基于計算機集群的網絡流媒體系統設計

【摘要】網絡流媒體是網絡技術不斷發展的產物，主要有視頻點播、視頻教學、視頻會議等，在“三網融合”建設和我國寬帶網絡建設不斷發展的形勢下，網絡流媒體在人們生活、學習、生活中的應用越來越多。計算機集群是一種計算機系統，主要是通過局域網進行連接，相比單個計算機性價比高，將計算機集群運用到網絡流媒體系統設計中能有效的減輕網絡帶寬的壓力和網絡傳輸的不穩定性。本文就此分析了基于計算機集群的網絡流媒體系統設計。

【關鍵詞】計算機集群；流媒體；系統設計

1.引言

現代人們的生活離不開網絡，網絡已成為人們生活中的一部分，深深影響著人們的交流和思維方式。隨著互聯網寬帶的不斷建設和“三網融合”戰略的建設，越多越多的人利用互聯網看視頻、聽廣播等，而視頻、廣播就屬于流媒體，它可以進行在線播放或者邊播放邊下載，具有連續性、實時性、節約空間等特點，為了滿足人們的需求，必須提高流媒體的儲存量和時效性，而傳統的單個計算機系統難以長期承受如此大的負荷，針對這些問題，本文提出了在計算機集群基礎上進行網絡流媒體系統設計的方案，具有十分重要的意義。

2.國內外流媒體發展與應用現狀

流媒體是計算機網絡技術不斷發展的產物，主要指的是在網絡環境中利用流式傳輸技術進行視頻、音頻、多媒體文件應用的連續時流媒體。它主要是通過特殊的壓縮方式把音頻、視頻、動畫、廣播等多媒體文件壓縮，然后經由視頻服務器向用戶進行連續的、適時的傳輸，不需等到全部下載完畢，可以進行在線觀看或者邊下載邊播放，具有連續性、實時性等特點。

當下流媒體最常使用的格式為蘋果公司的QuickTime、微軟公司的Windows Media Technology和Real Networks公司的Real system，這些被稱為流媒體系統的三大主流技術。

其中，QuickTime在1991年被蘋果公司開發，幾乎能夠滿足所有個人計算機和各種靜態圖像文件、視頻、音頻的應用，它使用的是Web瀏覽器插件技術；Windows Media Technology開發的主要目的是實現視音頻等多媒體文件在Internet和Intranet的傳輸。

它的組成部分主要有Media Player/Media Server以及Media Tools，市場前景好，是人們比較常用的一種形式；Real system主要組成部分有客戶端軟件（Client Software）、服務器端（RealServer）和制作工具（Real Producer），是使用最多的一種形式。

隨著社會經濟的不斷發展，流媒體在人們生活中應用的越來越多且要求日益增加，這就要求流媒體具有儲存容量大、傳輸時效性高等特點，傳統的單個流媒體服務器難以滿足要求，因此筆者提出了計算機集群基礎上的流媒體系統設計。

3.基于計算機集群的網絡流媒體系統設計

計算機集群是計算機系統的一種形式，由多個獨立的計算機組成，通過局域網進行連接，具有性價比高、時效性強、儲存容量相對大等優點。根據市場使用情況可將計算機集群分為三類，一是高可用性集群技術，主要目的是減少服務中斷時間；二是高性能計算集群技術，主要是解決單個計算機不能實現的問題，采用并行計算實現；三是高可擴展性集群技術，主要采取的是帶均衡算法，具有數據處理能力強、存儲容量大等特點。在利用計算機集群進行流媒體設計時，要考慮到能用性、可用性、可擴展性、性價比等因素。

（1）嵌入式平臺的選擇

選取威盛C7處理器作為客戶端硬件嵌入式平臺，該處理器主要使用的是VIA V4總線接口（該總線接口位寬為64bit，頻率有400MHz、533MHz和800MHz三種），C7既可支持一級緩存，又支持二級緩存，配以更高配置的FSB，性能更強大。此外，C7可對MMX、SSE2等Intel多媒體指令集進行處理，同時它耗能比較低，在待機狀態下才消耗100mW電力。總之，C7處理器具有性能強大、耗能低、支持多種操作系統運行等特點，因此使用該處理器為客戶端硬件嵌入式平臺是最為合適的。

選取Windows XP Embedded為客戶端平臺操作系統，主要是因為它具有系統開發容易、支持DirectShow技術、穩定性高、性能強等特點，具體來說，Windows XP Embedded可以使用眾多微軟類庫相關數據，編程比較簡單；它還可以支持DirectShow技術的運用，可以有效的進行多媒體信息處理。

（2）播放模塊設計

第一，本地文件播放模塊設計與實現。

本文選用的客戶端平臺操作系統為：Windows XP Embedded，它支持DirectShow （具有直接操作硬件的能力，且處理效果高），因此將Windows XP Embedded、DirectShow與Filter有機結合起來，就可以實現本地文件播放。如HRESULT OpenVedio（char*FileName，HWND Play-Wnd）//打開視頻文件；BOOL Run（）；開始播放，void Close（）；關閉文件等。

第二，流播放的設計與實現。

選取live555庫實現流播放，通過live555支持一個RTSP接收端推模式的Filter，進而實現流播放。它的工作原理是：CRtspFilter支持Filter功能，通過CRtsVOpPin把Filter相關視頻輸出Pin，而CRtsAOpPin把Filter相關音頻輸出Pin，然后利用StartRTSP啟動接收外部RTSP流信息實現流播放。在這個過程中，必須安裝ActiveX控件。

第三，本地視頻文件管理模塊的設計和實現。

計算機網絡用戶利用流媒體最多的功能之一就是本地播放，為更好的實現本地播放，就要從服務器中選取下載列表中的文件，而本地客戶端容量是有限的，隨著用戶需求不斷增加，本地空間難以滿足用戶需求，因此要相應的對本地播放文件進行管理：把不需要的文件給刪掉，不需要對已存在的文件進行重新下載，只需下載客戶端不存在的文件就行。通過這種途徑，客戶端把所有視頻文件固定放在文件系統中的一個文件夾內，并對所有文件維持一個列表，記錄最近的播放時間以便下次繼續觀看。

若客戶端要重新下載一個文件，那么就要相應的插入表項，因還未播放，所以沒有相應的播放記錄，一旦視頻文件被刪除，那么文件列表也要把相關記錄給刪除。此外，對于文件的下載，客戶端會根據磁盤容量大小按播放時間對文件進行排序。對播放列表中不存在的文件，系統就會自動刪除最長時間不用的文件，保證客戶端具有充足的空間。

（3）系統測試與分析

在進行網絡流媒體系統設計后，要采取相應措施對系統進行測試和分析，看系統是否合理、科學。本文對系統測試采取的是構建系統測試平臺，對系統各項指標進行詳細的評價，在這個平臺中，主要工具有一臺中心控制器、一臺FTP文件分發服務器和三臺普通計算機。

通過測試發現，基于計算機集群的網絡流媒體系統設計，能有效的減輕網絡帶寬的壓力和網絡傳輸的不穩定，值得進一步推廣。

參考文獻

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