視頻服務(wù)器在寬帶網(wǎng)絡(luò)里面地運(yùn)用

視頻服務(wù)器作為VOD系統(tǒng)的核心設(shè)備，近年來(lái)出現(xiàn)了從PC級(jí)的小型視頻服務(wù)器，到基于并行處理結(jié)構(gòu)的大型視頻服務(wù)器發(fā)展的趨勢(shì)，許多廠商都宣稱其視頻服務(wù)器處理能力如何強(qiáng)大、組網(wǎng)方式如何靈活、系統(tǒng)可擴(kuò)展性如何優(yōu)越。對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，如何選擇合適的視頻服務(wù)器及相應(yīng)的VOD解決方案就成為一個(gè)比較突出的問(wèn)題。視頻服務(wù)器作為VOD系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的選擇在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)解決方案的優(yōu)劣。

目前，主要視頻服務(wù)器廠商均來(lái)自于美國(guó)，比較著名廠商的有nCUBE公司,具有nCUBE3（已停產(chǎn)）和nCUBE4系列產(chǎn)品；美國(guó)并行計(jì)算機(jī)公司的MediaHawk； HP公司的MediaStream系列等，這些公司的服務(wù)器都是專門(mén)針對(duì)流媒體應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。此外，SGI公司的Origin2000，3000系列，SUN 公司的SPARC，HP公司的HP9000，IBM公司的RS/6000等通用體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，原本主要用于高性能商業(yè)計(jì)算，而非針對(duì)專門(mén)的流媒體應(yīng)用，但如果在其平臺(tái)上進(jìn)行流媒體應(yīng)用開(kāi)發(fā)，也可作為視頻服務(wù)器。面對(duì)眾多的選擇，以下一些因素可以作為你進(jìn)行決策的依據(jù)。

一、媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

VOD系統(tǒng)需要存儲(chǔ)大量的媒體內(nèi)容數(shù)據(jù)，需要很大的存儲(chǔ)空間，以6Mbit/s MPEG2 傳輸流來(lái)計(jì)算，每小時(shí)節(jié)目需要2.51Gbit/s的磁盤(pán)空間，一個(gè)300小時(shí)節(jié)目容量的系統(tǒng)則需要近760Gbit/s的實(shí)際文件存儲(chǔ)空間，考慮到文件系統(tǒng)本身的開(kāi)銷和系統(tǒng)容錯(cuò)考慮，實(shí)際的容量需求會(huì)更多，大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要系統(tǒng)具有良好的容錯(cuò)性能，并具有足夠的穩(wěn)定性，在發(fā)生部分?jǐn)?shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)可以在線恢復(fù)和重建數(shù)據(jù)，而不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為了保證海量媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安全，系統(tǒng)穩(wěn)定，并具有一定的容錯(cuò)性能，采用流媒體文件系統(tǒng)與操作系統(tǒng)文件隔離的方式，這與目前推崇的SAN(儲(chǔ)域網(wǎng)絡(luò))概念比較類似，對(duì)流媒體文件同時(shí)采用RAID保護(hù)，RAID級(jí)別一般為RAID3或RAID 5等目前使用得較多的RAID級(jí)。

媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式是評(píng)價(jià)流媒體服務(wù)系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)，比較安全的方式是采用與系統(tǒng)分開(kāi)的方式，即與視頻服務(wù)器操作系統(tǒng)完全分開(kāi)的方式，這種方式的好處是易維護(hù)，也便于操作系統(tǒng)的升級(jí)，在操作系統(tǒng)癱瘓時(shí)，只需重新安裝操作系統(tǒng)即可，媒體數(shù)據(jù)不需要重新制作，這樣大大降低了系統(tǒng)的平均故障恢復(fù)時(shí)間（MTTR），大多數(shù)視頻服務(wù)器公司如nCUBE、SGI、Concurrent等都采用了這種方式。

RAID方式的實(shí)現(xiàn)有硬件和軟件兩種方式，對(duì)于軟件RAID 實(shí)現(xiàn)方式，需要占用一部分存儲(chǔ)I/O資源。但硬件RAID方式在存儲(chǔ)擴(kuò)容時(shí)需要很高的升級(jí)代價(jià)，軟件RAID在存儲(chǔ)擴(kuò)容時(shí)升級(jí)代價(jià)較低，nCUBE公司的視頻服務(wù)器用的是軟件RAID方式 。

二、輸入輸出接口類型

視頻服務(wù)器接口的主要特征是：多個(gè)存儲(chǔ)I/O+多個(gè)網(wǎng)絡(luò)I/O。

存儲(chǔ)I/O一般是采用Ultra SCSI、Ultra2 SCSI、Ultra3 SCSI或Fiber Channel，一般每個(gè)SCSI或FC通道連接一個(gè)磁盤(pán)陣列，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全資源共享時(shí)，存儲(chǔ)I/O能力是所有SCSI或FC通道I/O速率的總和。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)I/O，一般的視頻服務(wù)器都具有Ethernet（10/100M）接口，某些服務(wù)器具有1000Mbit/s以太網(wǎng)接口，可以用于在LAN上作流媒體應(yīng)用，但主要是用作與控制系統(tǒng)通信，這樣的視頻服務(wù)器只能用于局域的應(yīng)用，并且只能用于基于IP方式的流媒體應(yīng)用。目前，由于以太網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，IP over SDH和IP over DWDM等技術(shù)的成熟，LAN和MAN之間的差別逐漸消失，IP流媒體已經(jīng)可以很容易在MAN上進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用了，因此目前提供10/100BaseT,GbE,10GbE網(wǎng)絡(luò)接口已經(jīng)成為視頻服務(wù)器跟上時(shí)代潮流的表現(xiàn)。

目前，有許多流媒體服務(wù)是基于CATV網(wǎng)絡(luò)或HFC網(wǎng)絡(luò)的，因此，有許多服務(wù)器針對(duì)這樣的接入網(wǎng)絡(luò)提供了DVB-ASI或QAM64/256接口。此外，針對(duì)ADSL等接入方式，有些服務(wù)器可提供ATM oc-3或oc-12接口，以提供高速數(shù)據(jù)通道給局端的DSLAM。

網(wǎng)絡(luò)I/O一般由服務(wù)器上的服務(wù)模塊提供，視頻服務(wù)器的視頻輸出能力由其提供視頻流的I/O接口來(lái)計(jì)算，總的輸出能力是所有這些提供視頻流的I/O接口速率的總和。

對(duì)于視頻服務(wù)器I/O，有一個(gè)重要的評(píng)判指標(biāo)必須滿足：有效存儲(chǔ)I/O速率總和大于網(wǎng)絡(luò)I/O速率總和，其中有效存儲(chǔ)I/O指用于媒體數(shù)據(jù)的實(shí)際存儲(chǔ)I/O,網(wǎng)絡(luò)I/O速率指用于播發(fā)視頻流的網(wǎng)絡(luò)接口。

三、分布式聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用能力

如果要做一個(gè)大規(guī)模的分布式VOD應(yīng)用，如建立一個(gè)省中心——多個(gè)地區(qū)形式的分布式VOD系統(tǒng)，中心是一個(gè)龐大的節(jié)目庫(kù)系統(tǒng)，為每個(gè)地區(qū)提供節(jié)目下載服務(wù)，則必須要求視頻服務(wù)器具有聯(lián)網(wǎng)能力，能通過(guò)廣域網(wǎng)交換節(jié)目?jī)?nèi)容，目前，聯(lián)網(wǎng)方式可采用ATM或 SDH方式，而ATM方式需要視頻服務(wù)器提供oc-3或oc-12接口，SDH方式需要視頻服務(wù)器提供E3/DS3/STM-1等符合SDH復(fù)用等級(jí)的接口，目前的服務(wù)器一般是由ATM服務(wù)模塊提供oc-3或oc-12接口，用來(lái)連接到ATM骨干網(wǎng)絡(luò)的邊緣交換機(jī)上。

對(duì)于分布式VOD系統(tǒng)，采用ATM聯(lián)網(wǎng)的缺點(diǎn)是ATM主要是為面向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的應(yīng)用，對(duì)廣播式應(yīng)用的支持較差，而實(shí)際需要是希望通過(guò)廣播方式將節(jié)目?jī)?nèi)容下載到各個(gè)二級(jí)服務(wù)中心，這難以做到。因此，采用ATM聯(lián)網(wǎng)時(shí)，其應(yīng)用實(shí)際上是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式下載節(jié)目，每個(gè)節(jié)目都需要下載多次，二級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)目不可能帶得太多。

無(wú)論如何，提供ATM接口的支持使得視頻服務(wù)器具備遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)能力，在組建一個(gè)大規(guī)模分布式VOD應(yīng)用環(huán)境時(shí)，這是一個(gè)必須考慮的因素。

1． 專用體系結(jié)構(gòu)服務(wù)器

這類視頻服務(wù)器廠商提供全面的流媒體服務(wù)解決方案，其產(chǎn)品為流媒體服務(wù)量身定做，因此顯得很有吸引力，nCUBE公司就是典型的代表，其nCUBE4產(chǎn)品專門(mén)面向商業(yè)化流媒體應(yīng)用，這種視頻服務(wù)器其存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)I/O等完全針對(duì)視頻應(yīng)用而設(shè)計(jì)，針對(duì)不同的接入網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)需求，提供以太網(wǎng)服務(wù)模塊，ATM接口服務(wù)模塊，DVB-ASI接口服務(wù)模塊、QAM接口服務(wù)模塊等，并提供操作系統(tǒng)和流媒體應(yīng)用軟件。這種服務(wù)器具有較高的系統(tǒng)切入價(jià)格，但卻具有良好的性能價(jià)格比和較低的系統(tǒng)擴(kuò)展代價(jià)。

這類服務(wù)器具有較好的可擴(kuò)展性能，適合從小規(guī)模的酒店，居民小區(qū)應(yīng)用到城域范圍的較大規(guī)模應(yīng)用，并完全適用于分布式聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

2．硬件工藝結(jié)構(gòu)

在硬件表現(xiàn)形式上，可升級(jí)結(jié)構(gòu)也有所區(qū)別，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展方法，主要有插槽式結(jié)構(gòu)，積木式結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)三類。

插槽式結(jié)構(gòu)的視頻服務(wù)器具有一個(gè)大的機(jī)框，根據(jù)型號(hào)不同提供若干個(gè)擴(kuò)展插槽，每個(gè)插槽可插入一個(gè)擴(kuò)展模塊，每個(gè)模塊帶有一個(gè)或兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，這種服務(wù)器硬件設(shè)計(jì)顯得很緊湊，但缺點(diǎn)是入口價(jià)格會(huì)很高，而且，即使是規(guī)模小的系統(tǒng)，也需要購(gòu)買一個(gè)龐大的機(jī)框，顯得不合算。這種服務(wù)器典型的例子有nCUBE3,SGI Origin2000系列。

積木式結(jié)構(gòu)的視頻服務(wù)器將整個(gè)系統(tǒng)的功能塊分成一個(gè)個(gè)硬件模塊，如CPU塊，電源塊，路由塊，存儲(chǔ)塊，I/O塊等，這些功能塊可以根據(jù)需要自由組合，如需要高處理能力，可以多配置CPU塊，需要高存儲(chǔ)能力，可多配置存儲(chǔ)塊，這樣，系統(tǒng)的配置和升級(jí)顯得更加靈活，同時(shí)也合理地利用了物理空間，缺點(diǎn)是因?yàn)楠?dú)立的硬件模塊太多，導(dǎo)致模塊間物理連接太多。這種服務(wù)器最典型的例子是SGI Origin3000系列。

混合式結(jié)構(gòu)是前兩種方式的混合，這種視頻服務(wù)器的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展采用積木式，節(jié)點(diǎn)內(nèi)的存儲(chǔ)，I/O擴(kuò)展采用插槽式。這種視頻服務(wù)器吸收了前兩種方式各自的長(zhǎng)處，克服了各自的不足，是以后視頻服務(wù)器乃至高性能計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)計(jì)方向，這種視頻服務(wù)器典型的例子是nCUBE4。

可升級(jí)結(jié)構(gòu)的視頻服務(wù)器具有適應(yīng)多種應(yīng)用，系統(tǒng)媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可線性擴(kuò)展，系統(tǒng)輸出能力可線性擴(kuò)展，一般用于城域、跨地區(qū)等廣域VOD系統(tǒng)比較合適。

3．不可升級(jí)結(jié)構(gòu)

不可升級(jí)結(jié)構(gòu)視頻服務(wù)器是指一些低端PC Server級(jí)流媒體服務(wù)產(chǎn)品，這些服務(wù)器基于單CPU或SMP結(jié)構(gòu)，流媒體處理能力比普通PC強(qiáng)大，但系統(tǒng)對(duì)可升級(jí)性的支持很差，主要是系統(tǒng)軟件沒(méi)有提供集群軟件支持，或者沒(méi)有可擴(kuò)展硬件有關(guān)通信軟件支持，在硬件上也不具備擴(kuò)展能力或擴(kuò)展能力極為有限，受自身處理能力的限制，無(wú)法支持較多存儲(chǔ)I/O接口和網(wǎng)絡(luò)I/O接口。

不可升級(jí)結(jié)構(gòu)的視頻服務(wù)器處理能力很小，主要應(yīng)用于賓館、酒店、用戶數(shù)目較少的居民小區(qū)VOD應(yīng)用系統(tǒng)；若系統(tǒng)不開(kāi)放VOD應(yīng)用，只開(kāi)放NVOD應(yīng)用，則可配置多個(gè)這樣的服務(wù)器用于廣區(qū)域系統(tǒng)。

四、集中式服務(wù)器解決方案

基于并行計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)（MPP,SSMP）的視頻服務(wù)器系統(tǒng)采用的是集中式存儲(chǔ)、集中式處理解決方案，其中集中式存儲(chǔ)是其靈魂所在，這種視頻服務(wù)器系統(tǒng)可以做到流媒體節(jié)目庫(kù)對(duì)每個(gè)用戶來(lái)說(shuō)只有一個(gè)，這樣，任意用戶可以訪問(wèn)這一庫(kù)中的任何節(jié)目?jī)?nèi)容，真正做到了資源充分共享，當(dāng)然可以根據(jù)需要，系統(tǒng)完全支持多個(gè)分立的流媒體節(jié)目庫(kù)，可以靈活配置。

集中式處理服務(wù)器在最大限度上解決了資源的合理利用問(wèn)題，具有負(fù)載平衡性能，能夠在系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí)，將增加的負(fù)荷平均分?jǐn)偟礁鱾�(gè)處理節(jié)點(diǎn)中去。這種服務(wù)器最適用于大規(guī)�；虺�大規(guī)模的VOD應(yīng)用，最典型的例子是nCUBE4，其最高配置256個(gè)處理節(jié)點(diǎn)，支持44000個(gè)在線VOD用戶。由于NVOD應(yīng)用對(duì)資源的占用并不象VOD那樣，對(duì)系統(tǒng)資源的占用并不是通過(guò)用戶點(diǎn)播來(lái)決定，而是系統(tǒng)本身就事先排定了對(duì)資源的占用，因此，雖然這種服務(wù)器同樣支持NVOD，不過(guò)其資源真正共享的意義就不大了。在決定系統(tǒng)不開(kāi)放VOD應(yīng)用或只允許少量VOD應(yīng)用時(shí)，可以不采用集中式處理服務(wù)器。