网络视频服务系统中服务机制及算法研究

来源 :北方工业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:liongliong502
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近年来,随着高速计算机网络、数字压缩技术以及大容量存储技术的快速发展,基于网络的视频服务逐渐成为现实,基于网络的视频服务在娱乐、教育、广告、信息获取等各个方面都有广泛的应用。然而,这些系统中普遍存在的问题是,服务质量和服务水平受到网络带宽瓶颈和视频服务器瓶颈的限制,表现为网络拥堵,服务延迟、中断,甚至由于服务器负担过重而拒绝服务。为解决上述问题,一些视频点播(Video-on-Demand,简称VoD)系统通过提高硬件和服务器配置的方式来提高系统性能;有些VoD则通过调整系统结构,如采用了分布式或P2P体系结构把工作负载分配到多台服务器(或对等点Peer)上,以集群协同工作的方式来提高系统性能;有些系统则通过采用流调度技术,如扩展指数广播(Extended Exponential Broadcasting,简称EEB)、控制多播(Controlled Multicast,简称CM)等,在不增加硬件系统性能情况下,通过广播或信道共享等机制来突破网络带宽瓶颈的限制,从而提高系统的服务用户数量。然而,无论采用何种方式,都有其各自的优缺点和适用范围。本文在分布式体系结构的基础上采用单播、CM和EEB等多种流调度方案,实现了一个可扩展的分布式VoD系统。对实时流协议(Real-Time Streaming Protocol,简称RTSP)进行了扩展,使其能传输服务器的负载等信息。并针对该系统采用多种流调度方案的特点,提出一种对基于Linux虚拟服务器(Linux Virtual Server,简称LVS)系统的传统动态反馈负载平衡算法的改进算法,使任务负载的分配更加合理。在节目存储策略方面,本文提出了以调整节目的流调度方案来代替节目存储调整的观点,并给出了一种节目流调度方案可自动调整的实现方法。另外,本文还介绍了如何提高客户端播放器解码能力,以及非线性编辑技术在节目制作中的应用等方面的研究内容。最后,本文给出了一种系统仿真测试方法及其实现过程。测试结果表明,该系统能有效缓解传统VoD系统中服务器I/O或网络带宽的瓶颈问题,具有良好的可扩展性;改进算法比传统负载平衡算法能减少10%~30%系统并发信道占用数,提高了系统支持的用户点播数量。
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