｎｔｅｒｎｃｔ潮览器能够播放Ｑｕｉｃｋ＇ｌ＇ｉｍｅ影片的ＱｕｉｃｋＹｉｍｅ插侔。
ＱｕｉｅｋＴｉｍｅ支持两种类 型的流：实时流和快速启动流
使用实时流嘚ＱｕｉｅｋＴｉｍｅ影片必须从支持ＱｕｉｃｋＴｉｍｅ 流的服务器上播放，怒真正意义上的Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ Ｍｅｄｉａ僵雳安酊传输渗议（ＲＴＰ）束传 输数据。
快速启动影片可以从任何Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｅｒ上播放使用超文本传输协议（ＨＴＴＰ） 或文捧传输誨议（ＦＴＰ）＾聚传输数据。
目前ＦＯＸ新闻农线、ＦＯＸ体育在线、ＢＢＣＷＯＲＬＤ、气象频道（ＷｅａｔｈｅｒＣｈａｎｎｅｌ） 等梳梭舔撩入ＱｕｉｃｋＴｉｍｅ内容供应蠢行弼，傻蠲ＱｕｉｃｋＴｉｍｅ技术翻作蜜况转疆第垂
除了上述的流媒体技术的３种主袋格式外，在多媒体课件羊口动画方面的流媒体技
术有Ｍａｅｒｏｍｅｄｉａ懿ｓｈｏｃｋｗａｖｅ技术和Ｍｅａｔａｃｒｅａｔｉｏｎ公蠢静Ｍｅｔａ ｓｔｒｅａｍ技术
２ ＶＯＤ中流媒体技术的分析及实现
通过ｓｈｏｃｋｗａｖｅ技术可以方便地在ｗｅｂ页面中加入圖像、动画以及交互式界面
利用这种Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ ｓｈｏｅｋｗａｖｅ，即通过流的方式使用户在客户端实现边下载
边播放的功能节省了等待的时间。
ｓｈｏｃｋｗａｖｅ与Ｍａｃｒｏｍｅｄｉａ产品紧密联系在一起
包括Ｆｌａｓｈ、ｓｈｏｃｋｗａｖｅ
Ａｕｔｈｏｒｗａｒｅ和ｓｈｏｃｋｗａｖｅ
Ｄｉｒｅｃｔｏｒ等技术。
ＭｅｔａＳｔｒｅａｍ ３Ｄ的图形设计软件是Ｒａｙ Ｄｒｅａｍ Ｓｔｕｄｉｏ及Ｒａｙ Ｄｒｅａｍ ３Ｄ可以方便
地在网上创建、发布及浏览被缩放的３Ｄ图形，它具有小文件量及流传输的特点比
其他任何┅种已存在的Ｉｎｔｅｒ／ｌｅｔ ３Ｄ技术压缩率都高，主要应用于游戏开发厂商、页面
设计者、电子商务、科学研究者及专业设计者等Φ
摹卡ｗｅｂ方式校问州视频点播系统的敬计和开发
３视频点播业务中的多媒体数据压缩技术
随着数字化通信、计算机网络以及多媒体技术的迅猛发展，符合人类信息交换 方式的多媒体通信己经成为一种不可避免的趋势
据统计，人类感觉器官接受的各类
信息中视觉类占了将近７０％。
这些视觉信息经过数字化后其数据量将是海量的．
与当前硬件技术所能提供的计算机存储资源和网络带宽之『白Ｊ有佷大的差距。
这样就 对多媒体信息的存储和传输造成了很大的困难，成为阻碍人们有效获取和利用信息的 一个瓶颈问题
从目前计算机軟硬件的发展趋势看，在将来的相当长时问内数字化
的媒体数据以压缩形式存储和传输仍将是唯一的选择。
多媒体数据的压缩主要是指對视频数据和音频数据的压缩二者所使用的基本技
但由于视觉信息的重要性，以及视频信号的数据量比音频数据大得多
压缩起来也更困难，因此在讨论中通常选择视频信号为例
３．１采用数据压缩的必要性和可能性
（１）多媒体数据压缩的必要性
视频点播信息包括了攵本、数据，声音、动画、图形、图像以及视频等多种媒体 信息
经过数字化处理后，多媒体信息的数据量非常大（如表３．１）如果鈈进行数据 压缩处理，计算机系统就无法对它进行存储和交换‘刮
表３．１各种媒体类型的存储要求 对象类 型
ＡＳＣＩＩ、 ＥＢＣＤｌ
喑频 未编码的数字化音频 或语音流
动画 同步影像 １５～１９帧／Ｓ
视频 电视模拟或数字影 像２４＂，－３０帧ｓ的同 步流
传真图片 取样： ６４ＫＢ／每幅 影像 ７．５ＭＢ／精 细彩色图 取样：语音８ＫＨｚ／Ｓｂｉｔ
６４０ｘ４８０Ｘ２４像素 ２７．７Ｍｂｐｓ３０帧／ｓ
４４．１ＫＨｚ／１６ｂｉｔ １７６Ｋｂｐｓ
举例，单帧彩色视频每帧有６４０像素Ｘ５６０像素，每个像素有２４位彩色这就 需要１ＭＢ的存储空间，如果以３０帧／ｓ进行实时点播每秒视频图像就有３０ＭＢ数据。
而一般的视频点播可能应用需要存储３０分钟的視频、２０００幅影像和４０分钟的立体 声
相应地，这种应用要有５０ＧＢ的视频存储、１５ＧＢ的影像存储和Ｏ．４ＧＢ的音频存
储这意味着总共需要６５．４ＧＢ的存储要求。
３税额纛簿整势中瓣多攘体教糍惩缩技术
因为存旗设备豹传输速率（比特搴）不够安时存旗设备的遴发要求达到３０Ｍｂｐｓ， 但目前ＣＤ—ＲＯＭ技术只提供３００Ｋｂｐｓ（３００Ｋｂｐｓ是两倍速驱动器的数据传输速喥８ 倍速驱动嚣的数据传输速瘦可以达到１．２Ｍｂｐｓ）的传输速率。
即使有足够的存镶空间 也不能实时的点播视频。
｛『的存储設备技术唯～的解决办法是存储压缩数据，
再在演播时对数据进行解压缩
现代影像和视频压缩技术减少了融大的存储要求，先进的厩縮技术能以ｌＯ；
ｌ一５０： ｌ的比率压缩～般的影像丽视频压缩可以达到２０００：ｌ。
ｌ与表３．２显示了各种 媒体类型组成的多媒体应用对存储空间的要求以及使用不同比例的压缩方法对这些
图３．１术压缩的影像和视频数据的存储要求比较图
袭３．２带祷压缩影像和视频附多媒体廊辩｛的乐缩率列表 备类图像 １００耩彩色鹜像 ｌＯ分钟动画 ｌＯ分钟数字电撬 １小时数字电视 １５：ｌ琢缝 １５：ｌ厍缩 ３０：ｌ压缩 ２００：ｌ压缩 床缩率
数字压缩的基础鼹各种计算算法，具体实现可以使用软件或硬件
压缩技术分为 有损聪缩和无損压缩两种。
无损压缩技术要求解压时毙全恢复原有图像；
有损压缩技术可以农某种程度上有 损恢复原有萄像因就有损蕊缩可阻撵供更高的压缩率。
所戳在影像稿视频聪缩中 有损腿缩比ｊｌｊ损压缩殿用得更多。
研戮把有损压缩技术迸一步分为鏊予预测、基于鼷率和蘩予重要穗三释授术
纂于预测的技术：（如ＡＤＰｃＭ）通过观测前面的值预测臌面的值。
纂子频率的技术：使用离散余弦变换和俊速倦蘩卧变抉柬交换辩域和频域酶数
蕞十ｗｅｂ方式授矧州视频点播系统的敬计和开发
基于重要性的技术：使用影像的其他特征作为压缩的依據如ＤＶｌ技术采用了彩 色查表和数据过滤技术。
混合压缩技术是把几种方法结合起来的压缩方法如把离散余弦变换与矢量量化
或差汾脉码调制相结合。
不同的技术团队建立了很多数字多媒体压缩标准如３．３表。
多媒体压缩标准 标准组 可视电话编码特别组
（Ｓｐｅｃｉａｌｉｓｔ Ｇｒｏｕｐ
Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｅｒ／ｄｅｃｏｄｅｒ ｆｏｒ Ａｕｄｉｏ－ｖｉｓｕａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ ×６４Ｋｂｐｓ
１００：ｌ～２００： ｌ
Ｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｖｉｓｕａｌ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ）
Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ ｏｆＣｏｎｔｉｎｕｅｓ?ｔｏｎｅ ｓｔｉｌｌ Ｉｍａｇｅｓ
（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ
Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）
Ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｍｏｖｉｎｇ
（Ｍｏｖｉｎｇ ｐｉｃｔｕｒｅ
ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ａｕｄｉｏ
Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）
（２）多媒体数据压缩的可能性… 从多媒体信息本身来说数据压缩也是可能的，因为多媒体数据中存在着大量的 冗余通过去除这些冗余數据可以使原始数据极大的减少。
因此进行相关的冗余数 据减少也就有了可能性。
①空间冗余 它是静态图像存在的一种最主要的数据冗餘
一幅图像记录了画面上可见景物的 颜色。
同一景物表面上各采样点的颜色之间往往存在着空间的冗余连续性但是基于 离散象素采样來表示物体颜色的方式通常没有利用景物表面颜色的空间连续性，从而 产生空间冗余
我们可以改变物体表面颜色的存储方式来利用空间連贯性，达到减少 数据量的目的
②间冗余 它是序列图像（电视图像、运动图像）表示中经常包含的冗余。
序列图像一般为 位于时间轴区間内的一组连续画面其中的相临帧往往包含相同的背景和移动物体， 只不过移动物体所在的空间位置略有不同所以后一帧的数据与｜；
多共同的地方，这种共同性是由于相临帧记录了相临的同一场景画面所以称为时『白Ｊ 冗余。
③结构冗余 在有些图像的纹理区域图潒的象素值存在明显的分佰模式。
３税颓煮撬韭努串船多媒体数据琏缩技术
板蚕案等髂为结援冗余。
已知分蠢模式霹以透过袋一遂稷苼残霆豫。
毒些图像豹理艇与莱些知移｛骞援囊大豹稳荚蛙
比魏：久验嚣国像蠢固定熬结构。
比如说嘴的上面有鼻予鼻子的上面商眼聙等等。
这些规律性的结构可以由先验知识 秘鹜豢翔识缮到这类茏余称为翔识冗余。
投掇已有的知识对菜些图像中鼹毽含豹 物体，我們可以构造其基本模型并创造其对应各种特征的图像库，谶而图像的存储
只需要缳存一些特蔹参数，从聪可以大大减少数据量
知识冗众是摸黧编码主囊剩用 的特舐。
⑤视觉冗余 实验表明人类的视觉系统对图像的敏感性是非均匀和非线性的。
然而在记采 原始嬲图像數据时，通鬻假定视觉系统是均匀的和线饿的对视觉敏感和不敏感的部 分同簿对待，从而产嫩了视觉上的冗余
通过犬量的实验，发现叻以下的视觉非均匀
ａ视觉系统对亮度的敏感度远远高于对色度的敏感度因此甜色度容许的误羞町以 大于亮度所容谗的误麓；
ｂ随着背景亮度的增加，视觉系统时量化误差的敏感度降低因诧对于商亮度区，
灰度的量化可以更粗糙些；
ｃ入眼的视觉系统搬图像的边缘和非邊缘区域分歼来处理这是将醋像分为边缘区 域和ｑ＃边缘区域分别进行编码的主要依据： ｄ视觉系统总把视网膜上的图像分解为若干个涳闽有向的频率通邋后再避一步处 理，这是子带编码的理论基础
３．２常用的视频压缩方法与国际标准
对视频和酱频数据进行压缩编码嘚国际标准很多，主要由ＩＴＵ（圆际电信联盟）和 ｌＳ联溺际标壤亿缓绞）鞭定
箕中音鬏编码鹣标准包戆Ｇ７１ｌ、Ｇ７２１、Ｇ７３１、ＡＣ．３ 等，前三种主要用于视频会议和可视电话中而ＡＣ．３则广泛应用于ＬＤ、ＣＤ、ＤＶＤ 稻有线毫褪审，它逶遗５．１聲道技术来这委嚣鬻往秀豹声音效采
视频数据的压缩编码标准同样纷繁复杂，其中Ｈ２６１、Ｈ．２６３、Ｈ．２６３＋和Ｈ．２６３抖
主要嚣自窄鬻糍菝瘦建，跑蘩１２８Ｋ豹ＩＳＤＮ秘更低透辨连接它稻主要矮予哥稷电 话和视频会议中，当然通过撮高网络带宽也鈳以用于视频点播中
而因Ｉｊ｛『较广泛使用 翡簧鼙楚ＭＰＥＧ压缩缡褥标准，包括：ＭＰＥＧ．１ＭＰＥＧ－２。
ＭＰＥＧ－４襄ＭＰＥＧ－７ 等
ＭＰＥＧ标准既包括了视频压缩编码标准。
也包括了音频聪缩编码标准以及它们 之瘸豹露步麓霆。
ｌ是为王缝级标准瑟设诗豹霹逶霉于魏ＣＤ．ＲＯＭ。
基于ｗｅｂ方式校同嘲视频点播系统的设计和开发
ＣＤ．Ｉ等不同带宽的设备可在１．５Ｍｂｐｓ的传输速率下达到３０帧／秒的运动图像效果和 ＣＤ音质的伴音效果；
ＭＰＥＧ．２的设计目标则是高级工业标准的图像质量以及更高嘚传 输率，ＭＰＥＧ－２所要求的传输速率介于３．１０Ｍｂｐｓ之间在ＮＴＳＣ制式下分辨率可达
７２０＊４８６，提供广播级图像囷ＣＤ级音质同时，ＭＰＥＧ．２的音频编码可提供和ＡＣ．３ 标准同样的５．１个声道包括左、中、右及左后和右后两个环绕声道，并有一个辅助
的超重低音声道（Ｏ．１声道）
ＭＰＥＧ．２的一个广泛应用就是ＤＶＤ，同时由于它的出色 表现使其替代未出台的ＭＰＥＧ．３标准应用于ＨＤＴＶ（高清晰度电视）而且ＭＰＥＧ．２向
下兼容，即大多数ＭＰＥＧ．２解码器也可播放ＭＰＥＧ．１格式的数据；
ＭＰＥＧ－４标准与前 面两种标准的根本区别在于它是一种基于内容的压缩编码方法它能够实现将图像中 的场景、物体单独截取出来进行编码处理，同时它要求的传输速率一般比较低，可 在４８００．６４０００ｂｐｓ之间的速率下提供分辨率为１７６＊１４４的图像质量
由于是基于内容 进行压缩编码的，所以ＭＰＥＧ－４更适合交互式的多媒体服务；
最新推出的ＭＰＥＧ．７标 准的正式洺称为“多媒体内容描述接口”目标是对音视频数据进行基于内容的检索，
它不对编码方式进行规定而是规定多媒体信息的数据描述格式，从而支持多媒体内 容的快速、高效检索
３．３适合于视频点播业务的视频编码方法
以上介绍的多种压缩编码方法并不是所有的都適合于视频点播业务。
综合而言视 频点播业务对编码方法的要求主要出于三个方面：
（１）视频服务器存储空间对编码方式的高效性有要求；
（２）点播业务的实时性对码流传输的方式有要求；
（３）当前网络状态的复杂现状对码流结构有要求
保持图象质量的编码效率是所有压缩编码方法追求的直接目标，也是视频服务器 存储空『白Ｊ限制的结果
在实现视频点播业务时，需要考虑视频质量与编码方式的鈈同 选择
３．３．２传输方式 在前几年用户如果需要欣赏网络上的视频文件，采用的方式只能是下载此文件 然后在本地播放。
这种方式造成的后果是：（１）用户需要等待很长时间以便于文件 下载完毕；
（２）用户需要准备足够的磁盘空Ｊ＇日Ｊ存储下载下来的视频攵件。
３褫籁京播韭努串的多媒体数器压缩装零
转下载戆方式绘用户带来了缀多懿瘫矮瑟蘧黉滚媒体技本豹瘦弱，剃甥底熬毅交了
可以通过残１０Ｍｂｉｔ／ｓ以太喇上观看ｌＯ分镑ＶＣＤ影片为铡卷对比滤媒钵方式和传 统下载方式对用户使用上的不同情况
裘３．４两釉攥放方式的性能对比蜻况 媒体传播方式 下载播 敷 采用下载方式，首先将全部媒 特点 稿动播放蜒时长
本地存储 癸求夫 服务器根搬援救速竄、弼络 流鼙、缓存状况动态地诵符 流的速率，启动捕放延时 黢器戆滚控，保谴鹣矮
举例 启动时闻Ｋ：＞３０ 移；
俸内容存薮在本建，然纛开鲶
客户端纹收到－ｄ部分数摆 后．即可以开始播教，以后的 数据由服务器经过网络连续 嚣馥黧褰户慈
窟动时间短：３～５ 秒，存储空闻』Ｌ擎 无
由袭３．４可以看出，适合于视频点播业务的视频编码方法要支持流式的传输。
嚣蘸支持滚式馋输酶缡鹞主要肖：Ｒｍ、ＭＰＥＧ－４等
３．３鹣滤缝撬 由于翘终状提豹复杂蛙，嚣令援声鑫皇续入豢宠都不尽摆网在玛滚发送跨翔渠采 用固定的码率，势必难以满足所有用户的需求
过高的码率使得接入带宽较低的～些 用户苓戆够德剿鼹务；
过低豹码搴又傻褥接入紫宽较宽豹用户缮鈈到颓望懿驻务质 量。
对于这种矛盾的解决方法可以采用伸缩式编码
编璐码流的伸缩矬可以从对翩馋绥牲，空澍转绥悭和质爨｛枣缩投等三个方錾考 虑
ＭＰＥＧ．４在可伸缩性编码方面做的较好。
ＲｅａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ公司采用舒能流 （ｓｕｒｅＳｔｒｅａｍ）技術解决这一阏题
另外，图像、音频和视频这些媒体信息具肖很大的脏缩潜力因为在多媒体数据 中存在着空阅踅余、对闯冗余、结构冗餘、知识冗余、视觉冗众、图像区域的姆同性 冗余、纹理的统计冗余等，他们为数掘压缩技术的应用提供了可能条件
因此，在视 频点播系统中必须采用数据压缩技术它是视频点播技术中一顶十分关键的技术。
举于ｗｅｂ方Ｊ￡校园州视频点插系统的Ｉ醴计和开麓
视频点播系统的器个核心部分随稽业务最的提高、访问量和数据流量的快速增 长箕楚瑾藐力帮计葬强度毽籀应增大，篌褥攀一设备裁本无滋承攆妊须采溺多台 服务器协同工作，提高计算机系统的处理能力和计算强度以满足当前业务量的需求。
蔫懿篱在完或瓣襻臻畿能多令潮絡浚务之阕实瑷合理懿篷务量分配餐之不会爨瑷一 台设备过忙、而其他的设备却没有充分发挥处理能力的情况。
视频点播系统如何适应 夶援穰瘸户豹焘撵应鲻达到离散、安全、抉捷熬效果
要解决这一阕题，必然涉及到 负载均衡方法的应用
受载蚜簿绳镤７～耱廉徐鸯效豹方法扩暴羧务器鬻宽秘壤鸯葵蚕睦爨，麴强跨络数 据处理能力提高网络的灵活性和可用性，充分发挥服务器的熬体效能
它主爱完成 戮下强务：惩决嬲终援豢闫题，掇务裁逡提爨实瑷建疆霞爱燹关经；
为瘸户提供更好 的访问质量；
提高服务器及其他资源的利用效率；
避免了网络关 键熬攮出理攀焘失效。
负载均衡并不是传统意义上的“均衡”或者“平均”一般来说，它只是把有可 能拥寒于一个地方的負载交给多个地方分担
如果将其改称为“负载分担”，也许更 好懂一些
说褥通俗一点，负载均衡在网络中的作用就像轮流值班制度紦任务分给 大家来完成，以免有的入忙得不得了有的人闻得不得了
不过，这种意义上的均衡一 般是静态的也就是事先确定的“轮德”筞略…。
与轮流值日伟《度不问的是动态负载均衡通过一黧工具实时地分桥数摇霞，记录 或者分析当前网络使用情况和服务器资源使用凊况掌握网络巾的数据流量状况以及 服务器服务现状，把任务合理分配出蠢
在褫籁服务器中，用户的请求都有总羧节点 来接受总控帶点就是根据服务器的现服状况，采用巢种动念均衡策略来响应该用 户请求，透孬服务分黼
我们把根据均衡机制，采用某种负载均衡筞略实现的软件称为负载均衡软件简 称均衡软律或垮衡器。
在服务器缀中处理节点可戳鼹供诸懿处理器受载、应用系统 负载、活跃用戶数、可以的网络协议缓存以及其它资源信息等，然后传送给均衡器
均衡器整程所有处瑾麓点戆状态，主韵决定下一个焉产请求餐务传繪耀
均衡器可良 分为静态的、动态的，用一种或多种算法决定哪个节点获得下个服务请求响应
４．２负蓑均衡方法发震历糕
崧蓬嚣枣燎上有尼健不淄鲸受载均键戆方嶷，它｛｜ｌ】靛绣熊扶篱单逐灏交缮燹觳复 杂、暇大
第一栈受载蚜鬻产是只楚篱革戆ｍｕｎｄ。
ｒｏｂｉｎ ＤＮＳ机器宅缝够踅｝董ｔ下Ｐ逶熊在趸 个ｉＰ燕机肇避行分配
这类系统使用简单的ＰＩＮＧ命令束保证进程请求不会被送到 ～個状态不毽嬲服务器郑摹，辨为多服务器弓｜入了一个变量泉浅示容锚章
第＝代受载均衡产品不仪仅检查服务器怒霄还在惩行，它逐要檢鹰服务器的性能 炊态
氇裁是说，熟粱～台黢务器受载过重黢进来熟请求就会旋转发秘其魏桃器上 以保证受载雀所有能够获得的资源舉均衡分配了。
第三枝负载均衡产糕覆盏了整令内容分发系统
髓着Ｗｅｂ粒礴络鞭务变褥越柬 麓成熟，仅仅舔视Ｗｅｂ服务器豹菜一联遙远逡甭够的
如果一个Ｗｅｂ藏机非常键康。
但是它的后台躲务器域／秘应趱霄弱题的话把请求发给这台主搬氇怒毫无意义靛。
颓静垺务滋懿在线铺餐，郡露经开始便焉多联黻务器来管理鹈容、数箍痒和事务处 理引攀
由于墩子商务嗣蘸已经关系到客户的钱，这戴骚求我嚣３必须绦涯能够为客户 提供器胃麓好懿往能觏鹫靠黢
蕴诧，受载均衡厂裔ｒ歼笈了第三代受载均衡产赫以保 证整个内容分发系统嘚健康、嶷好运行““
４．２．１基于软、硬件的负载均衡比较 基于软件的负载均衡产品唯一的问题就怒它的速度比基于硬件的负载均衡产品 要授。
乏所甄嚣要一个受载稳餐产鑫蕾先是因为霹络瑷线速遥卷嚣滕务嚣戆速度瑟 取决于应用的遮度或成用传递内容的速度。
从叧～个方面说如果网络发生丁变化， 或砉黉簧一些特殊翡萌瞧教｛牮缝够嚣鬻快地遴章亍舞缀势瀵愚篱要。
熬乎硬件的负载均衡通常昰由路幽器和ｓｗｉｔｃｈ宪成的
（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
ｃｉｒｃｕｉｔｓ），戬线速運孝亍
这是索蜓上最一淡黪受载均簿产
但是由于所有的功能都是由硬件完成，如果网络商业流程发生了改变就只能等 着供应褒来满足震求？
甚至埘麓会誉稼不买～令瑟的疆｛宰。
负载均衡产品根獭他们通道自己的ａｇｅｎｔ（由负载均衡产品厂商歼发）或瀚使用 ～些系绕警瑾工暴瓣模援寒收集关予籍台鼹务嚣静铸怒，著裰爨这些磐怠爨熬过资 源的分配
Ａｇｅｎｔ和系统管理工具两种方法各肖利弊。
Ａｇｅｎｔ怒为特定的软件和硬件 服务的宅施够菲常∥槎趣整税应疆状捷。
毽怒这瞧懑味着产菇藏镇定在某～个特
搜臻理有系统管瓔置其豹受载璃衡产磊可以逶遥ＡＰＩ移公共蓊议滚程更多懿赣
幕干ｗｅｂ方止校阔嗍视频点橘系统的设计和开发
当然，使用这类产品来管理商业系统会引起一些安全性上的问题这是必
如上所述，新一代的负载均衡产品不仅仅处理网络和服务器性能问题他们还能 够根据湔台请求和后台内容来分配资源。
这一类产品会识别请求
然后把该请求挂起， 直到所请求内容已经准备好了这叫做ｄｅｌａｙｅｄ
这種能够识别内容的路由非常有用，服务器集群可以为特定的应用（比如ＣＧＩ、
流媒体、ｃｏｏｋｉｅ服务等等）进行调整而且负载均衡产品会处理并分发所有的请求到 保持连接的客户端。
这点非常重要比如，使用ＳＳＬ的Ｗｃｂ购物车事务因为ＳＳＬ
连接非常耗占處理器资源，所以必须稳定地保持几个Ｗ曲流程和事务处理
４．３负载均衡技术实现结构
在现有网络结构之上，负载均衡提供了一种廉價有效的方法扩展服务器带宽和增 加吞吐量加强网络数据处理能力，提高网络的灵活性和可用性
它主要完成以下任 务：解决网络拥塞問题，网络负载少的优先服务；
为用户提供更好的访问质量为用 户并行提供服务；
提高服务器响应速度，处理能力强的服务节点先服务；
提高服务器及 其他资源的利用效率资源利用率少的优先服务；
避免了网络关键部位出现单点失效。
广义上的负载均衡既可以设置专门嘚网关、负载均衡器也可以通过～些专用软 件与协议来实现。
对一个网络的负载均衡应用从网络的不同层次入手，根据网络瓶 颈所在進行具体分析
从客户端应用为起点纵向分析，参考ＯＳＩ的分层模型我们把
负载均衡技术的实现分为客户端负载均衡技术、应用服务器技术、高层协议交换、网
络接入协议交换等几种方式““““。
４．３．Ｉ负载均衡的层次 （１）基于客户端的负载均衡 这种模式指的昰在网络的客户端运行特定的程序该程序通过定期或不定期的收 集服务器组的运行参数：ＣＰＵ占用情况、磁盘１０、内存等动态信息，再根据某种选择 策略找到可以提供服务的最佳服务器，将本地的应用请求发向它
如果负载信息采 集程序发现服务器失效，则找到其咜可替代的服务器作为服务选择
用程序来说是完全透明的，所有的工作都在运行时处理
因此这是一种动态的负载均 衡技术。
但这种技術存在通用性的问题
因为每一个客户端都要安装这个特殊的采集程序： 并且，为了保证应用层的透明运行需要针对每一个应用程序加鉯修改，通过动态链
接痒或者嵌入懿方法将客户蠛戆访蠲请求笈够先经避采集程磐秀发绽羧务器，驭重 定向的过程进行
对于每一个应鼡几乎要对代码进行羹新丌发，工作擞比较大
蹶以，这秘技寒投在特殊豹应用场合蠢＋搜爆蜀比如在执行禁些专蠢强务的时娱， 比较需要分布式的计算能力对应用的丌发没有太多要求。
另外在采用ＪＡＶＡ构架 摸型书，零鬻镁用这秽模式实现分奄式豹负载均簿趿為｛ａｖａ应用都基于虚｛｛ｃ｛极进 行，可以在应用层和廉拟机之间设计一个中问层处理负载均衡的工作。
（２）基予应用服务器的負载均德技术 如柴将客户端的负载均衡层移植到某一个中间平台形成三层结构，则客户端应 用可以不需要徽特殊的修改遴明的邋过中闡朦应用服务器将请求均缴到楣应豹服务 节点。
比较常见的实现手段就是反向代理技术
使用反向代理服务器，可以将请求均 匀转发给多囼服务器或者直接将缓存故数据返回客户端，这榉的加速模式在～定程 度上可以提升静态网页的访问速度从而达到负载均衡的目的。
使用反向代理的好处是Ｗ以将负载均衡秘代理服务器的麟速缓存技术结仓在一 起，掇供有益的性能
然而它本身也存在一些问题，酋先僦是必须为每～种服务都专 门开发一个反向代理殿务器这就不怒一个轻松的任务。
葳向代理服务器本身虽然可以达刘很高效率僵怒钟對每一次代璎，代理麟务器 就必须维护两个连接一个对外的连接，一个对内的避接因此对于特别高的连接请 求，代理服务器的负载也僦非常之大
反向代溅能够执行针对碰用协议而优他的负载 均衡策略，每次仅访问最空闲的内部服务器柬提供服务
但是随着并发连接数攮的增 加，代瑾服务嚣本身的负载也炎得非常大最螽反向代理服务器本身会成为服务的瓶
（３）基予域名系统的负载均衡 ＮＣＳＡ的可擴展Ｗｅｂ是最早使用动态ＤＮＳ轮询技术的ｗｅｂ系统。
在ＤＮＳ中为 多个魂址配置闻一个名字因褥查询这个名字的客户梳将得裂箕Φ一个地琏，获丽使 得不同的客户访问不同的服务器达到负载均衡的目的。
在很多知名的ｗｅｂ站点都 使焉了这个技术：龟稀单颓斡ｓｉｎａ靖赢、１６３等
蘑态ＤＮＳ轮诲实璇起来篱荦，无 需复杂的配置和管理一般支持ｂｉｎｄ８．２以上的类ｕｎｉｘ系统都能够運行，因此广为使
ＤＮＳ负载均衡““是一种简单而有效的方法但是存在不少问题。
蓠先壤名糙务器笼法翔逶服务节点是否意效鲡莱赧务蒂点失效，域名系统依然 会将域名解析刹该节点上造成用户访问失效。
葵次鑫予ＤＮＳ瓣数据蠲新对麓秘ｔ ｆＴｉｍｅ
ＬＩＶＥ）标恚，一羹越过这个鞭毛
其它ＤＮＳ服务器就需要和这个服务器交互，以重新获得地址数据就有可能获得不
瓣藏秀７便建缝能莲掇努醚，裁藏镬嚣毛器量缀不同缝方静ＤＮＳ羧
基于ｗｅｂ方式校闻网视频点播系统的设计和开发
务器能更新对应的地址，达到随机获得哋址
然而将ＴＴＬ设置得过短，将使ＤＮＳ流
量大增而造成额外的网络问题。
最后它不能区分服务器的差异，也不能反映服务器的當前运行状态
当使用 ＤＮＳ负载均衡的时候，必须尽量保证不同的客户计算机能均匀获得不同的地址
例 如，用户Ａ可能只是浏览几个網页而用户Ｂ可能进行着大量的下载，由于域名系
统没有合适的负载策略仅仅是简单的轮流均衡，很容易将用户Ａ的请求发往负载 轻嘚站点而将Ｂ的请求发往负载已经很重的站点。
因此在动态均衡特性上，动
态ＤＮＳ轮询的效果并不理想
（４）高层协议内容交换技术
除了上述的几种负载均衡方式之外，还有在协议内部支持负载均衡能力的技术 即ＵＲＬ交换或七层交换，提供了一种对访问流量的高层控制方式
Ｗｅｂ内容交换技 术检查所有的ＨｒｒＰ报头，根据报头内的信息来执行负载均衡的决策
例如可以根据 这些信息来确定洳何为个人主页和图像数据等内容提供服务，常见的有ＨｒｒＰ协议中
ＨＴＴＰ运行于ＴＣＰ连接的最高层
客户端通过恒定的端口号８０的ＴＣＰ服务直接 连接到服务器，然后通过ＴＣＰ连接向服务器端发送一个Ｈ１ｖｒＰ请求
协议交换根据 内容策略来控制负载，而不昰根据ＴＣＰ端口号所以不会造成访问流量的滞留。
由于负载均衡设备要把进入的请求分配给多个服务器因此，它只能在ＴＣＰ连 接時建立且ＨｒｒＰ请求通过后才能确定如何进行负载的均衡。
当一个网站的点击率 达到每秒上百甚至上千次时ＴＣＰ连接、ＨｒｒＰ報头信息的分析以及进程的时延已经 变得很重要了，要尽一切可能提高这几个部分的性能
在ＨｒＴＰ请求和报头中有很多对负载均衡有鼡的信息。
我们可以从这些信息中获 知客户端所请求的ＵＲＬ和网页利用这个信息，负载均衡设备就可以将所有的图像 请求引导到一个圖像服务器或者根据ＵＲＬ的数据库查询内容调用ＣＧｌ程序，将请
求引导到一个专用的高性能数据库服务器
如果网络管理员熟悉内嫆交换技术，他可以根据ＨｒｒＰ报头的ｃｏｏｋｉｅ字段柬使
用Ｗｅｂ内容交换技术改善对特定客户的服务如果能从ＨＴＴＰ请求中找到一些规律， 还可以充分利用它做出各种决策
除了ＴＣＰ连接表的问题外，如何查找合适的ＨＴＴＰ
报头信息以及做出负载均衡决策嘚过程是影响Ｗｅｂ内容交换技术性能的重要问题。
如果Ｗｅｂ服务器已经为图像服务、ＳＳＬ对话、数据库事务服务之类的特殊功能進行 了优化那么，采用这个层次的流量控制将可以提高网络的性能
（５）网络接入协议交换 大型的网络一般都是由大量专用技术设备組成的，如防火墙、路由器、第３４层 交换机、负载均衡设备、缓冲服务器和Ｗｅｂ服务器等。
如何将这些技术设备有机地
组合巍一起楚一个羹接影鹤捌网络搜能熬关键性润越。
现在诤多交换枫提供第四层
交换功能对外提供一个一致的ＩＰ地址，并姨射为雾个内部ＩＰ地址对每次ＴＣＰ
和ＵＤＰ连接谤求，投握其端髓号按照即定的策略动态选择～个内郝地址，将数据
包转黢到该地址上达到负载均衡的瞄的。
很多硬件厂商将这种技术集成在他们的交 换机巾作为他们第嬲层交换的一种功熊来实现，一般采用随机选择、根据服务器嘚
连接数量或者响应时间进行选择的负载均衡策略来分配负载
比较接近网络的低层，因此就蠢可能将它集成在硬件设备中逋常这样豹硬件设备是 局域黼交换机。
当翦局域嘲交换枫所谓的第四层交换技术就是按照ＩＰ地址和ＴＣＰ端口进行虚 拟连接的交换，直接将数据包发送到融的计算机的相应端口
通过交换机将柬自外部 的初娥连接请求，分别与内部的多个地址相联系此聪就能对这些已经建立的虚擬连 接进行交换。
因此～些具备第四层交换能力的局域两交换枫，就能作为一个硬件负 载均衡器完成服务器的负载均衡。
赢于第圈层茭换麓于硬件芯片闵此其佳能非常优秀，笼其是对予阏络传输速度 和交换速度远远超过蒋通的数据包转发
然而，正因为它是使用硬件突现的因此也 不够灵活，仅仅能够簸理几种最标准的应用协议的受载均衡弼ＨＴＴＰ。
当静负载殇 衡主婺用于解决服务器的处理能力鈈足的问题因此并不能充分发挥交换机带来的高 网络带宽的优点。
使用基于操作系统的第四层交换技术因此孕育而纯
通过丌放源码的Ｌｉｎｕｘ，将 第西鼷交换的核心功能锨在系统的核心层畿够在稻辩离效稳定的核心空间送行ｌＰ 包的数据处理工作，其效率不比采用專有ＯＳ的硬件交换机羞多少
同时又可以在核 心层箴者焉声层蹭热鏊于交羧核心的负载殇鬻策略支持，霞ｊ｝ｌ：在灵活豫上远迳离于硬 件系统而且造价方颇有更好的优势。
为了支持与只俱增的高带宽应用而网络中的业务量分柿是不均衡的，越来越多 静Ｐｅ梳篌焉受舷茯速的链鼹逶入霹终
菝心淹、透缘低，关键帮门褒、一毅部门低
伴随计算机处理能力的大幅度提高，人们对多工作组局域网的处理能力有了更高的要 求
瓷金鼗内部对毫带宽瘦弱需求不叛增大辩（铡翔Ｗｅｂ访溺、文毯传输及蠹落网连 接），局域网核心部位的数据接ロ将产生瓶颈问题瓶颈延长了客户应用请求的响应 对闰。
筹量弱壤阚爨鸯分散特往溺络本赛并没有蛰霹簸务器懿傈护疆薤，一令无意 嘚动作（像一脚踢掉网线的插泌）就会让服务器与网络断丌
遴鬻，勰决蒎颈阕题采焉瓣对策爱提高鼹务器穗鼷瓣容薰侵其越窭嚣蘸鹩需求。
例如Ｗ以由快速以太网升级到千兆以太网
对于大型企业来说，采用升级技术是一种 长远豹、毒懿豢静瓣决方案
然瑟瑟等诲多金漁，当灌求还没骞大到嚣得花赞大量斡
幕ｆ ｗｅｂ方Ｊ￡校周嘲说频点播系统的．
