LINUX下高性能流媒體服務(wù)器的設(shè)計和實現(xiàn)

1、浙江大學(xué)碩:學(xué)位論文 浙江大學(xué) 碩士學(xué)位論文 Linux下高性能流媒體服務(wù)器的設(shè)計和實現(xiàn) 姓名：周鑒剛 申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：計算機應(yīng)用技術(shù) 指導(dǎo)教師：陳奇 20060501Y 877194摘要隨著互連網(wǎng)的飛速發(fā)展，視頻點播、IPTV等流媒體應(yīng)用發(fā)展迅速，迫切需 要一個高性能可擴展的流媒體服務(wù)器來支撐業(yè)務(wù)的開展。本文首先介紹了流媒體 技術(shù)的背景、發(fā)展和現(xiàn)狀，分析了當(dāng)前的一些流媒體產(chǎn)品的特點，討論了幵放的 流媒體標(biāo)準(zhǔn)ISMA規(guī)范及其相關(guān)內(nèi)容。然后在此基礎(chǔ)上提出了一個基于Linux平 臺的，采取異步事件驅(qū)動框架，遵循開放標(biāo)準(zhǔn)的，高性能、可擴展的流媒體服務(wù) 器。本文詳細(xì)介紹了此流媒體服務(wù)器設(shè)計和

2、實現(xiàn)：流媒體服務(wù)器基于Linux平臺，采取模塊化的思想進(jìn)行設(shè)計。系統(tǒng)各模塊運 行在一個基于異歩事件驅(qū)動的系統(tǒng)運行框架之上?？蚣芪〕Ｓ玫木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)框架 的經(jīng)驗，針對高網(wǎng)絡(luò)10、髙磁盤10的特點，運用Linux 2.6內(nèi)核的最新特性進(jìn) 行優(yōu)化，提供統(tǒng)一的事件的登記和回調(diào)接口，并屏蔽了線程互斥的復(fù)雜性。通過 對磁盤10讀寫技術(shù)的分析，結(jié)合異步事件驅(qū)動的框架，設(shè)計了異步文件讀取 Buffer層，實現(xiàn)髙效的流媒體數(shù)據(jù)源模塊，流媒體服務(wù)器通過異步事件接收并處 理客戶端的流媒體交互命令，從數(shù)據(jù)源中獲取媒體數(shù)據(jù)，通過異步事件驅(qū)動框架 發(fā)送給客戶端。流媒體服務(wù)器支持基于RTSP重定向的應(yīng)用層集群部署，通過分層結(jié)

3、構(gòu)將服 務(wù)節(jié)點分散到網(wǎng)絡(luò)邊緣，使用虛擬文件層來優(yōu)化集群的媒體數(shù)據(jù)存儲，根據(jù)集群 中的媒體數(shù)據(jù)分布以及節(jié)點負(fù)荷等應(yīng)用層信息進(jìn)行制定集群調(diào)度策略，提髙集群 的性能和性價比。關(guān)鍵字：流媒體服務(wù)器、Lhiux、異步10、事件驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)框架、應(yīng)用層集群。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractAlong with the rapid evolution of the internet, streaming media service such as video-on-demand and IPTV becomes more and more popular so we need a

4、high performance and flexible streaming server to support these services. This paper first introduces the background，evolution and the present of the streaming technology, and analysis some streaming media product and the open streaming media specification, ISMA, Base on these information, we planne

5、d an high performance and flexible streaming server which follows open standard, it is developed under Linux and powered by an asynchronous event driven framework. The rest of this paper introduces its design and implementation details.The streaming server is developed under Linux using modularizati

6、on idea. All modules are running on an asynchronous event driven service runtime framework. Base on some common network service framework, our framework is optimized for the high network 10 and high disk 10, using the newest feature from Linux 2.6 kernel It provides a uniform interface for registeri

7、ng event and handling the asynchronous event callback, and shields the complexity of thread exclusive. By analysis the technology of disk reading and writing, and combining with the asynchronous event driven framework, we design an asynchronous file buffer layer, Base on it we implement an efficient

8、 streaming data source module. Our streaming server receives and handles the clients interactive commands using asynchronous mechanism, then gets media data from data source and sends it to the client using the asynchronous framework.This streaming server supports cluster deploy. We design an applic

9、ation layer cluster using RTSP redirect technology. The cluster can be divides into layers and the nodes can be scattered to the edge of network. We design a virtual file layer to improving the storage of media data among the cluster，and implement an efficient cluster schedule policy using the appli

10、cation level information, such as media file distribution and load of the nodes and other information. With these technologies, we can build a high performance streaming server cluster with better performance price ratio,Keyword : Streaming Server, Linux, Asynchronous 10 Event driven, NetworkService

11、 Framework, application layer cluster.1.前言隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，人們對網(wǎng)絡(luò)資訊的要求越來越髙，除了傳統(tǒng)的文字和圖 象的信息外，人們還希望獲取音頻和視頻等多媒體信息。由于音視頻等多媒體數(shù) 據(jù)的數(shù)據(jù)量非常龐大，如果使用傳統(tǒng)的 等下載方式下載到本地，則需要較 長的時間，而且有些多媒體應(yīng)用如電視直播、網(wǎng)絡(luò)可視會議等，更希望延遲能夠 越少越好，因此為了縮短傳輸時間，提升用戶觀看網(wǎng)絡(luò)媒體的體驗，流媒體技術(shù) 便應(yīng)運而生。流媒體是指在網(wǎng)絡(luò)中使用流式技術(shù)傳輸?shù)倪B續(xù)的時基媒體數(shù)據(jù)，如音頻、視 頻或多媒體數(shù)據(jù)。流媒體技術(shù)在廣義上是指使音頻和視頻形成穩(wěn)定而連續(xù)的傳輸 流和回放流的

12、一系列技術(shù)、方法和協(xié)議的總稱狹義上，是指相對于傳統(tǒng)的“下 載一回放”的一種新的從Internet上獲得音頻和視頻等流媒體數(shù)據(jù)的方式，這種 方式支持多媒體數(shù)據(jù)流的實時傳輸和實時播放。流媒體系統(tǒng)包括音/視頻源的編 5馬/解碼、存儲、流媒體服務(wù)器、媒體流傳輸網(wǎng)絡(luò)、用戶端播放器等多部分組成。 因此上述各個方面的進(jìn)展，如更髙效的編碼壓縮方式，更快的編解碼速度，更大 的網(wǎng)絡(luò)帶寬等，都不斷的促進(jìn)流媒體應(yīng)用的發(fā)展。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時代的到來，電信、廣電、移動、聯(lián)通等寬帶業(yè)務(wù)提供商 面對激烈的競爭，大力開發(fā)基于寬帶網(wǎng)絡(luò)的增值業(yè)務(wù)，流媒體服務(wù)就是其中一個 重要的突破口，目前流媒體技術(shù)的主要應(yīng)用包括： 遠(yuǎn)程教宵。利

13、用流媒體技術(shù)從網(wǎng)絡(luò)上傳輸多媒體教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以足不出戶就可 以盡情學(xué)習(xí)，而且還可以按照自己的需要選擇不同的教學(xué)內(nèi)容。 寬帶視頻點播。利用流媒體技術(shù)在寬帶網(wǎng)絡(luò)上點播電影或者電視節(jié)目，具有良好的互動 性，滿足人們的娛樂需要 互聯(lián)網(wǎng)直播。利用流媒體技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)直播重大的體育比賽、重大慶典.讓更多的用戶可以實時進(jìn)行觀賞。 視頻通信和視頻會議。利用流媒體技術(shù)的實時性進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，使人們的溝通更加緊密。 隨著3G時代的逐漸到來，移動流媒體技術(shù)也逐漸成熟，手機終端的技術(shù)也 在發(fā)展，手機上電視點播，手機上的現(xiàn)場直播，視頻廣告，視頻短信等業(yè)務(wù)也將 進(jìn)入實用階段。1.2.高性能流媒體服務(wù)器的需求在流媒體服

14、務(wù)系統(tǒng)中，流媒體服務(wù)器是一個重要的組成部分。流媒體服務(wù)器 的穩(wěn)定性、性能、并發(fā)能力，以及可伸縮性、可擴展性等因素，是影響整個流媒 體服務(wù)能夠大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。流媒體服務(wù)器在整個流媒體服務(wù)系統(tǒng)中處于中心位置，其他的組件都與流媒 體服務(wù)器部件進(jìn)行交互。流媒體服務(wù)器發(fā)送的媒體數(shù)據(jù)從編碼壓縮部件壓縮出來 的媒體文件中獲取，流媒體服務(wù)器雖然不用關(guān)系具體的編碼算法，但不同的編碼 方式下，媒體文件的文件格式、元數(shù)據(jù)格式，以及對外發(fā)送的數(shù)據(jù)包格式都有差 異。流媒體服務(wù)器一般都同時服務(wù)很多的客戶端，因此多用戶并發(fā)處理能力直接 影響客戶端的播放效果，也是直接影響系統(tǒng)的性價比，決定其能否達(dá)到大規(guī)模應(yīng) 用的需求。

15、同時，媒體服務(wù)器還需要進(jìn)行用戶的認(rèn)證、授權(quán)、計費，以及服務(wù)情 況查詢和在線用戶管理，而不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用的認(rèn)證計費等方式是不一樣的，需要 流媒體服務(wù)器能夠靈活配置。這些都構(gòu)成了流媒體服務(wù)器開發(fā)的復(fù)雜性。浙江人學(xué)映_丨:學(xué)位論文浙江人學(xué)映_丨:學(xué)位論文因此，幵發(fā)流媒體服務(wù)器時，有很多問題需要注意。首先，要選擇流媒體服 務(wù)器所使用的流媒體協(xié)議，為了便于和其他系統(tǒng)進(jìn)行對接互操作，最好是選擇遵 循一個開放的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得各種符合規(guī)范的壓縮軟件、視頻采集壓縮卡硬件、 播放器、機頂盒終端設(shè)備等，能夠與我們的流媒體服務(wù)器相互協(xié)作。其次，流媒 體服務(wù)器要具備良好的性能，盡可能支持更多的并發(fā)用戶穩(wěn)定播放，因此需要針

16、 對流媒體高網(wǎng)絡(luò)10高磁盤10的特點選擇合適的系統(tǒng)運行框架,并且利用操作系 統(tǒng)本身的特性進(jìn)行優(yōu)化。再次，系統(tǒng)要具有良好的模塊化特性，能夠在支持標(biāo)準(zhǔn) 協(xié)議的同時，支持?jǐn)U展的流媒體協(xié)議，使特定的客戶端能夠提升播放效果。同時, 流媒體服務(wù)器也可以通過加載不同的模塊，支持不同的流媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)的需要， 方便的改用不同的認(rèn)證和授權(quán)方式，與不同的后臺管理系統(tǒng)進(jìn)行配合。最后，流 媒體服務(wù)器還需要進(jìn)行集群部署，設(shè)計對應(yīng)的文件存儲策略和集群調(diào)度策略。本文的主要工作，是基于Linux平臺，設(shè)計并開發(fā)了一個髙性能的流媒體服 務(wù)器以及相應(yīng)的應(yīng)用層集群部署方案，以適應(yīng)大規(guī)模流媒體應(yīng)用的需要。此流媒體服務(wù)器的設(shè)計和開發(fā)工作

17、，首先是高磁盤IO和高網(wǎng)絡(luò)10的特點， 設(shè)計出一套基于事件驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運行框架，并且應(yīng)用Linux 2.6內(nèi)核的最新 特性進(jìn)行優(yōu)化，高效的運行框架奠定了流媒體服務(wù)器效率的基礎(chǔ)。然后在此運行 框架之上，使用面向?qū)ο蟆⒛K化的方式來設(shè)計流媒體服務(wù)器。整個流媒體服務(wù) 器主要由業(yè)務(wù)處理模塊、流媒體Session處理模塊、流媒體協(xié)議交互命令處理模 塊、流媒體數(shù)據(jù)源模塊等模塊組成。根據(jù)需要還可以動態(tài)加載其他擴展模塊擴展 功能。為了支持大規(guī)模的部署，還提出了基于RTSP重定向的應(yīng)用層集群方案， 并且通過虛擬目錄來屏蔽本地磁盤緩存和遠(yuǎn)程共享中心存儲，根據(jù)集群中的文件 分布情況及其他負(fù)載等應(yīng)用層信息進(jìn)行集群調(diào)

18、度。 本文的主要創(chuàng)新點包括下列方面：基于事件驅(qū)動的方式進(jìn)行設(shè)計，避免了系統(tǒng)阻塞或大量線程帶來的幵銷，是系統(tǒng)運行高效的基礎(chǔ)。 基于Linux 2.6內(nèi)核的最新特性進(jìn)行優(yōu)化，高效實現(xiàn)系統(tǒng)運行框架。 基于髙度模塊化的設(shè)計，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，支持動態(tài)模塊加載方式的功能增強和模塊升級 基于異步事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)訪問方式，結(jié)合應(yīng)用層緩存和優(yōu)化，提高磁盤 10的總并發(fā)能力在傳統(tǒng)流媒體數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)上，增加RUDP、SCTP等協(xié)議的增強，對流媒體數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行優(yōu)化. 提出一套應(yīng)用層的流媒體集群方案，并對集群內(nèi)的媒體數(shù)據(jù)存儲和傳輸 進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)文件分布等應(yīng)用層信息進(jìn)行有針對性的集群調(diào)度。浙江大學(xué)碩:學(xué)位論文浙江大學(xué)碩

19、:學(xué)位論文 本論文的主要內(nèi)容，是描述了 Linux平臺下，基于異步事件驅(qū)動的，高性能 可擴展的流媒體服務(wù)器的設(shè)計和實現(xiàn)過程。論文分為八章，第一章簡單介紹了流媒體的背景以及流媒體服務(wù)器的開發(fā)目 標(biāo)。第二章介紹了流媒體的相關(guān)技術(shù)，主要流媒體產(chǎn)品，以及開發(fā)的流媒體標(biāo)準(zhǔn)。 第三章討論了高性能流媒體服務(wù)器的整體設(shè)計，系統(tǒng)的各個模塊的概述。第四章 討論了異步事件驅(qū)動的運行框架的設(shè)計和實現(xiàn)，描述了框架的接口以及如何利用 Linux 2.6內(nèi)核最新特性進(jìn)行優(yōu)化第五章和第六章分別就流媒體服務(wù)器中的數(shù) 據(jù)源管理模塊和流媒體用戶交互和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計和實現(xiàn)的討論。第 七章討論了流媒體服務(wù)器的集群部署方案。最

20、后第八章對本論文進(jìn)行總結(jié)，并就 流媒體技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行展望。2.流媒體技術(shù)、產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)2.1.流媒體技術(shù)和主要產(chǎn)品1995年，第一個互聯(lián)網(wǎng)流媒體播放器推出，流媒體技術(shù)幵始得到發(fā)展。早期 的互聯(lián)網(wǎng)速度不高，帶寬也不穩(wěn)定，音視頻編碼的效果也較差為了提高播放效 果，各大廠商都各出奇謀，不斷涌現(xiàn)出各種新的技術(shù)。早期的流媒體由于網(wǎng)絡(luò)帶 寬所限，主要以音頻為主，如RealRadio所提供的網(wǎng)上電臺業(yè)務(wù)。直到1999年, 才出現(xiàn)很小的窗口的視頻流媒體。到了 2000年，隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，多媒體 壓縮技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)展，個人電腦的運算能力的提高，流媒體技術(shù)在短短一年內(nèi)得 到飛躍發(fā)展，Real Network、

21、Microsoft、Apple等公司幾乎同時推出他們的寬帶 流媒體的解決方案，分別提供從采集到編碼，發(fā)布和終端播放的整套工具。Real公司的流媒體產(chǎn)品Real Network公司3是老牌的流媒體技術(shù)提供商，最早提供Real Audio格式 的音頻流媒體，開創(chuàng)了互聯(lián)網(wǎng)流媒體廣播的先河。后來又并購了 Xine公司，整 合提供音視頻流媒體服務(wù)。發(fā)展到今天，Real公司提供了從制作端、服務(wù)器端到 客戶端的全套產(chǎn)品，在很廣的范圍內(nèi)以很快的連接速度提供較好的多媒體效果， 并具有較好的系統(tǒng)管理和可伸縮能力.Real公司Real Media格式包括Real Audio, Real Video和Real Fla

22、sh格式。Real公司的媒體采用Real的專用算法，具有較高 的壓縮比，在網(wǎng)絡(luò)傳輸上面，能夠根據(jù)用戶的網(wǎng)絡(luò)連接速率選擇最佳壓縮比率的 Real文件即所謂的Sure Stream技術(shù)。Real公司產(chǎn)品最大的特點是壓縮比高，以較小帶寬提供較高的質(zhì)量，因此在 早期網(wǎng)絡(luò)帶寬較低時占有很有利的優(yōu)勢，形成一個穩(wěn)定的用戶群。微軟公司的流媒體產(chǎn)品微軟公司的流媒體產(chǎn)品是其Windows Media產(chǎn)品2,同樣提供從媒體編碼制 作到媒體服務(wù)器和媒體播放器，以及DRM版權(quán)保護(hù)等完整的流媒體解決方案。Windows Media使用的音視頻壓縮方式在MPEG-4的早期草案上，進(jìn)行了大量的 修改和優(yōu)化,發(fā)展到最新的WMV

23、9時,壓縮效率有了很大的提髙,其編碼的Codec 被標(biāo)準(zhǔn)化為 VC1,并被確定為 SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers)的標(biāo)準(zhǔn)。流傳輸協(xié)議早期使用MMS協(xié)議，后來增加了 、RTSP 協(xié)議的支持，但微軟對這些協(xié)議進(jìn)行了大量不公幵的修改，不能夠與其他客戶端 兼容和互連互通。微軟公司的流媒體產(chǎn)品的憑借其操作系統(tǒng)的壟斷優(yōu)勢得到很大的發(fā)展，并且 其產(chǎn)品和操作系統(tǒng)結(jié)合度髙，操作簡易保持移植。另外，除了與標(biāo)準(zhǔn)的不兼容外， Window Media產(chǎn)品只能用于微軟視窗平臺，不能用于其他平臺。蘋果公司的流媒體產(chǎn)品Apple公司在多媒體

24、領(lǐng)域有著業(yè)界領(lǐng)先的地位。Apple公司在1991年開始發(fā) 布QuickTinwl是數(shù)字媒體領(lǐng)域事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，QuickTime不僅僅是一個媒 體播放器，它還制定了文件格式的定義，既提供媒體制作的完美平臺，同時又是 一個多合一的應(yīng)用程序套裝。這些應(yīng)用程序協(xié)同工作，為業(yè)界提供了第一個完整 的、基于標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字媒體發(fā)布系統(tǒng)。當(dāng)前很多電影公司的預(yù)告片，以及FOX, BBC等實況轉(zhuǎn)播，都是通過QuickTime技術(shù)來完成的。Apple公司還將其流服務(wù) 器產(chǎn)品 QuickTime Streaming Server 產(chǎn)品開放源代碼成為 Darwin Streaming Server 項目并移植到多個平臺上

25、，Darnin Streaming Server的很多特性都成為了流媒體 界的工業(yè)事實標(biāo)準(zhǔn)，其中的媒體存儲格式20、Hint Track格式已經(jīng)被ISO, ISMA 等標(biāo)準(zhǔn)組織采納成為正式標(biāo)準(zhǔn)。蘋果公司是一家充滿創(chuàng)造力的公司，在公幵其所使用的技術(shù)的同時，憑借其 優(yōu)秀的設(shè)計和創(chuàng)意領(lǐng)導(dǎo)多媒體領(lǐng)域，其ipod、itune等產(chǎn)品都是其中杰出的典范。On2公司的VP技術(shù)及流媒體產(chǎn)品On2科技公司4是一家面向互聯(lián)網(wǎng)、視頻點播、衛(wèi)星和無線應(yīng)用的視頻圖像 壓縮技術(shù)的開發(fā)商。在視頻壓縮方面有十多年的技術(shù)積累，所開發(fā)的全幀速、全 屏幕視頻圖像壓縮技術(shù)TrueMotionVP系列編解碼器（Codec)，是業(yè)界領(lǐng)先的

26、視 頻壓縮技術(shù)，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)是第七代VP 7 了，提供了比Window Media 9,RealVideo 10、H264等更好的圖像質(zhì)量和更快捷的編解碼速度。On2提供了 TrueCast7客戶端和服務(wù)器軟件，可以應(yīng)用于流媒體的應(yīng)用中。另外On2的編解 碼軟件還提供VxWorks、Symbian等環(huán)境的版本，并且能運行在德州儀器、ADI等公司的芯片上。雖然Oii2在編解碼以及嵌入式此界中享譽盛名，得到了 Sony、Intel、美商藝 電等公司的使用但其在普通互聯(lián)網(wǎng)用戶中知名度并不高。后來On2與 MicroMedia公司合作，將On2的VP技術(shù)應(yīng)用到Flash的Video播放技術(shù)中，因 此

27、也在互聯(lián)網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。2.2.開放的流媒體標(biāo)準(zhǔn)的需要上述提到的各個商業(yè)公司的流媒體技術(shù)都非常優(yōu)秀各有長處，但他們共同的 最大的問題，就是不能互連互通。而且除了蘋果公司的部分產(chǎn)品外，他們大部分 產(chǎn)品的整個流媒體的編碼和傳輸?shù)募夹g(shù)都是不公開的，更加不可能通過中間轉(zhuǎn)換 組件連接起來。這樣幾個大公司的產(chǎn)品之間形成了非常激烈的競爭。同時，其他一些公司如果釆取這些大公司的技術(shù)，最多也只能在他們所提供 的SDK基礎(chǔ)上，做有限的一些控制和二次開發(fā)、系統(tǒng)集成等，這樣開發(fā)出來的 產(chǎn)品根本無法與這些大公司進(jìn)行競爭。一般公司也很難投入大量的人力物力重新 開發(fā)一個新的壓縮標(biāo)準(zhǔn)和傳輸技術(shù)，因此一般的公司往往考慮使用開

28、放的技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)。這樣只需要在某一個環(huán)節(jié)做足夠深入和功能強大，同時能夠與其他符合相同 開放標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)進(jìn)行對接，通過相互協(xié)作共同提供流媒體服務(wù)，從而能夠在市場 中占有立足之地。流媒體服務(wù)運營商也希望采取開放的流媒體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因為流媒體服務(wù)器運 營商也不愿意釆取一種封閉的技術(shù)，因為一旦選定了某種技術(shù)，就只能由某家廠 商單獨來提供所有解決方案，不能引入其他廠商形成競爭，整個系統(tǒng)都要受制于 人，形成很大的風(fēng)險。如果使用幵放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，整個系統(tǒng)就能夠由多家廠商來 合作完成，廠商之間可以競爭，同時更換不同的廠商的時候，整個系統(tǒng)也不需要 全部推倒重來。另外一些如IBM、Cisco等廠商，他們雖然不直接提供流媒

29、體產(chǎn)品，但他們 也積極推進(jìn)幵發(fā)的流媒體協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的制定，以便使流媒體產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，從而帶動他們服務(wù)器、路由器等硬件產(chǎn)品以及軟件開發(fā)產(chǎn)品、軟件服務(wù)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 基于上述的理由，雖然訂立一個標(biāo)準(zhǔn)本身也是困難重重，因為需要平衡各方 的利益，但最終不少公司聯(lián)合起來，組成了一個聯(lián)盟ISMA,制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)出o因此，我們的流媒體服務(wù)器也是基于開放的標(biāo)準(zhǔn)來開發(fā)，并且以流媒體服務(wù) 的系統(tǒng)的性能、可擴展性以及大規(guī)模集群部署能力作為系統(tǒng)的閃光點，并能夠和 其他系統(tǒng)進(jìn)行互連互通相互協(xié)作，共同提供流媒體服務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)簡介ISMA標(biāo)準(zhǔn)簡介ISMA,全稱互聯(lián)網(wǎng)流媒體聯(lián)盟5,是在2000年12月由Apple、Cisco, K

30、asenna、Philips和Sun五家公司聯(lián)合成立，發(fā)展到現(xiàn)在正式成員已經(jīng)達(dá)到30 多家，包括Cisco、IBM、Sony、NEC,飛利浦、日立、杜比、SIGMA和以色列 阿貝斯公司等，但微軟和RealNetwork公司不在其中。ISMA聯(lián)盥的宗旨，是推 動開發(fā)與使用IP端到端的流媒體解決方案的國際開放性標(biāo)準(zhǔn)的制定，將現(xiàn)有的 MPEG-4等技術(shù)盡快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，同時提高相互之間的兼容性，共同推動流媒體 服務(wù)的發(fā)展。根據(jù)ISMA的設(shè)想，用戶僅下載一個插件，就可以使用不同公司的 播放器欣賞網(wǎng)絡(luò)音頻與視頻，而且使用范圍不局限于PC機，還包括各種掌上無 線設(shè)備，如PDA、手機等。ISMA規(guī)范的目標(biāo)，是

31、減少系統(tǒng)之間的不兼容性ISMA并沒有從頭丌始制 定各個規(guī)范，而是選取現(xiàn)有的開放的規(guī)范，將其標(biāo)準(zhǔn)化，以使這些規(guī)范更便于實 現(xiàn)，使各個公司的產(chǎn)品真正實現(xiàn)互連互通。ISMA標(biāo)準(zhǔn)流媒體系統(tǒng)框架包括一個 流媒體服務(wù)器、一個IP網(wǎng)絡(luò)、一個流媒體播放客戶端，媒體數(shù)據(jù)通過IP網(wǎng)絡(luò)上 點播或者廣播的方式從流媒體服務(wù)器發(fā)送到客戶端。ISMA的規(guī)范的內(nèi)容主要包 括下列方面：媒體格式、媒體傳輸方式、媒體傳輸控制、媒體的描述發(fā)布和媒體 的存儲.ISMA在2001年8月發(fā)布了 ISMA 1.0的版本6,使用MPEG4標(biāo)準(zhǔn)作為媒 體編碼格式，RTP協(xié)議以及具體的MPEG-4payload格式作為媒體傳輸方式，使用RTSP協(xié)

32、議作為媒體傳輸控制的規(guī)范，使用SDP協(xié)議作為媒體的描述發(fā)布規(guī) 范，使用MP4文件格式作為媒體的存儲格式。ISMA規(guī)范通過不同的profile來定義系統(tǒng)所需支持的功能,ISMA 1.0中定義 了兩個Profile: Profile 0和Profile 1,前者最高碼流64K bps,是為了無線網(wǎng)絡(luò)及 帶寬較窄的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)備的，可以適用于手機、PDA等掌上無線設(shè)備；后者最高碼 流是1.5Mbps,是為了寬帶設(shè)計的，可以應(yīng)用于機頂盒以及PC機。Profile 1是 Profile 0的超集，所有逋循ISMA 1.0標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品必須支持Profile 0,但可以選擇 是否支持Profile 1。ISMA在2

33、005年4月發(fā)布了 ISMA2.0的規(guī)范版本7。在ISMA2.0中，最大 的變化就是在媒體格式上，釆用了 H264的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)和HE-AAC的音頻壓縮 標(biāo)準(zhǔn)。ISMA2.0中并沒有修改ISMA 1.0所定義的profile的內(nèi)容，而是另外定義 了三個新的 Profile: Profile 2、Profile 3、Profile 4。在 ISMA 1.0 中，Profile 1 是 Profile 0 的超集，但在 ISMA 2.0 中，Profile 2 和 Profile 3、Profile 4 之間是相互 有交集的。整個ISMA規(guī)范的主要內(nèi)容如下圖所示：浙江大學(xué)碩:學(xué)位論文浙江大學(xué)碩:學(xué)

34、位論文 一媒體編碼格式總碼流視頻參數(shù)版本 音頻參數(shù) AACL2 Stereo, 48kHzMPEG-4 SPL1 64KbpsAACU i； Stereo，, 48輔專：懸：MPEG-4 _ ： 1.5Mbps 1 -STHJE-AACLf Stereo, 48kHzAVC Base/MatrtLl2 1MbpsAACL4HE-AAC 5.1,48kH2AVC MainL3 3MbpsAACL4HE-AAC 5.1,48kHzAVC HighL4 15Mbps64Kbps1.5Mbps1.2Mbps3.7Mbps15Mbps2.0 -媒體存儲-廠.媒體傳輸控制和描述- Payioad Farn

35、ateSDP RTSP| ：； .RXP K v|UDPTCPIPAVC File FotmatWFlilpmatISO Base Media FF ISMA音視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)多媒體信息主要包括音頻、視頻和文本等格式數(shù)據(jù)，其中音視頻的數(shù)據(jù)量非 常龐大，無論傳輸和存儲都耗費龐大的空間和網(wǎng)絡(luò)帶寬。因此各種多媒體數(shù)據(jù)壓 縮思想和技術(shù)應(yīng)運而生，通過各種有損壓縮手段，在盡可能減少對實際視覺聽覺 效果的前提下，追求最大限度的壓縮比。由于多媒體編碼和解碼是一個非常耗費CPU資源的過程，因此編解碼規(guī)范 制定之后，一般就不再更改。媒體文件伍縮之后，如果要轉(zhuǎn)換成其他編解碼格式 的文件，不但需要消耗很多CPU資源，而且

36、圖像的質(zhì)量會損失很大。1SMA規(guī)范所使用的音視頻標(biāo)準(zhǔn)是MPEG標(biāo)準(zhǔn)。MPEG是動態(tài)圖像專家組 (Motion Picture Expert Group)的縮寫10,這個專家組始建于1988年，專門負(fù)責(zé)建立視頻和音頻標(biāo)準(zhǔn)，其成員均為視頻、音頻及系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)專家，由于他 們所制定丨SO/IEC 11172 (即MPEG-丨）標(biāo)準(zhǔn)獲得巨大成功而揚名世界。為了適 應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境的要求,他們隨后繼續(xù)推出MPEG-2、MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，而MPEG-7、 MPEG-21等標(biāo)準(zhǔn)也在制定中。MPEG-1制定于992年11,正式名稱為ISO/IEC 11172,此標(biāo)準(zhǔn)為工業(yè)級 標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計，可適用于不同帶寬的設(shè)備

37、。它可針對SIF標(biāo)準(zhǔn)分辨率（對于NTSC 制為352x 240；對于PAL制為352488)的圖像進(jìn)行壓縮，傳輸速率為1.5M bps, 最高可達(dá)4M bps到5M bps,每秒播放30幀,具有CD音質(zhì),質(zhì)量級別基本與VHS 相當(dāng)。我們常用的VCD、MP3等，都使用了 MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。MPEG-2制定于1994年12, JE式名稱為ISO/IEC 13818.此標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計目 標(biāo)是高級工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖像質(zhì)量以及更髙的傳輸率。MPEG-2所能提供的傳輸率在 3M bps到15M bps之間，其在NTSC制式下的分辨率可達(dá)720486，MPEG-2 能夠提供廣播級的視像和CD級的音質(zhì)。除了做為D

38、VD的指定標(biāo)準(zhǔn)外，MPEG-2 還可用于為廣播、有線電視網(wǎng)、電纜網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星直播等提供廣播級的數(shù)字視頻。 由于MPEG-2的巨大成功，原定計劃的MPEG-3標(biāo)準(zhǔn)夭折了。雖然MPEG-1和MPEG-2的應(yīng)用獲得巨大成功，但由于其壓縮比不高，在有 限互聯(lián)網(wǎng)帶寬下圖像質(zhì)量較差，因此在流媒體系統(tǒng)領(lǐng)域中應(yīng)用的效果不佳。為此 MPEG組織制定了 MPEG4標(biāo)準(zhǔn)13, MPEG-4中引入了一些新的視頻壓縮技術(shù) 14,如全局運動補償，四分之一運動補償?shù)雀鞣N算法，使得整個壓縮比大大提 高。另外，MPEG4中還加入了 2D圖像、不規(guī)則圖像、3D圖像等視頻對象，并 且提供BIFS信息來表示這些視頻對象之間的關(guān)系，形

39、成非常靈活的應(yīng)用模式.AVC (Advanced Video Coding)實際是 MPEG-4 標(biāo)準(zhǔn)的第 10 部分16,而通 常說的MPEG4視頻實際是指MPEG4的第2部分。AVC又稱H.264 (H264實 際是1TU-T組織所指定的名稱，很多視頻標(biāo)準(zhǔn)都是由ITU-T VCEG組織和 ISO/IEC MPEG共同幵發(fā)的,其中MPEG-1對應(yīng)于H.261,MPEG-2對應(yīng)于H.262, MPEG-4 Visual對應(yīng)于H.263)。AVC只針對普通的矩形視頻幀進(jìn)行編碼，但使用 了更多的編碼技術(shù)，因此壓縮比又有30%左右的提升。AVC專門針對網(wǎng)絡(luò)傳輸 進(jìn)行優(yōu)化，抽象出一個網(wǎng)絡(luò)抽象層（NAL

40、, Network Abstraction Layer)來表示壓 縮后的數(shù)據(jù)，提供了頭部信息，適合多種傳輸和存儲媒體。在音頻格式方面，MPEG委員會主要定義了 mp3和AAC兩種格式，mp3實 際是 MPEG-1 Layer III 的簡稱，AAC 是 Advanced Audio Coding 的縮寫。AAC 在MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)中定義，在MPEG-4中得到了增強15,并增加了 HE-AAC等多種算法的支持，在提高壓縮比的同時，得到更好的音頻音質(zhì)效果。MPEG的早期規(guī)范中，定義的文件存儲格式是比較簡單的，在MPEG-2中， 主要有 PS (Program Stream)和 TS (Transp

41、ort Stream)兩種12-其中 PS 格式 主要用于本地回放時候的存儲，使用不定長的PES數(shù)據(jù)幀的方式存放的。而TS 格式主要用于網(wǎng)絡(luò)傳輸，將PES包按照188字節(jié)的大小進(jìn)行分割，并且增加了 定期出現(xiàn)的PAT、PMT的表來描述媒體流的信息，因此很適合于網(wǎng)絡(luò)廣播的應(yīng) 用環(huán)境，播放器可以隨時幵始接收數(shù)據(jù)，等待到PAT和PMT表之后，就可以了 解到媒體流的編碼格式等信息，幵始進(jìn)行播放。后來，MPEG委員會還對TS規(guī) 范進(jìn)行補充，使其可以傳輸MPEG4、AVC等其他編碼格式的視頻流。PS流和TS流比較簡單，缺少靈活性對于普通的從頭到尾按正常方式的播 放情況很適用，但如果是需要進(jìn)行seek和快進(jìn)快

42、退播放時，就有點不方便了。 再需要支持多音頻甚至多視頻的播放時，就更顯得力不從心了。MPEG組織在定義MPEG4的格式的時候，則充分考慮了對媒體進(jìn)行各種操 作的需要，力求定義出一個可擴展的框架出來。MPEG組織在參考了蘋果公司的 MOV文件格式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一些修改和標(biāo)準(zhǔn)化，確立了一個基本的媒體文 件格式，這就是MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第12部分，ISO媒體文件格式17。ISO媒體文件格式采用面向?qū)ο蟮乃枷雭砻枋雒襟w文件的內(nèi)容，整個媒體文 件由一系列的對象排列或者包含而成，這些對象稱為Atom。不同的Atom中存 放不同類型的信息，如媒體的類型信息、媒體的編解碼參數(shù)信息、進(jìn)行seek和 快進(jìn)快退的

43、關(guān)鍵幀索引信息、以及具體的編碼后的媒體數(shù)據(jù)。這些Atom按照一 定的邏輯關(guān)系組織在一起。ISO媒體文件格式中只是定義了通用的Atom對象結(jié)構(gòu)，各個具體的文件格 式可以定義各自特有的Atom對象,還可以根據(jù)需要插入用戶自定義Atom對象。 媒體文件一般有一個Moov Atom存放媒體的描述信息和索引，然后具體編碼后的信息存放在 Mdat Atom 中。Moov Atom 中通過 Trak Atom、MdiaAtom. Minf Atom、Vmhd Atom、Smhd Atom、 Stbl Atom等Atom對象分層描述具體的音視 頻和其他媒體信息。MP4文件格式，定義在ISO/IEC 14496

44、-14規(guī)范中18,在ISO文件格式的基 礎(chǔ)上，增加了 MP4編解碼的具體描述。具體來說，在Stbl Atom中增加了 Mp4v Atom來描述MPEG-4視頻格式的具體參數(shù)，增加了 Mp4a Atom來描述音頻格式 的具體參數(shù)。AVC文件格式，定義在ISO/IEC 14496-15規(guī)范中19。在ISO文件格式的基 礎(chǔ)上，增加了 AVC編解碼的具體描述。具體來說，在Stbl Atom中，增加了 Avcl Atom來描述AVC視頻格式的具體參數(shù)。ISO/IEC 14496的各個規(guī)范中，定義的文件格式都是很靈活的，允許用戶進(jìn) 行靈活的處理，各個Atom對象之間的先后順序并沒有強制規(guī)定（當(dāng)然了，Ato

45、m 對象之間的包含關(guān)系是不能夠打亂的。）而且還允許媒體的描述信息Moov對象 和具體的編碼后的媒體數(shù)據(jù)Mdat對象處于不同的文件中，ISMA規(guī)范將MP4文件格式和AVC文件格式來納為ISMA流媒體數(shù)據(jù)的存 儲標(biāo)準(zhǔn)，并且對MP4和AVC文件格式增加了一些限制，簡化了系統(tǒng)的實現(xiàn)的同 時也方便了有利于優(yōu)化。其中主要包括，要求Moov Atom和所引用的Mdat Atom 媒體數(shù)據(jù)存放在同一個文件中，這樣各個文件可以單獨發(fā)布不需要處理文件間 的引用關(guān)系，要求Moov Atom必須出現(xiàn)在文件的最前面，緊跟在文件的第一個 Atom (FtypAtorn)后面，以便打幵文件時馬上可以讀取到文件內(nèi)的媒體的信息

46、， 不需要遍歷整個文件尋找Moov Atom。ISMA規(guī)范中還可以選擇提供Hint track的支持，Hint track是Darwin Streaming Server的擴展，通過在媒體文件中增加Hint Track軌道.存放了一些 預(yù)先生成好的媒體描述信息（SDP格式）和媒體數(shù)據(jù)打包的索引信息。以便通 過ISMA傳輸協(xié)議進(jìn)行傳輸時，可以直接根據(jù)數(shù)據(jù)打包索引信息來打包發(fā)送， 不需要對信息進(jìn)行重復(fù)的分析格式組裝數(shù)據(jù)包的處理過程。ISMA2.0的規(guī)范中，還增加了要求媒體文件能夠支持邊下載邊播放的方式， 因此對媒體文件提出新的要求，除了 Moov Atom必須在文件前面外，還要求各 個媒體軌道（如

47、音視頻軌道）的媒體數(shù)據(jù)在Mdat Atom中以交錯的方式存放，交錯的單位通常是一秒。流媒體的交互協(xié)議是指流媒體服務(wù)器和流媒體客戶端之間所使用的通訊協(xié)議.包括媒體控制協(xié)議、媒體傳輸協(xié)議、媒體描述協(xié)議。媒體控制協(xié)議ISMA規(guī)范中，規(guī)定了所使用的媒體控制協(xié)議是RTSP協(xié)議，在RFC 2326 中定義23。RTSP協(xié)議的結(jié)構(gòu)類似于 協(xié)議，定義了 DESCRIBE、 SETUP, PLAY、PAUSE, TEARDOWN等命令來進(jìn)行媒體控制，查詢媒體 的信息，建立數(shù)據(jù)通道，還支持對媒體進(jìn)行seek、快進(jìn)、快退等操作。媒體傳輸協(xié)議ISMA規(guī)范中所使用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是RTP協(xié)議，在RFC 1889中定義 2

48、1。RTP協(xié)議一般是通過UDP的方式進(jìn)行傳輸，也可以嵌入到其他協(xié)議中 傳輸，最常見的方式是嵌入到RTSP協(xié)議中傳輸，由于RTP協(xié)議本身并沒有 記錄自身的大小，這在UDP中不是問題，但在RTSP協(xié)議中傳輸時，則需要 在RTP包外附加一個長度信息。RTP數(shù)據(jù)包由統(tǒng)一的包頭和各個協(xié)議具體的Payload組成，在包頭中有 一個Seq字段，按照數(shù)據(jù)包自動遞增，能夠用于檢測數(shù)據(jù)包的亂序或丟包。 Mark位用于表示被分拆成多個RTP包的一幀數(shù)據(jù)的最后一個包。另外還有 一個Timestamp字段，能夠用于計算數(shù)據(jù)包的所對應(yīng)的幀的播放時間。不同的數(shù)據(jù)類型在RTP包的Payload中的存放格式是不一樣的。對于 M

49、P4格式的數(shù)據(jù)，在RPC 3016中定義26，基本是直接將一個視頻幀拆分 多個RTP包并且不允許一個RTP包中存放多個視頻幀，特別是多個視頻 幀的片斷。對于MP4的音頻數(shù)據(jù)，在RFC 3046中定義27, 般一個RTP 包存放多個音頻幀，并且需要增加單獨的AU頭來描述音頻幀的信息。對于 AVC的數(shù)據(jù)包，則在RPC 3984中描述2幻。 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文媒體描述協(xié)議ISMA規(guī)范使用SDP (Session Description Protocol)作為媒體描述協(xié)議， 定義在RFC 2327中24。SDP協(xié)議描述了媒體文件的基本信息，以及內(nèi)部 的包含多少個媒體內(nèi)容（如音視頻內(nèi)容，或者字幕文本或

50、其他內(nèi)容），對于 每個音視頻內(nèi)容，還描述其編碼方式、解碼所需的參數(shù)，以及操作這些媒體 的控制ID名稱?？蛻舳丝梢愿鶕?jù)這些信息有選擇的進(jìn)行播放，并且可以在 播放過程進(jìn)行內(nèi)容切換，如不同語言的選擇等。由于SDP協(xié)議是一個很通用的協(xié)議,除了基本的字段所表達(dá)的內(nèi)容有限, 更多的信息需要通過自定義屬性的方式定義，因此ISMA規(guī)范在SDP協(xié)議的 基礎(chǔ)上，對一些自定義字段進(jìn)行了規(guī)定，例如對于MP4文件，必須存在一 個 a=isma-compliance ： profile, , 的 字段,表示此SDP所支持的1SMA版本和兼容性。另外還需要有a=mpeg4-iod 的字段來描述MPEG4場景IOD信息，SD

51、P信息一般是通過RTSP的DESCRIBE查詢返回的，根據(jù)這些信息來 決定后續(xù)的RTSP控制命令，但這個過程不是必須的，客戶端也可以通過其 他途徑（如直接通過 瀏覽網(wǎng)頁的途徑）來獲取，此時不需要執(zhí)行 DESCRIBE命令，直接進(jìn)行SETUP、PLAY等播放控制。3GPP移動流媒體標(biāo)準(zhǔn)3GPP是“第三代合作伙伴計劃的簡稱8j,是一份在1998年由幾個電信標(biāo) 準(zhǔn)化組織共同起草的合作協(xié)議，主要成員包括歐洲ETSI，美國Tl, R本TTC, ARIB和韓國TTA以及我國CCSA等通信巨頭和行業(yè)組織。其主要目標(biāo)是利用 WCDMA無線通信技術(shù)，制訂第三代移動通訊系統(tǒng)技術(shù)的相關(guān)規(guī)格說明和報告。 3GPP中還

52、包括了 GSM系統(tǒng)的維護(hù)和更進(jìn)一步的發(fā)展的相關(guān)技術(shù)和規(guī)范。3GPP 還有一個“姐妹計劃” 一一3GPP2,主要制定CDMA 2000無線通信技術(shù)的相關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)。3GPP中關(guān)于移動流媒體的協(xié)議定義在PSS (Packet Switched Streaming浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文Service)規(guī)范中9,整個框架與ISMA有點類似，也是建立在RTSP/RTP/SDP、 MPEG-4/AVC、ISO文件格式等規(guī)萡的基礎(chǔ)上，同時也加入了一些移動通信技術(shù) 所特有的內(nèi)容。3GPP規(guī)范中的音頻是使用AMR編碼格式，同時也定義了相應(yīng) 的文件存儲格式。由于移動網(wǎng)絡(luò)以及移動終端的限制，3GPP所

53、定義圖像幀的大 小比較小，碼流相對也低一些。Xiph組織的流媒體規(guī)范Xiph是一個非盈利性組織51,主要目標(biāo)是提供一個不受專利和版權(quán)等所影 響的音視頻格式。最開始是由于Mp3的專利問題，Xiph組織開發(fā)出Vorbis音頻 編碼格式，在提供更好質(zhì)量的同時，開放版權(quán)無償使用，而且沒有專利問題。后 來0n2公司向Xiph組織捐獻(xiàn)出VP3的視頻編碼規(guī)范和源代碼，并且?guī)苑畔嚓P(guān)的 版權(quán)和專利。Xiph組織在此基礎(chǔ)上制定了 Theora視頻編碼格式，從而形成了完 整的音視頻媒體編解碼技術(shù)。Xiph組織還制定了 Ogg文件存儲格式，可以支持 Vorbis和Theora以及其他格式的數(shù)據(jù)的存儲。Verbis和T

54、heom的相關(guān)RTP傳輸 標(biāo)準(zhǔn)也在制定當(dāng)中，一旦制定完成，便可以形成完整的流媒體解決方案Xiph的流媒體規(guī)范的最主要特點，是沒有版權(quán)和專利的影響，可以給企業(yè)節(jié) 省下一大筆的專利費用。但由于沒有強有力的公司支持，所以整個流媒體解決方 案的進(jìn)展比較緩慢，沒有很廣泛的應(yīng)用。Dirac視頻編碼技術(shù)Dirac視頻編碼技術(shù)52是由BBC公司的研發(fā)部門所幵發(fā)的視頻編碼技術(shù)，采取公JT壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的方式，同時以MPL協(xié)議公開源代碼。Dirac視頻編碼算 法有一些比較獨特的特性，例如使用了小波變換算法而不是常用的離散余弦變換 算法。因此這個視頻編碼算法有一定的參考價值，但目前很少有流媒體解決方案 使用此視頻編碼

55、技術(shù)。AVS編碼技術(shù)浙江大學(xué)碩:學(xué)位論文浙江大學(xué)碩:學(xué)位論文 AVS全稱是“數(shù)字視音頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作組” 53，是由國家信息產(chǎn) 業(yè)部科學(xué)司批準(zhǔn)成立，任務(wù)是面向我國的信息產(chǎn)業(yè)需求，組織制定行業(yè)和國家信 源編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)-AVS是基于我國創(chuàng)新技術(shù)和部分公幵技術(shù)的自主標(biāo)準(zhǔn)，編碼效 率比MPEG-2髙2到3倍，與AVC相當(dāng)，且技術(shù)方案簡介，芯片實現(xiàn)復(fù)雜度低。 AVS釆取簡潔的一站式許可，解決了 MPEG龐大的專利許可費用的問題。AVS的標(biāo)準(zhǔn)正在制定中，部分己經(jīng)成為國家標(biāo)準(zhǔn)，并且有望進(jìn)入ISMA規(guī)范。3.高性能流媒體服務(wù)器整體設(shè)計高性能流媒體服務(wù)器的需求和目標(biāo)前面已經(jīng)提到過，作為電信、移動等大規(guī)模的

56、流媒體服務(wù)提供商，為了保證 系統(tǒng)的幵放型和引入多家廠商的競爭，一般都需要采取開放標(biāo)準(zhǔn)的流媒體解決方 案?；蛘咄ㄟ^制定標(biāo)準(zhǔn)的方式進(jìn)行招標(biāo)，此時的標(biāo)準(zhǔn)往往是在開放的標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ) 上，針對自己業(yè)務(wù)開展的需要，進(jìn)行一些補充。因此這些流媒體服務(wù)提供商都需 要遵循開放標(biāo)準(zhǔn)的髙性能的流媒體服務(wù)器來支撐其服務(wù)的提供。但當(dāng)前現(xiàn)有流媒體服務(wù)器并不能滿足此要求，主要是性能方面。Apple公司 的Darwin Streaming Server是一個很優(yōu)秀幵放源代碼的流媒體服務(wù)器31，但其 性能并不能滿足需要，當(dāng)并發(fā)連接數(shù)上升100多時，整個系統(tǒng)的幵銷就快速增加。 而且Darwin Streaming Server雖然有

57、一套內(nèi)部的模塊接口，但并不容易進(jìn)行修改 以滿足不同的業(yè)務(wù)需求，也不容易進(jìn)行擴充，以支持新的媒體格式和新的協(xié)議以 及集群部署的優(yōu)化。因此我們在參考了 Darwin Streaming Server和其他一些流媒體服務(wù)器的基礎(chǔ) 上，應(yīng)用新的技術(shù)和設(shè)計思想，幵發(fā)出一個新的髙性能可擴展的流媒體服務(wù)器。 我們的流媒體服務(wù)器的設(shè)計目標(biāo)，是定位在系統(tǒng)高性能和可擴展性上，提供 一個通用的流媒體服務(wù)器的框架，能夠適應(yīng)各種需求，并且支持集群部署。流媒 體服務(wù)器遵循標(biāo)準(zhǔn)的ISMA規(guī)范能夠和其他采取ISMA規(guī)范的流媒體程序如播 放器等進(jìn)行互連互通。在此基礎(chǔ)上，我們還對ISMA規(guī)范進(jìn)行增強，使一些支持 增強特性的客戶端

58、能夠獲取更好效果，這些增強是通過流媒體服務(wù)器和客戶端之 間根據(jù)能力進(jìn)行協(xié)商的，并不會對標(biāo)準(zhǔn)的ISMA客戶端產(chǎn)生影響。基于Unux環(huán)境的程序框架開發(fā)Linux操作系統(tǒng)簡介Linux是一個類UNIX的幵放源代碼操作系統(tǒng)54，由芬蘭人linns創(chuàng)建，采 取分散的開發(fā)模式，由互連網(wǎng)上無數(shù)的開發(fā)人員共同開發(fā)而成，發(fā)展到今天，已 經(jīng)成為一個穩(wěn)定高效的操作系統(tǒng)，能夠與老牌UNIX操作系統(tǒng)相抗衡，得到越來越廣泛的應(yīng)用。Linux系統(tǒng)發(fā)展到2.4系列版本時候己經(jīng)相當(dāng)高效和穩(wěn)定32,但開發(fā)人員并 不因此而滿足，經(jīng)過一年多的艱苦開發(fā)，推出了 2.6系列內(nèi)核39。這一版本的 內(nèi)核重寫大量核心代碼，對整個操作系統(tǒng)的架構(gòu)

59、進(jìn)行重構(gòu)，并增加了很多新特性， 主要包括-參髙效的進(jìn)程管理，0(1)的進(jìn)程調(diào)度算法 高效的VM子系統(tǒng)的重構(gòu)，系統(tǒng)cache和buffer的優(yōu)化 髙效的磁盤10子系統(tǒng)的重構(gòu)，增加了磁盤異步10操作的支持 高效的網(wǎng)絡(luò)10子系統(tǒng)的重構(gòu)，增加了 epoll系統(tǒng)調(diào)用的支持 更多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如SCTP協(xié)議，更多的設(shè)備驅(qū)動的支持Linux系統(tǒng)還在不斷的發(fā)展中，根據(jù)系統(tǒng)使用過程中發(fā)現(xiàn)的bug,缺少的特 性，或者效率的低下，開發(fā)人員會不斷進(jìn)行修補和增強，為了提髙性能和效率， 開發(fā)人員不介意進(jìn)行改寫大量的代碼進(jìn)行優(yōu)化40。因此基于Lirmx操作系統(tǒng)開 發(fā)的應(yīng)用程序如果能夠充分利用操作系統(tǒng)的新特性，就能夠因為操作系

60、統(tǒng)的優(yōu)化 而隨之得到優(yōu)化?；贚inux的程序運行框架我們的髙性能流媒體服務(wù)器選擇Linux平臺作為開發(fā)運行環(huán)境，使流媒體服 務(wù)器的性能有堅實的基礎(chǔ)。服務(wù)器的開發(fā)過程中，也根據(jù)Limix的特點進(jìn)行有準(zhǔn) 對性的優(yōu)化。為了達(dá)到更髙的性能，我們設(shè)計了一個基于異步事件驅(qū)動的系統(tǒng)運行框架， 整個系統(tǒng)的所有模塊都在此框架上運行。這個系統(tǒng)運行框架對外提供一個與平臺 無關(guān)的事件驅(qū)動接口，隱藏了事件處理的具體細(xì)節(jié)，運行框架內(nèi)部的改動不會影 響外部的使用。因此大量與操作系統(tǒng)相關(guān)的特性都可以隱藏在運行框架之中，系統(tǒng)的其他模 塊不需要考慮Linux系統(tǒng)的特點。然后我們釆用Linux 2.6內(nèi)核中的最新特性， 如epo