面向并發(fā)服務(wù)的流媒體訪問控制技術(shù)研究

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1、面向并發(fā)服務(wù)的流媒體訪問控制技術(shù)研究來源：學(xué)歷證書http://www.zhuodingv.com摘要本文提出一種基于實(shí)時協(xié)議的多媒體數(shù)據(jù)流并發(fā)服務(wù)控制模型，介紹了數(shù)據(jù)并發(fā)傳送的調(diào)度控制問題。由實(shí)時協(xié)議的反饋機(jī)制動態(tài)調(diào)整控制參數(shù)，達(dá)到平滑時延的目的。最后通過對時延參數(shù)的測試，說明這一數(shù)據(jù)流控制方式的合理性，同時該方法也適用于網(wǎng)絡(luò)視頻的多點(diǎn)實(shí)時傳輸、網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)實(shí)時監(jiān)控，有較高的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞并發(fā)調(diào)度動態(tài)調(diào)整實(shí)時模型實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸對于視頻播放具有非常重要的意義，在各種網(wǎng)絡(luò)特性中時延參數(shù)占有相當(dāng)?shù)姆萘?。通常認(rèn)為視頻這類應(yīng)用其時延要求小于20毫秒╩s），抖動限制在4毫左?lt;SUP>[1][3

2、]。盡管提高網(wǎng)絡(luò)帶寬可以改善網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、傳輸延時等性能，由于視頻數(shù)據(jù)的高容量和視頻信源的高比特率特性，對于客戶端的服務(wù)質(zhì)量要求來說顯得微不足道。目前針對視頻服務(wù)質(zhì)量，從傳送層協(xié)議的使用、數(shù)據(jù)的壓縮/解壓、協(xié)同計(jì)算到單播/組播等多方面提出了許多措施。考慮到網(wǎng)絡(luò)傳輸狀況的多樣性，本文重點(diǎn)討論服務(wù)器端的數(shù)據(jù)傳送調(diào)度控制，和并發(fā)服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)，盡可能地降低傳輸中的時延抖動問題，提高并發(fā)服務(wù)質(zhì)量，文中最后給出了關(guān)鍵控制代碼和測試結(jié)果。1信源數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸模型并發(fā)連接對于網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用來說，有別于以往的WEB頁面式服務(wù)和FTP服務(wù)，每個視頻數(shù)據(jù)流至少需要384kb/s的帶寬甚至更高。同時傳輸服務(wù)還

3、需要具有一定的余量，防止并發(fā)客戶請求數(shù)達(dá)到峰值、或網(wǎng)絡(luò)短期過載現(xiàn)象。因此合適的服務(wù)模型、良好的服務(wù)策略是優(yōu)質(zhì)服務(wù)的保障。對即時的影像流壓縮與傳輸要求來說，在服務(wù)模型中還需要針對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的資源限制條件，即網(wǎng)絡(luò)帶寬采取適應(yīng)視頻傳輸?shù)牟呗?，以便處理突發(fā)性事件。另一個需要考慮的限制是服務(wù)器提供的并發(fā)連接數(shù)量以及等候處理的發(fā)送調(diào)用。因?yàn)椴l(fā)連接數(shù)量越多，所消耗的未分頁內(nèi)存池也越多；等候處理的發(fā)送調(diào)用越多，被鎖定的內(nèi)存頁面也越多，極易超過系統(tǒng)資源的極限。1.1服務(wù)器的視頻傳輸服務(wù)特點(diǎn)視頻傳輸需要較寬的網(wǎng)絡(luò)帶寬，其視頻的壓縮編碼、傳輸信道和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的選擇、IP組播技術(shù)對傳輸質(zhì)量具有重要的影響作用。基

4、于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，其關(guān)鍵就在于多個站點(diǎn)視頻的網(wǎng)絡(luò)通信問題，要求做到傳輸時延盡可能小，盡可能少地占用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬，并具有較好的站點(diǎn)數(shù)量規(guī)模化特性。視頻服務(wù)器對于用戶的請求，需要在較短的時間間隔內(nèi)響應(yīng)并傳送所要求的視頻數(shù)據(jù)，同時隨時準(zhǔn)備響應(yīng)新的請求。因而視頻服務(wù)器的性能直接決定系統(tǒng)的總體性能，為了能同時響應(yīng)多個用戶的服務(wù)請求，視頻服務(wù)器需要調(diào)度服務(wù)。并具備接納控制、請求處理、數(shù)據(jù)檢索、按流傳送等多種功能，提供實(shí)時、連續(xù)穩(wěn)定的視頻流，以確保用戶請求獲得有效服務(wù)。再者，視頻服務(wù)器還需要提供交互服務(wù)，如快進(jìn)和快倒等功能，因此視頻服務(wù)器必須滿足視頻流特性使用中的各種要求。1.2服務(wù)

5、器的并發(fā)服務(wù)技術(shù)通常客戶－－服務(wù)器間的通信過程首先是建立點(diǎn)到點(diǎn)的直接聯(lián)系方式，因此服務(wù)器的負(fù)載能力決定了視頻點(diǎn)播的并發(fā)容量。在客戶機(jī)/服務(wù)器傳輸方式中，在面向連接的通信模式下，服務(wù)器需要打開監(jiān)聽端口，監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)上其它客戶機(jī)向該服務(wù)器發(fā)出的連接請求，當(dāng)收到一個請求信號時與該客戶機(jī)建立一個連接，之后兩者進(jìn)行交互式的通信。這在客戶端請求較少，同時數(shù)據(jù)傳輸量不大的情況下傳輸延遲還可以忍受。對于實(shí)時性要求較高的視頻應(yīng)用，一般采用無連接的通信模式。如MPEG-I按照1.5Mb/s傳輸在滿足觀看需要的情況下其幀數(shù)也要大于10幀以上。另外，當(dāng)多個用戶同時申請服務(wù)的時候，服務(wù)器建立連接分配資源等都需要產(chǎn)生

6、延遲，也就是說對于用戶的響應(yīng)經(jīng)過逐漸積累延遲會越來越大。如果請求池不足的話，那么就會產(chǎn)生客戶的請求丟失。因此，同一時刻只能處理一個客戶請求的循環(huán)服務(wù)器方式不適合視頻點(diǎn)播。如果采用并發(fā)服務(wù)方式[2]，在服務(wù)器端用主進(jìn)程去監(jiān)聽客戶機(jī)的連接請求，當(dāng)有客戶機(jī)的連接請求時通過創(chuàng)建線程的方式獨(dú)立處理客戶機(jī)通信，提高視頻傳輸?shù)膶?shí)時性。視頻數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，實(shí)質(zhì)依賴于服務(wù)器中的傳輸線程，服務(wù)器的操作以建立相應(yīng)的線程實(shí)現(xiàn)服務(wù)為目的，這種服務(wù)模式非常適合復(fù)雜的多任務(wù)請求。從計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)運(yùn)行的角度來說，在典型的單處理器主機(jī)上，任務(wù)實(shí)際上并不是同時執(zhí)行的。內(nèi)核中稱為調(diào)度程序的部分將工作換進(jìn)換出，從而讓所有工作

7、都獲得一輪執(zhí)行。在同一個時間間隔內(nèi)，并發(fā)模型常常基于事件的編程實(shí)現(xiàn)。通常情況下，線程數(shù)量取決于應(yīng)用程序的特定需要，理想情況下線程數(shù)量與處理器數(shù)量相當(dāng)為好，雖然線程數(shù)量無法保證傳輸質(zhì)量，但線程太少又會造成傳輸效率低，特別是用戶數(shù)量較多的情況下更為明顯。從視頻應(yīng)用來說，影響視頻傳輸性能的根本原因在于視頻數(shù)據(jù)的連續(xù)傳送和用戶提交給服務(wù)器的請求無法及時響應(yīng)，超過了網(wǎng)絡(luò)資源節(jié)點(diǎn)容量或服務(wù)器的處理能力。這樣就造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包時延增加、丟棄概率增大、上層