基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)

申晨，葉德建

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基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)

申晨，葉德建

摘 要：隨著商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的普及和大規(guī)模發(fā)展，傳統(tǒng)的基于“終端—服務(wù)器”模式的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)、升級(jí)、管理和維護(hù)等方面出現(xiàn)了諸多問(wèn)題。為了解決這些工業(yè)界現(xiàn)實(shí)存在的問(wèn)題，提出了一種新的基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的解決方案，并且進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)實(shí)際的項(xiàng)目測(cè)試及性能分析，測(cè)試了該解決方案的可行性及各項(xiàng)性能指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)可以很好的解決傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)所帶來(lái)的弊端，并且性能表現(xiàn)良好。

關(guān)鍵詞：商用視頻點(diǎn)播系統(tǒng)（VOD）；業(yè)務(wù)云；云運(yùn)營(yíng)；云升級(jí)；云運(yùn)維

體，上海，201203

葉德建（1976-），男，復(fù)旦大學(xué)軟件學(xué)院，復(fù)旦大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息安全審計(jì)與監(jiān)控教育部工程研究中心，副教授，研究方向：網(wǎng)絡(luò)多媒體，上海，201203

0 引言

商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)是指面向企業(yè)、政府、組織及大客戶(hù)群體銷(xiāo)售的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，例如酒店視頻點(diǎn)播系統(tǒng)等。近年來(lái)，智能電視（Smart TV）及智能機(jī)頂盒（Smart STB）日漸普及，商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的用量也隨之呈現(xiàn)井噴式發(fā)展。傳統(tǒng)的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)在項(xiàng)目擴(kuò)展及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，面臨著許多實(shí)際問(wèn)題，這些問(wèn)題在一定程度上阻礙了行業(yè)的發(fā)展。

隨著云技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，出現(xiàn)了越來(lái)越多的私有云及行業(yè)領(lǐng)域細(xì)分云。商用VOD視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)云的出現(xiàn)，有效的改善了行業(yè)現(xiàn)狀，促進(jìn)了行業(yè)得良性發(fā)展。利用業(yè)務(wù)云端強(qiáng)大的計(jì)算性能及存儲(chǔ)能力，可以簡(jiǎn)化項(xiàng)目自有服務(wù)器的壓力，并且提高系統(tǒng)計(jì)算效率、增強(qiáng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)碼能力。云技術(shù)的介入及其線性可擴(kuò)展的優(yōu)勢(shì)也便于商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)增值服務(wù)的開(kāi)發(fā)與部署，也讓視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管控及終端的自動(dòng)化運(yùn)維成為可能。因此，基于業(yè)務(wù)云設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以解決傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)弊端的新系統(tǒng)就顯得尤為重要。本文基于實(shí)際的行業(yè)需求，對(duì)傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有三層架構(gòu)的基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，并且提供了商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)終端頁(yè)面模塊化、云升級(jí)、云運(yùn)營(yíng)及云運(yùn)維解決方案。

1 傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)及其局限性

傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)采用“終端－服務(wù)器”的架構(gòu)模式。終端主要包括基于多種操作系統(tǒng)的智能電視及智能機(jī)頂盒，服務(wù)器端主要由直播服務(wù)器、點(diǎn)播服務(wù)器、EPG服務(wù)器、后臺(tái)管理服務(wù)器、轉(zhuǎn)碼服務(wù)器、資源管理服務(wù)器等部分組成。系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖1所示：

圖1　傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

采用傳統(tǒng)的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)解決方案，各個(gè)項(xiàng)目之間相互獨(dú)立，對(duì)于新項(xiàng)目的擴(kuò)展，需要采用架構(gòu)層面的復(fù)制來(lái)實(shí)現(xiàn)新項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)。并且每個(gè)項(xiàng)目擁有自己?jiǎn)为?dú)的管理系統(tǒng)，需要有專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)日常管理及維護(hù)。因此，傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)在項(xiàng)目數(shù)量迅速增長(zhǎng)，系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)

景日漸豐富，個(gè)性化定制需求逐漸遞增的發(fā)展趨勢(shì)下，出現(xiàn)了很多亟待解決的問(wèn)題，具體描述如下：

（1）項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本高

由于各個(gè)項(xiàng)目需要進(jìn)行單獨(dú)的本地化運(yùn)營(yíng)，無(wú)法提供統(tǒng)一的入口遠(yuǎn)程進(jìn)行集中管理，所以提供運(yùn)營(yíng)服務(wù)的系統(tǒng)提供商需要定期派遣專(zhuān)業(yè)人員到項(xiàng)目實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)提供服務(wù)。對(duì)于運(yùn)營(yíng)中需求變更的情況，由于系統(tǒng)模塊化較差，系統(tǒng)內(nèi)部組件耦合度高，因此項(xiàng)目修改維護(hù)復(fù)雜度高、代價(jià)大、項(xiàng)目靈活性差。

（2）終端升級(jí)難度大

傳統(tǒng)的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，采用人工方式記錄各個(gè)項(xiàng)目終端的版本情況，非常不利于版本控制及版本管理，當(dāng)終端需要升級(jí)維護(hù)時(shí)，通常需要依靠人工升級(jí)維護(hù)的方式完成。因此，終端升級(jí)成本高、周期長(zhǎng)，終端版本管理混亂，項(xiàng)目之間可能有較大版本差異，不利于整體用戶(hù)體驗(yàn)的提升。

（3）個(gè)性定制周期長(zhǎng)

針對(duì)不同的項(xiàng)目及應(yīng)用場(chǎng)景，通常會(huì)有個(gè)性化定制的需求，一般包括終端界面的定制，播放資源的定制等。傳統(tǒng)系統(tǒng)中，每個(gè)項(xiàng)目都擁有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)及后臺(tái)管理系統(tǒng)，針對(duì)不同的個(gè)性化定制項(xiàng)目，大部分的開(kāi)發(fā)工作都需要重新完成。導(dǎo)致項(xiàng)目的個(gè)性化定制開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、成本高，已有的開(kāi)發(fā)積累不能很好的被復(fù)用。

（4）項(xiàng)目部署實(shí)施難

基于傳統(tǒng)的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)解決方案，新項(xiàng)目的實(shí)施和部署，需要在實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)按照已有的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行復(fù)制。需要為每個(gè)項(xiàng)目重復(fù)配置服務(wù)器環(huán)境，重復(fù)搭建用以支撐視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)的多種服務(wù)。但由于系統(tǒng)的個(gè)性化定制、硬件差異等原因，配置及部署經(jīng)常面臨許多特異性的問(wèn)題，給項(xiàng)目的實(shí)施部署帶來(lái)較大的難度，提升了項(xiàng)目實(shí)施部署的復(fù)雜性。

（5）資源轉(zhuǎn)碼耗時(shí)多

傳統(tǒng)的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，每個(gè)項(xiàng)目需要利用自有服務(wù)器完成音頻及視頻的轉(zhuǎn)碼工作。不同項(xiàng)目的服務(wù)器性能差異較大，對(duì)于酒店等盈利性行業(yè)來(lái)說(shuō)，搭建的服務(wù)器性能一般，有些甚至性能較差。而對(duì)于視頻點(diǎn)播系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，視音頻資源轉(zhuǎn)碼是比較常見(jiàn)的操作，由于服務(wù)器性能的原因，通常視音頻資源轉(zhuǎn)碼需要消耗較長(zhǎng)的時(shí)間，并且CPU占用率很高。

2 系統(tǒng)需求概述

根據(jù)上述分析，為了解決工業(yè)界面臨的這些實(shí)際問(wèn)題。在滿(mǎn)足傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的功能性需求之上，基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)還需要實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)系統(tǒng)需求如表1所示：

表1　商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)需求概述

3 系統(tǒng)架構(gòu)及模塊劃分

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖2所示：

圖2　基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

從圖2中可以看出，該系統(tǒng)采用“終端—小前端—業(yè)務(wù)云”的三層架構(gòu)模式。簡(jiǎn)化了原來(lái)部署在各個(gè)項(xiàng)目中服務(wù)器的工作，將大量的復(fù)雜計(jì)算移至性能更高的業(yè)務(wù)云端進(jìn)行，業(yè)務(wù)云端將最終結(jié)果推送至小前端。基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)不需要為每個(gè)項(xiàng)目設(shè)置單獨(dú)的系統(tǒng)管理員，新系統(tǒng)擁有統(tǒng)一的入口實(shí)現(xiàn)集中運(yùn)營(yíng)，提供運(yùn)營(yíng)服務(wù)的系統(tǒng)提供商可以通過(guò)這個(gè)統(tǒng)一的入口遠(yuǎn)程為所有項(xiàng)目提供云運(yùn)營(yíng)服務(wù)。

3.2 模塊劃分

基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)模塊圖如圖3所示：

圖3　基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)模塊圖

終端主要由業(yè)務(wù)支撐模塊集與平臺(tái)支持模塊集組成。其中，業(yè)務(wù)支撐模塊集以界面繪制模塊為中心，輔以Json解析模塊、資源下載模塊、播放控制模塊以及用戶(hù)交互模塊組成。平臺(tái)支持模塊集主要包括升級(jí)檢測(cè)模塊、用戶(hù)認(rèn)證模塊、狀態(tài)上傳模塊三大核心模塊，擴(kuò)展模塊留用于未來(lái)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。業(yè)務(wù)云端對(duì)于終端透明，終端僅在局域網(wǎng)內(nèi)與小前端交互，如果業(yè)務(wù)需要終端對(duì)接云端，則通過(guò)小前端中轉(zhuǎn)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)。

小前端主要包括靜態(tài)資源服務(wù)器、直播服務(wù)器、中轉(zhuǎn)服務(wù)器以及本地資源中心4部分。靜態(tài)資源文件服務(wù)器主要用于同步直播頻道列表、同步點(diǎn)播列表、下載點(diǎn)播片源、同步界面和素材以及提供資源和流媒體服務(wù)；直播服務(wù)器主要用于在項(xiàng)目本地基于廣電或電信提供直播源；中轉(zhuǎn)服務(wù)器主要作為終端與業(yè)務(wù)云端的中轉(zhuǎn)模塊使用，用以輔助實(shí)現(xiàn)云升級(jí)及日志上傳，并且可以提供實(shí)時(shí)天氣推送、匯率查詢(xún)、航班動(dòng)態(tài)查詢(xún)等服務(wù)；本地管理中心主要用于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的管理服務(wù)，同時(shí)還可用于對(duì)接PMS酒店管理系統(tǒng)從而增強(qiáng)終端客房管控功能。

業(yè)務(wù)云端主要包括云運(yùn)營(yíng)中心、云資源中心以及云運(yùn)維中心三部分。云運(yùn)營(yíng)中心提供終端界面編輯服務(wù)及云升級(jí)服務(wù)；云資源中心提供云轉(zhuǎn)碼服務(wù)及資源管理服務(wù)；云運(yùn)維中心提供日志收集服務(wù)及大數(shù)據(jù)處理服務(wù)。模塊與模塊之間松散解耦和的設(shè)計(jì)可以方便增值業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，同時(shí)也可以簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)的復(fù)雜程度，提高開(kāi)發(fā)效率及代碼復(fù)用率。

4 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目前，主流的終端應(yīng)用開(kāi)發(fā)模式有3種：原生應(yīng)用開(kāi)發(fā)模式、網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)模式、混合式應(yīng)用開(kāi)發(fā)模式。原生應(yīng)用使用系統(tǒng)原生控件，主要的優(yōu)點(diǎn)是用戶(hù)操作響應(yīng)快、應(yīng)用運(yùn)行流暢、動(dòng)畫(huà)及效果豐富，因此用戶(hù)體驗(yàn)良好，但是開(kāi)發(fā)難度較大、門(mén)檻較高、開(kāi)發(fā)成本居3種模式之首；網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用基于Web網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)難度較小、入門(mén)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)快捷、后期維護(hù)靈活度高，但是用戶(hù)體驗(yàn)依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，可能會(huì)出現(xiàn)卡頓及閃屏的情況，影響用戶(hù)體驗(yàn)；混合式應(yīng)用對(duì)于導(dǎo)航、工具條等用戶(hù)常用控件使用原生系統(tǒng)控件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而內(nèi)容呈現(xiàn)部分則基于Web網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，由于混合式應(yīng)用在保障基本的用戶(hù)體驗(yàn)基礎(chǔ)上，還可以保證后期維護(hù)的靈活度，因此一直被廣泛推廣及使用，但其弊端就是應(yīng)用內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)較大的用戶(hù)體驗(yàn)差異。商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)終端內(nèi)容呈現(xiàn)以圖片、音頻和視頻為主，如果選用混合式應(yīng)用開(kāi)發(fā)模式，當(dāng)切換效果及動(dòng)畫(huà)變得復(fù)雜而精細(xì)時(shí)，這種差異會(huì)被放大，用戶(hù)體驗(yàn)不佳。因此，為了最大程度的保證用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量，本文設(shè)計(jì)的基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)終端開(kāi)發(fā)將采用原生應(yīng)用開(kāi)發(fā)模式，并且原生應(yīng)用結(jié)合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基于Json的界面模塊化可以極大的降低終端界面的開(kāi)發(fā)維護(hù)成本。

針對(duì)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的行業(yè)需求，首先對(duì)系統(tǒng)終端界面進(jìn)行了抽象，以皇庭世紀(jì)項(xiàng)目為例，終端界面抽象后的結(jié)果如圖4所示：

圖4　終端界面抽象結(jié)構(gòu)圖

可以將所有的界面抽象為樹(shù)狀層級(jí)結(jié)構(gòu)，從抽象結(jié)構(gòu)圖中可以看出，該系統(tǒng)終端界面擁有3個(gè)層級(jí)。經(jīng)過(guò)實(shí)際的項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)分析，只有極少數(shù)的項(xiàng)目存在四級(jí)頁(yè)面，并且四級(jí)頁(yè)面是所有項(xiàng)目界面樹(shù)的最大深度。因此，可以將商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的終端界面抽象為歡迎頁(yè)面、視頻播放頁(yè)面、音頻播放頁(yè)面、一級(jí)頁(yè)面、二級(jí)頁(yè)面、三級(jí)頁(yè)面和四級(jí)頁(yè)面這樣7類(lèi)界面。

我們?yōu)槊款?lèi)頁(yè)面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了不同的主題模板以供選擇，如果現(xiàn)有主題模板無(wú)法滿(mǎn)足新的個(gè)性化需求時(shí)，則進(jìn)行新的迭代設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，完成的新模板可被所有項(xiàng)目共享復(fù)用。終端應(yīng)用以View為單位進(jìn)行開(kāi)發(fā)，每個(gè)View代表某個(gè)主題模板的某類(lèi)頁(yè)面。應(yīng)用運(yùn)行時(shí)，每個(gè)View對(duì)應(yīng)單獨(dú)的Json文件，頁(yè)面素材、頁(yè)面文本內(nèi)容及頁(yè)面邏輯跳轉(zhuǎn)關(guān)系從該Json文件中解析獲取。因此，終端可以通過(guò)解析對(duì)應(yīng)的Json文件完成頁(yè)面的繪制，借助Json文件與頁(yè)面模板化實(shí)現(xiàn)了終端界面的模塊化。基于終端界面模塊化的個(gè)性化定制，無(wú)需編程，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的頁(yè)面配置，業(yè)務(wù)云端會(huì)自動(dòng)生成Json文件以供終端解析。

如前文所述，只需讓終端應(yīng)用擁有統(tǒng)一的可配置入口，用于從小前端獲取歡迎頁(yè)面的Json文件，通過(guò)解析該文件即可完成歡迎頁(yè)面的界面繪制，并且解析出該頁(yè)面可跳轉(zhuǎn)至的中英文功能頁(yè)面（一級(jí)頁(yè)面）的Json文件URL地址，以此類(lèi)推完成整個(gè)應(yīng)用界面層級(jí)的樹(shù)狀展開(kāi)。當(dāng)前頁(yè)面只能解析繪制下一級(jí)頁(yè)面，即父元素只包含子元素信息，跳轉(zhuǎn)鏈由上至下無(wú)法倒轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)用運(yùn)行中，需要使用一個(gè)頁(yè)面棧來(lái)維護(hù)頁(yè)面的回溯，以響應(yīng)用戶(hù)的返回或后退操作。

4.2 小前端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

小前端本著簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)原則，盡可能將所有的復(fù)雜計(jì)算、邏輯支持及數(shù)據(jù)庫(kù)操作移至業(yè)務(wù)云端實(shí)現(xiàn)。這樣做一方面可以利用業(yè)務(wù)云端強(qiáng)大的計(jì)算能力提升效率，另一方面可以降低小前端服務(wù)器配置的性能要求，并且方便實(shí)施與部署。因此，本文基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)小前端不使用數(shù)據(jù)庫(kù)，主要用作緩存服務(wù)器來(lái)使用。

小前端靜態(tài)資源文件服務(wù)器主要用于存儲(chǔ)支持VOD視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)的靜態(tài)文件及向下層終端提供資源下載服務(wù)。其靜態(tài)文件結(jié)構(gòu)主要包括Main文件、已轉(zhuǎn)碼的音頻文件、已轉(zhuǎn)碼的視頻文件3部分。其中Main文件夾包括main.json文件、resource_list.json文件及json文件夾和resource文件夾。main.json文件為終端入口json文件，終端啟動(dòng)時(shí)會(huì)通過(guò)配置好的地址獲取該文件完成歡迎頁(yè)面的繪制；resource_list.json文件用于資源業(yè)務(wù)云端絕對(duì)地址與小前端相對(duì)地址的映射；json文件夾用于存儲(chǔ)其他各級(jí)頁(yè)面的json文件；resource文件夾用于存儲(chǔ)終端需要的圖片資源及背景視頻或背景音頻資源。

此外，該服務(wù)器還要用于支撐小前端自身的更新及升級(jí)，已實(shí)現(xiàn)的小前端版本控制臺(tái)如圖5所示：

圖5　小前端版本控制臺(tái)截圖

從圖5中可以看出，小前端靜態(tài)資源版本控制包括Main版本控制、Music版本控制和Video版本控制3部分。將音頻及視頻單獨(dú)進(jìn)行版本控制緣于兩方面原因：第一，音頻、視頻文件較大，下載同步需要時(shí)間較長(zhǎng)；第二，音頻、視頻文件需要支持增量下載及更新，而Main文件中的Json文件采用直接替換的方式完成更新。具體的更新方式是小前端每隔1小時(shí)（時(shí)間間隔可配置）向業(yè)務(wù)云端云運(yùn)營(yíng)中心發(fā)送查詢(xún)更新及小前端升級(jí)請(qǐng)求，業(yè)務(wù)云端會(huì)返回Json格式的查詢(xún)結(jié)果，如果返回結(jié)果中的status code的值為201，則代表當(dāng)前小前端需要更新，然后從Json文件中解析相應(yīng)的下載地址完成對(duì)應(yīng)資源的下載。小前端需要保證更新操作的原子性，對(duì)于Main文件，json數(shù)據(jù)不增量，有更新時(shí)全部替換更新，需要更新時(shí)，新版本下載完成并校驗(yàn)正確后將原有文件刪除。圖片資源和背景視頻資源需要先按照名字和大小檢驗(yàn)本地資源的有效性，然后判定是否更新。對(duì)于視頻及音頻文件，增量下載的內(nèi)容下載完成并校驗(yàn)正確后才可并入原有版本。升級(jí)操作的原子性可以保證該系統(tǒng)在任一時(shí)刻均有可用版本用以向終端正常的提供服務(wù)。

小前端中轉(zhuǎn)服務(wù)器主要用于終端與業(yè)務(wù)云端的中轉(zhuǎn)服務(wù)，可以輔助實(shí)現(xiàn)終端的云升級(jí)并且將終端日志匯總上傳至云端。該服務(wù)器每隔5分鐘向云端查詢(xún)終端版本，若發(fā)現(xiàn)終端版本有更新，則將新的終端應(yīng)用安裝文件下載至本地，以供終端升級(jí)使用。并且小前端會(huì)從云端得到終端版本需求信息，該需求信息包含終端Mac地址及特定版本號(hào)，該文件用于特定終端的定制升級(jí)。終端請(qǐng)求升級(jí)時(shí)會(huì)攜帶自有版本號(hào)及Mac地址，如果查詢(xún)到該終端擁有特定版本號(hào)，則將其與終端自有版本號(hào)進(jìn)行比對(duì)，如果不相同則向終端返回升級(jí)信息；如果該終端沒(méi)有特定版本號(hào)，則將其自有版本號(hào)與當(dāng)前小前端最新的終端版本號(hào)進(jìn)行比對(duì)，如果不相同則向終端返回升級(jí)信息。具體的終端升級(jí)流程將在下一部分進(jìn)一步闡述。由于大多數(shù)終端無(wú)法連接互聯(lián)網(wǎng)，所以終端需要先將其狀態(tài)信息及日志通過(guò)狀態(tài)上傳模塊上傳至該中轉(zhuǎn)服務(wù)器，然后由中轉(zhuǎn)服務(wù)器匯總后上傳至云端。

小前端直播服務(wù)器主要用于對(duì)接廣電或電信提供的直播源，通過(guò)HLS協(xié)議規(guī)范為終端提供直播服務(wù)，此部分與傳統(tǒng)的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)差異不大。小前端本地管理中心主要用于實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的個(gè)性化定制需求及對(duì)接PMS酒店管理系統(tǒng)，便于終端提供客房點(diǎn)餐、一鍵退房等服務(wù)，并且可以擴(kuò)展終端的客房控制功能。

4.3 業(yè)務(wù)云端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)主要依托清鶴ClearTV VOD業(yè)務(wù)云實(shí)現(xiàn)，ClearTV VOD業(yè)務(wù)云是一種流媒體行業(yè)細(xì)分云，為商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)提供云計(jì)算及存儲(chǔ)等相關(guān)服務(wù)。

（1）云升級(jí)

由于終端數(shù)量龐大，并且分散在項(xiàng)目各地，因此對(duì)于終端版本的控制、管理及升級(jí)是一項(xiàng)十分重要的工作，并且這也是云運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)。基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端版本管控及云升級(jí)。

已實(shí)現(xiàn)的云升級(jí)控制臺(tái)如圖6所示：

圖6　云升級(jí)控制臺(tái)截圖

其主要功能如下：第一，通過(guò)云升級(jí)控制臺(tái)可以查看所有終端當(dāng)前版本情況，并且以餅圖及詳細(xì)列表的方式展示在控制臺(tái)中。第二，可以通過(guò)云升級(jí)控制臺(tái)上傳新版本的apk文件（以Android終端為例）至業(yè)務(wù)云端。第三，可以查看所有終端升級(jí)日志并且可以根據(jù)Mac地址設(shè)置終端定制升級(jí)版本號(hào)。第四，可以查看所有可用終端應(yīng)用版本并且對(duì)其進(jìn)行管理。

終端升級(jí)流程圖如圖7所示：

圖7　終端升級(jí)流程圖

終端在開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行升級(jí)檢測(cè)模塊，該模塊會(huì)構(gòu)造升級(jí)檢測(cè)地址，默認(rèn)即為小前端的中轉(zhuǎn)服務(wù)器。而后終端會(huì)通過(guò)HTTP GET方式向小前端發(fā)送查詢(xún)版本更新請(qǐng)求，請(qǐng)求中主要包含交互協(xié)議版本、項(xiàng)目標(biāo)識(shí)、實(shí)體類(lèi)型、終端標(biāo)識(shí)、當(dāng)前版本號(hào)等字段。小前端的返回信息為Json格式或帶有Redirect URL的重定向，Json消息主要包含status code、version、upgradeFileURL、errInfo4個(gè)字段，其中status code字段用于升級(jí)判斷。當(dāng)status code的值為200時(shí)，代表終端無(wú)需升級(jí)，則可忽略其他字段；當(dāng)status code的值為4XX時(shí)，代表無(wú)法升級(jí)，錯(cuò)誤信息會(huì)在errInfo字段中給出；當(dāng)status code的值為201時(shí)，代表需要更新，version字段為新的版本號(hào)，升級(jí)文件地址在upgradeFileURL列表里，可逐個(gè)進(jìn)行下載嘗試。

（2）云運(yùn)營(yíng)

如前文所述，該系統(tǒng)進(jìn)行了界面的模塊化，所以各個(gè)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，不再需要通過(guò)編碼方式為每個(gè)項(xiàng)目單獨(dú)編寫(xiě)頁(yè)面。而是通過(guò)統(tǒng)一的入口對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的頁(yè)面進(jìn)行配置，云端會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的Json文件，同步至小前端以供終端下載繪制。皇廷世際項(xiàng)目的歡迎頁(yè)面配置截圖如圖8所示：

圖8　頁(yè)面配置截圖

用戶(hù)只需要為該頁(yè)面設(shè)置素材即可。配置頁(yè)面左側(cè)的頁(yè)面樹(shù)對(duì)應(yīng)前文已經(jīng)闡述過(guò)的終端界面的樹(shù)形層級(jí)結(jié)構(gòu)，頁(yè)面的邏輯關(guān)聯(lián)會(huì)按照頁(yè)面樹(shù)的結(jié)構(gòu)填入生成的Json文件中。

采用這樣的云運(yùn)營(yíng)方式，云端需要解決對(duì)于Json文件的管理問(wèn)題。解決方案有以下3種：第一種，不使用數(shù)據(jù)庫(kù)，云端直接對(duì)生成的Json文件進(jìn)行存儲(chǔ)和管理；第二種，云端使用MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)Json文件進(jìn)行存儲(chǔ)及管理；第三種，云端使用MySQL來(lái)存儲(chǔ)分化后的Json數(shù)據(jù)，即用多張表來(lái)映射出一個(gè)較為復(fù)雜的嵌套的Json數(shù)據(jù)，需要時(shí)再合成Json文件。第一種方式雖然簡(jiǎn)單直接，但是修改困難，并且可靠性不高；第二種方式的欠缺主要在于MongoDB對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的精確性以及對(duì)事務(wù)等傳統(tǒng)的SQL型業(yè)務(wù)的支持方面。所以，本系統(tǒng)最終選擇第三種解決方案來(lái)支撐商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的云運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)。

對(duì)于項(xiàng)目部署之后的運(yùn)營(yíng)任務(wù)，主要集中在資源的管理及終端維護(hù)方面，采用這樣的運(yùn)營(yíng)方案，各個(gè)項(xiàng)目不再需要單獨(dú)進(jìn)行資源維護(hù)，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)云端入口上傳資源，并且通過(guò)圖5展示的版本控制臺(tái)發(fā)布新的版本即可，各個(gè)項(xiàng)目的小前端會(huì)定期到云端進(jìn)行同步。終端維護(hù)方面，通過(guò)云升級(jí)的方式可以遠(yuǎn)程完成對(duì)于各項(xiàng)目終端的升級(jí)維護(hù)工作。云運(yùn)營(yíng)的實(shí)現(xiàn)可以極大的節(jié)約人力成本開(kāi)銷(xiāo)并且可以提升運(yùn)營(yíng)效率。

（3）云運(yùn)維

商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的云運(yùn)維中心目的在于：通過(guò)對(duì)于各項(xiàng)既定指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)與分析，幫助運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)上線系統(tǒng)可能存在的問(wèn)題，并進(jìn)行可能的修復(fù)操作，增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性，保障產(chǎn)品的用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量；通過(guò)用戶(hù)行為數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，挖掘出提升產(chǎn)品價(jià)值的有用信息，幫助開(kāi)發(fā)人員完善系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及研發(fā)，提升產(chǎn)品的用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量。

通過(guò)分析實(shí)際項(xiàng)目的歷史工程維護(hù)記錄，并且結(jié)合商用VOD視頻點(diǎn)播的業(yè)務(wù)特征，我們將商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)與分析需求分為終端狀態(tài)信息、故障問(wèn)題信息、用戶(hù)行為信息3類(lèi)。3類(lèi)信息的具體統(tǒng)計(jì)分析需求如表2所示：

表2　商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)運(yùn)維統(tǒng)計(jì)分析需求

態(tài) 　沉默終端 　終端離線時(shí)長(zhǎng)排行啟動(dòng)頻率 　終端日啟動(dòng)次數(shù)排行故障問(wèn)題錯(cuò)誤事件總數(shù) 　當(dāng)日錯(cuò)誤事件總數(shù)及趨勢(shì)錯(cuò)誤事件類(lèi)別 　錯(cuò)誤事件類(lèi)別統(tǒng)計(jì)及日志錯(cuò)誤事件頻率 　錯(cuò)誤事件發(fā)生頻率排行錯(cuò)誤終端排行 　終端發(fā)生錯(cuò)誤事件次數(shù)排行用戶(hù)行為頁(yè)面瀏覽排行 　功能使用統(tǒng)計(jì)片源播放排行 　片源播放統(tǒng)計(jì)

其中終端狀態(tài)信息用于收集終端狀態(tài)，通過(guò)終端狀態(tài)趨勢(shì)可以分析出各版本系統(tǒng)的使用狀態(tài)；通過(guò)沉默終端分析，可以發(fā)現(xiàn)可能存在的用戶(hù)流失；通過(guò)終端日啟動(dòng)頻率可以及早發(fā)現(xiàn)由于終端故障導(dǎo)致的頻繁自動(dòng)重啟問(wèn)題。故障問(wèn)題的反饋可以用于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問(wèn)題及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)健康狀況，通過(guò)按日統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)誤事件總數(shù)趨勢(shì)分析，可以得知系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀況及健康程度；對(duì)于高頻錯(cuò)誤事件的統(tǒng)計(jì)，利于開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行系統(tǒng)修復(fù)；對(duì)于高頻錯(cuò)誤終端的統(tǒng)計(jì)，利于工程運(yùn)維人員進(jìn)行項(xiàng)目故障排查及修復(fù)。對(duì)于用戶(hù)行為的統(tǒng)計(jì)和分析，可以得知系統(tǒng)熱門(mén)功能以及熱門(mén)片源等信息，有助于系統(tǒng)功能的提升與改進(jìn)及內(nèi)容的推送。

所有未連接互聯(lián)網(wǎng)的終端通過(guò)狀態(tài)上傳模塊將各類(lèi)型信息按照約定的格式發(fā)送給小前端，小前端匯總之后上傳至云端。數(shù)據(jù)由云端處理之后將統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果返回給工程運(yùn)維及開(kāi)發(fā)人員。皇廷世際項(xiàng)目云運(yùn)維統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果截圖如圖9所示：

圖9　云運(yùn)維統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果截圖

5 應(yīng)用與測(cè)試

本文設(shè)計(jì)的基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用于司馬臺(tái)景區(qū)酒店項(xiàng)目，針對(duì)前文提出的該行業(yè)亟待解決的問(wèn)題，逐項(xiàng)對(duì)比了基于業(yè)務(wù)云的系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)的差別，對(duì)比結(jié)果如表3所示：

表3　系統(tǒng)對(duì)比結(jié)果

測(cè)試及終端性能測(cè)試3部分內(nèi)容。

5.1 系統(tǒng)功能性測(cè)試

系統(tǒng)功能性測(cè)試選用定性測(cè)試法，根據(jù)系統(tǒng)需求，提煉出了表4中的指標(biāo)，依托司馬臺(tái)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表4所示：

表4　系統(tǒng)功能性測(cè)試結(jié)果

可以看出，該系統(tǒng)可以滿(mǎn)足商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的行業(yè)需求，并且終端用戶(hù)體驗(yàn)良好。

5.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試

系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試主要采用與傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)對(duì)比的方式進(jìn)行，選擇活躍終端數(shù)量在100至110的兩類(lèi)系統(tǒng)作為測(cè)試樣本，連續(xù)15天統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)每日錯(cuò)誤總數(shù)的數(shù)量。測(cè)試結(jié)果如圖10所示：

圖10　系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果

通過(guò)圖10的結(jié)果可以看出，該系統(tǒng)的錯(cuò)誤事件發(fā)生數(shù)量基本與傳統(tǒng)商業(yè)VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)相近，并且還略?xún)?yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，故基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)穩(wěn)定性符合行業(yè)要求。

5.3 終端性能

以Android終端為例，本文通過(guò)CPU占用率及內(nèi)存占用率測(cè)試了終端性能，其結(jié)果如圖11所示：

圖11　終端性能測(cè)試結(jié)果

終端空閑狀態(tài)指除去資源使用測(cè)量軟件外不運(yùn)行其他任何軟件，通過(guò)對(duì)比空閑狀態(tài)及傳統(tǒng)商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)與基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)可以看出，新系統(tǒng)內(nèi)存占用率不高，CPU占用率略高可能和頻繁的Json解析有關(guān)。總體來(lái)說(shuō)，基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)終端穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)資源消耗率不高，符合行業(yè)要求。

6 總結(jié)

針對(duì)目前商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)、升級(jí)、運(yùn)維等方面存在的實(shí)際問(wèn)題，本文提出了一種基于業(yè)務(wù)云的商用VOD視頻點(diǎn)播系統(tǒng)解決方案，并且進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。實(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用測(cè)試表明，該方案可以很好的降低項(xiàng)目部署成本及運(yùn)營(yíng)成本，極大的節(jié)約人力資源開(kāi)銷(xiāo)。性能測(cè)試表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定性良好，終端運(yùn)行流暢，性能符合行業(yè)要求，并且能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的云運(yùn)營(yíng)、云升級(jí)及云運(yùn)維。

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Design of Commercial VOD System Based on Industry-specific Cloud

Shen Chen, Ye Dejian
(Software School, Fudan University, Shanghai Fudan University, Shanghai 201203, China)

Abstract:With the popularity and development of commercial VOD(video on demand ) system, the traditional commercial VOD system based on “client-server” mode has many problems in operation, upgrade, management and maintenance. Therefore, a new solution to commercial VOD system based on Industry-specific cloud is proposed in order to solve these problems and the system has been implemented. The feasibility of the solution and the performance of the system has been tested by actual project testing and performance analysis. The experimental results show that the system can solve the problems of the traditional system and meet industrystandards.

Key words:Commercial Video on Demand System; Industry-specific Cloud; Loud-operation; Cloud-upgrade; Cloud-maintenance

收稿日期：（2015.12.14）

作者簡(jiǎn)介：申 晨（1991-），男，復(fù)旦大學(xué)軟件學(xué)院，復(fù)旦大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息安全審計(jì)與監(jiān)控教育部工程研究中心，碩士研究生，研究方向：網(wǎng)絡(luò)多媒

基金項(xiàng)目：工信部電子發(fā)展基金

文章編號(hào)：1007-757X(2016)02-0014-06

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A