胡航瑞

上海理工大學信息化辦公室，上海 200093

1 概述

近些年來，越來越多的數(shù)字媒體內(nèi)容被生產(chǎn)出來并供大眾消費[1]。但這些龐大的數(shù)字媒體內(nèi)容的妥善保存、傳輸和訪問一直是一個研究的熱點問題[2]。

有效地解決該問題，可以在今后面對更大規(guī)模的數(shù)字媒體內(nèi)容時從容應對。本文討論了使用虛擬化技術解決該問題的效果和面臨的一些挑戰(zhàn)[3]。

2 實驗設計

在本篇文章中,我們選擇主流的Vmware虛擬化環(huán)境[4]。在該環(huán)境中，通過把常用的操作系統(tǒng)進行有效的虛擬化[5]。并進一步研究在虛擬化系統(tǒng)中，處理數(shù)字媒體內(nèi)容時的效果和會產(chǎn)生的問題。

本文通過設計概念模型來驗證數(shù)字媒體的應用。這些應用程序通常需要使用特定的硬件和操作系統(tǒng)[6]。在仿真的過程中進行試驗，并進一步發(fā)現(xiàn)問題并研究其造成的影響。

3 實驗過程和結果分析

在本節(jié)中，我們按照上節(jié)的實驗模型和實驗方法具體的實施實驗。正如前面所提到的，在實驗中使用一臺預裝了操作系統(tǒng)的主機和多臺同樣安裝了操作系統(tǒng)的客戶機，相互傳輸數(shù)字媒體內(nèi)容[7]。并進一步測量了不同模型中通訊和數(shù)字媒體內(nèi)容處理結果的變化。再以此為依據(jù)分析使用虛擬化技術，處理數(shù)字媒體內(nèi)容的性能優(yōu)劣。

3.1 一種會話模擬器模型

通過客戶端服務器系統(tǒng)和交叉客戶溝通端口的虛擬化，實現(xiàn)一個會話模擬器模型。模型中客戶端啟動一個音頻播放時，會顯示圖像和文本。模擬器上運行windows NT操作系統(tǒng)，服務器上運行Red Hat Linux系統(tǒng)。

虛擬化過程包括了對服務器系統(tǒng)、本機和客戶端模擬器的虛擬化。作為統(tǒng)一的物理系統(tǒng)上的客戶，它們通過邏輯連接的串行電纜以及虛擬端口進行連接。其中，會使用一個軟件實現(xiàn)邏輯連接。該模型的關鍵在于，連接軟件的功能在于定義客戶端和服務器的讀和寫策略。同時，該軟件還會把系統(tǒng)中的變動傳遞到客戶端。該工作模型類似于輪訓和終端模式。服務器和客戶端網(wǎng)絡設備通過點對點協(xié)議連接到各自的串行端口。

通過實驗可以得出，基于串行連接可以成功的實現(xiàn)客戶端和服務器服務的虛擬化。操作系統(tǒng)中，內(nèi)部用戶的通訊也是通過串行連接來建立的。該模擬器中，利用上述端口采用輪訓方法，通過服務器和客戶端實現(xiàn)主機和客戶機的通訊和溝通。但該實驗模型在處理主機和客戶機的通訊時耗費時間較多。

3.2 一種無線生產(chǎn)模型

該模型展示了跨多臺計算機環(huán)境中，對服務器進行虛擬化。并共享主機的物理設備，如聲卡或網(wǎng)卡等。

該實驗生產(chǎn)環(huán)境的基本組成部分包括外部短波收音設備和計算機聲卡。收音設備需要調(diào)整到所需的頻率。同時，該模擬信號會傳到計算機的聲卡。主機的系統(tǒng)為Red Hat Linux 4.5版本。此外，系統(tǒng)運行流媒體服務器，并對音頻流進行編碼生成三種不同品質格式的音頻文件，再通過網(wǎng)絡發(fā)送到客戶機。實驗中允許這些文件以流媒體的形式進行訪問和下載。實驗中的通訊方式是基于web網(wǎng)絡服務器的apache應用程序。

本實驗模型的關鍵環(huán)節(jié)在于客戶機的音頻設備是否可以正常接收和播放傳輸過來的編碼過的音頻文件。實驗中需要把虛擬主機的聲卡驅動程序啟用共享，并允許多個虛擬客戶機同時訪問單個物理聲卡。

實驗結果表明，虛擬化服務器依靠的音頻設備和網(wǎng)卡設備具有完全相同的功能。在主機的音頻驅動程序成功的共享了音頻設備，該模式達到的預期的實驗目標。

3.3 結語

經(jīng)過以上實驗結果可以看出，使用Vmware虛擬化技術，處理數(shù)字媒體內(nèi)容具有一定的優(yōu)越性。通過使用使用虛擬化技術，并用串行連接來建立服務器和客戶機之間的通訊，會有利于客戶端和服務器端的內(nèi)容讀和寫性能?？梢杂行У谋Ｕ蠑?shù)字媒體內(nèi)容的傳輸和應用。

實驗中也已經(jīng)證明，從服務器直接把音頻文件通過網(wǎng)絡傳輸?shù)蕉嗯_客戶機，并通過客戶機聲卡進行播放是完全可行的。但該模式的瓶頸在于網(wǎng)絡的帶寬限制。在不穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境中，客戶機的音頻直接發(fā)送到其他終端客戶機的聲卡時，可能會產(chǎn)生聲音抖動或音質下降。

總的來說，實驗中我們發(fā)現(xiàn)，在虛擬環(huán)境中，通過共享資源，如處理器、內(nèi)存和硬盤，甚至網(wǎng)絡設備都是可以完全實現(xiàn)的。通過虛擬化技術也可以有效實現(xiàn)對媒體文件的各種處理。然而，網(wǎng)絡連接的性能成為了一個重要的限制因素，它會影響客戶機之間以及與服務器之間的數(shù)字媒體資源的轉發(fā)及應用。

4 結束語

在虛擬化迅速發(fā)展的今天，我們已經(jīng)討論了相關的技術解決方案和實現(xiàn)效果。通過我們的一系列實驗，可以得出引入虛擬化技術是完全可行的。但隨著對實驗結果的深入分析，也發(fā)現(xiàn)了該技術面臨的一些問題和挑戰(zhàn)。

在復雜網(wǎng)絡傳輸環(huán)境中，虛擬化技術是否仍然可以有效的支持數(shù)字媒體內(nèi)容的各種應用。這將會在將來的實驗中做進一步深入的研究。

[1]黃治.數(shù)字媒體服務平臺運營支撐服務的設計與實現(xiàn).計算機應用,2006,11.

[2]Rivka Oxman. Digital architecture as a challenge for design pedagogy:theory, knowledge, models and medium.Design Studies, 2008,05:99-120.

[3]張景云,蔣念平,付東翔.云計算的發(fā)展與應用.微計算機信息,2012,01:98-100.

[4]賈鴻潛.基于虛擬架構的企業(yè)虛擬化應用研究.軟件工程,2013,4.

[5]李浩.基于VMware的多操作系統(tǒng)網(wǎng)絡實驗平臺的構建.計算機技術,2012,06.

[6]Chetan Kumar Ng, Sudhanshu Vyas.Improving System Predictability and Performance via Hardware Accelerated Data Structures.Procedia Computer Science, 2012,09: 1197-1205.

[7]王昆.數(shù)字媒體節(jié)目的傳輸控制技術.計算機應用技術,2009,12.