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流媒體服務(wù)器性能
 流媒體服務(wù)器作為為用戶提供服務(wù)的基本功能單元,其性能的高低直接影響到流媒體系統(tǒng)的服務(wù)能力。在衡量流媒體服務(wù)器時,最關(guān)鍵的指標(biāo)是流輸出能力和能同時支持的并發(fā)請求數(shù)量,下面我們以本地硬盤作為存儲介質(zhì)的流媒體服務(wù)器為例,首先對其工作過程進(jìn)行簡單的分析:
  (1)從硬盤盤碟中分段讀取流媒體文件內(nèi)容,經(jīng)過硬盤接口電路(SCSI、IDE)、PCI總線和系統(tǒng)內(nèi)部總線存儲到內(nèi)存中(途中經(jīng)過硬盤控制卡和PCI控制器兩個轉(zhuǎn)換接口)。
 ?。?)在流媒體文件被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上之前,CPU需要對內(nèi)存中的流媒體文件片段進(jìn)行一些處理,例如,復(fù)制、切分、按協(xié)議打包等。
 ?。?)打包之后的文件內(nèi)容在內(nèi)存中通過系統(tǒng)內(nèi)部總線、PCI控制器、PCI總線到達(dá)網(wǎng)卡。
 ?。?)網(wǎng)卡將文件內(nèi)容再一次包裝后發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)。
  通過以上的分析可以看出,在硬件方面有四個影響到流媒體服務(wù)器性能的關(guān)鍵因素:CPU處理能力、內(nèi)存、磁盤讀取能力和網(wǎng)絡(luò)吞吐率。

  (1)CPU處理能力
  流媒體服務(wù)器的CPU主要進(jìn)行內(nèi)容文件的復(fù)制、切分和按協(xié)議打包等工作,并對用戶發(fā)起的各種服務(wù)請求(如快進(jìn)、快退、搜索等)進(jìn)行響應(yīng)和處理以及服務(wù)器列表信息的維護(hù)和檢索等。
  對CPU處理能力的要求,隨著需要支持用戶并發(fā)訪問和服務(wù)數(shù)量的增長而提高,當(dāng)并發(fā)用戶數(shù)越多,點播的節(jié)目越分散,對CPU的處理要求越高。當(dāng)進(jìn)行直播或用戶點播單一文件時,服務(wù)器為用戶提供的內(nèi)容都是相同的,只需要讀取一份源內(nèi)容,然后進(jìn)行內(nèi)容的復(fù)制、分發(fā)操作;而當(dāng)用戶點播不同的節(jié)目時,不僅要進(jìn)行內(nèi)容的分發(fā)操作,還需要從多個節(jié)目源中取內(nèi)容,進(jìn)行更多的磁盤讀取和內(nèi)容讀寫操作,需要啟動更多的進(jìn)程,每個進(jìn)程分配的時間片變小,并需要增加更多的進(jìn)程切換操作。因此同樣配置的服務(wù)器,用于直播服務(wù)的可以同時為幾千個用戶服務(wù),但用于點播服務(wù)時,則只能為幾百個用戶提供服務(wù)。
  另外,在流媒體服務(wù)的不同階段,CPU的負(fù)荷也是不同的。在流媒體連接建立初始階段,除正常的文件復(fù)制、切分和協(xié)議打包工作外,會有更多的交互請求需要處理,而且為減少用戶等待緩存的時間,有些系統(tǒng)會在短時間內(nèi)提高文件傳輸速度,這就導(dǎo)致更多的文件讀取和處理工作,要比平穩(wěn)連接階段更耗費資源。
  (2)對原始數(shù)據(jù)的讀取能力
  原始流媒體文件的存放方式主要有本地硬盤、NAS或SAN存儲設(shè)備幾種。不論那種數(shù)據(jù)存儲方式,原始數(shù)據(jù)文件的讀取能力都將直接影響到服務(wù)器的性能。對讀取能力的要求,與業(yè)務(wù)類型和用戶請求的數(shù)量有很大的關(guān)系。直播對于數(shù)據(jù)讀取速率的要求最低,不過它需要為多少用戶提供服務(wù),只需從數(shù)據(jù)源取一份數(shù)據(jù),然后進(jìn)行復(fù)制;但是,點播則需要為每個用戶讀取不同的數(shù)據(jù)源,對數(shù)據(jù)源的讀取壓力大得多。
  原始數(shù)據(jù)的讀取能力是流媒體服務(wù)器最大的性能瓶頸,主要是受到存儲設(shè)備的速度限制。目前主要采用兩種解決方法:一是采用Raid技術(shù)和磁盤陣列,提高硬件速度,不過價格較高;另一種方法是采用文件緩存技術(shù),如果幾個用戶點播同一個節(jié)目,就可以從緩存中而不是存儲設(shè)備中讀取數(shù)據(jù),減少存儲設(shè)備壓力。不過這種方法效果有限,隨著點播用戶請求數(shù)的增長,用戶點播的節(jié)目會越來越分散,在緩存中命中的比例就會逐步降低,當(dāng)命中率降低到一定程度,起不到減輕存儲設(shè)備讀取壓力的作用。
  (3)內(nèi)存
  在流媒體服務(wù)器中,內(nèi)存可以按其用途分為兩大部分。一部分是為處理每個用戶的流媒體請求和服務(wù)使用的內(nèi)存,用戶的平均內(nèi)存使用率取決于流媒體內(nèi)容的發(fā)布類型和編碼設(shè)置,如比特率、包大小、音頻流和視頻流的數(shù)目等。根據(jù)用戶行為、服務(wù)的目標(biāo)用戶數(shù)、用戶請求連接流的分散率和發(fā)布點類型,可以估算出一個流媒體服務(wù)器需要使用多大的內(nèi)存。
  另一部分是用于緩存數(shù)據(jù)文件。當(dāng)服務(wù)器處理、發(fā)送和從存儲設(shè)備讀取數(shù)據(jù)時,都需要通過內(nèi)存進(jìn)行內(nèi)容緩存。當(dāng)內(nèi)存不足時,會出現(xiàn)內(nèi)存分頁現(xiàn)象。內(nèi)存分頁可能會造成無法預(yù)料的延遲。大物理內(nèi)存可以將因內(nèi)存分頁而產(chǎn)生的延遲最小化,更多的內(nèi)存可以提供更多的文件緩存,減少存儲設(shè)備讀取能力瓶頸造成的影響,提高服務(wù)器性能。
  (4)網(wǎng)絡(luò)吞吐率
  服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)接口的服務(wù)能力影響到數(shù)據(jù)的傳輸,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬不足時,會導(dǎo)致數(shù)據(jù)收發(fā)延遲,導(dǎo)致用戶服務(wù)中斷。服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)吞吐率只與用戶數(shù)量和點播節(jié)目的編碼率有關(guān)。
  對于一個流媒體服務(wù)器來說,以上幾個因素中的任何一個都會造成服務(wù)器無法正常工作。另外,各個性能因素和處理環(huán)節(jié)是相互聯(lián)系、相互影響的。例如當(dāng)內(nèi)存不足時,會產(chǎn)生大量的內(nèi)存分頁操作,同時也會造成CPU的使用率很快上升到100%;增大內(nèi)存,提高服務(wù)器內(nèi)存緩存能力,還可以降低硬盤讀取操作。因此,在進(jìn)行服務(wù)器配置時,要盡量做到各方面的性能協(xié)調(diào)和匹配,各性能指標(biāo)均衡,同時應(yīng)考慮到不同組件的價格不同,比如存儲設(shè)備價格較高,可相應(yīng)配置較低的CPU和較大的內(nèi)存,以提高設(shè)備的性價比。

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