梅劍鋒，劉 丹，賀 皓

（黃石有線電視臺(tái) 多媒體部，湖北 黃石 435000）

黃石有線高清視頻網(wǎng)站架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)解析

梅劍鋒，劉 丹，賀 皓

（黃石有線電視臺(tái) 多媒體部，湖北 黃石 435000）

黃石有線高清視頻網(wǎng)站正是有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展局域網(wǎng)應(yīng)用的有效嘗試。要建設(shè)專(zhuān)業(yè)的高清視頻網(wǎng)站，必須考慮節(jié)目分發(fā)環(huán)節(jié)的建設(shè)。沒(méi)有從代碼的角度闡述建站過(guò)程，而是從網(wǎng)絡(luò)環(huán)境入手，介紹了黃石有線高清視頻網(wǎng)站的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和特色應(yīng)用，以及在建站過(guò)程中產(chǎn)生的多項(xiàng)自主研發(fā)和創(chuàng)新。黃石有線高清視頻網(wǎng)站運(yùn)行一年以來(lái)，受到用戶的普遍關(guān)注和肯定?！娟P(guān)鍵詞】有線；高清；視頻網(wǎng)站

1 黃石有線高清視頻網(wǎng)站簡(jiǎn)介

黃石有線高清視頻網(wǎng)站由于在城域網(wǎng)內(nèi)部運(yùn)行，不對(duì)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放，故簡(jiǎn)稱為“內(nèi)網(wǎng)”，其訪問(wèn)地址為“http://10.0.0.1”。內(nèi)網(wǎng)是以提供高清影視劇點(diǎn)播節(jié)目為主，網(wǎng)絡(luò)電視、有線服務(wù)、游戲和軟件下載為輔的專(zhuān)業(yè)高清視頻網(wǎng)站，受眾為黃石有線寬帶網(wǎng)用戶，其首頁(yè)主界面如圖1所示。

圖1 首頁(yè)主界面（截圖）

2 拓?fù)鋱D和軟硬件環(huán)境

2.1 拓?fù)鋱D

內(nèi)網(wǎng)是整個(gè)城域網(wǎng)的子系統(tǒng)之一，如圖2所示。要想充分發(fā)揮其整體性能，必須了解城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將直接向用戶提供服務(wù)的服務(wù)器與核心設(shè)備相連，這樣可以減少用戶訪問(wèn)時(shí)數(shù)據(jù)交換的中間環(huán)節(jié)，在布線方面至少采用六類(lèi)千兆網(wǎng)線互聯(lián)，如有需要，可采用光纖鏈路，并結(jié)合端口聚合技術(shù)，達(dá)到數(shù)個(gè)G的傳輸帶寬。同時(shí)服務(wù)器還可以啟用多網(wǎng)卡，對(duì)外服務(wù)的網(wǎng)卡設(shè)置網(wǎng)關(guān)，直接與萬(wàn)兆核心交換機(jī)相連，采用3層交換；對(duì)內(nèi)上載節(jié)目的網(wǎng)卡則不設(shè)置網(wǎng)關(guān)，直接與轉(zhuǎn)碼服務(wù)器或編輯工作站相連，采用2層交換。2層交換的特點(diǎn)是速度快，實(shí)際網(wǎng)速可達(dá)990 Mbit/s，3層交換的優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)崿F(xiàn)跨網(wǎng)段訪問(wèn)，滿足內(nèi)網(wǎng)設(shè)備復(fù)雜布局和對(duì)外提供服務(wù)的要求。以上2種交換技術(shù)的結(jié)合使用既充分發(fā)揮了服務(wù)器的硬件性能，也使日常的高清節(jié)目更新工作事半功倍，可見(jiàn)鏈路優(yōu)化對(duì)內(nèi)網(wǎng)的運(yùn)維起著十分重要的作用。

圖2 內(nèi)網(wǎng)拓?fù)鋱D

2.2 軟硬件環(huán)境

由表1可看出，內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)站實(shí)際上是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，其前臺(tái)和后臺(tái)頁(yè)面均使用JSP技術(shù)，后臺(tái)底層支撐和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)采用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。Web服務(wù)由Apache和Tomcat共同完成。Apache是一個(gè)Web服務(wù)器環(huán)境程序，不過(guò)它只支持靜態(tài)模板網(wǎng)頁(yè)，如果要在Apache環(huán)境下運(yùn)行JSP，就需要一個(gè)解釋器來(lái)執(zhí)行JSP網(wǎng)頁(yè)，而這個(gè)JSP解釋器就是Tomcat，如果JSP要連接數(shù)據(jù)庫(kù)，就需要由JDK來(lái)提供連接數(shù)據(jù)庫(kù)的驅(qū)動(dòng)，所以運(yùn)行JSP的Web服務(wù)器平臺(tái)一般采用Apache+Tomcat+JDK的組合，這也是當(dāng)前流行且成熟的建站模式。

表1 軟硬件環(huán)節(jié)

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 FMS4.0（服務(wù)端）+FlashPlayer11.0（客戶端）播放模式[1]

FMS全稱Flash Media Server，支持flv和MP4格式在線播放。FMS相比傳統(tǒng)的HelixServer和WindowsMe?diaServer具有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，就是提供“竭盡所能”的服務(wù)，能夠充分利用鏈路帶寬傳輸數(shù)據(jù)，特別適合局域網(wǎng)。內(nèi)網(wǎng)在線播放時(shí)終端接收帶寬一般可達(dá)70 Mbit/s，一部高清節(jié)目可在幾分鐘內(nèi)全部緩存完，這樣既減少了服務(wù)器在線的數(shù)量壓力，也確保了用戶體驗(yàn)度。

內(nèi)網(wǎng)點(diǎn)播直播節(jié)目采用H.264編碼，1.6 Mbit/s視頻壓縮，MP4格式封裝，能夠利用WiFi信號(hào)，支持And?riod、iOS等系統(tǒng)多終端接收播放，客戶端解碼為Flash Player 11.0播放器，免單獨(dú)安裝，方便快捷。

圖3就是內(nèi)網(wǎng)的點(diǎn)播頁(yè)面，視頻數(shù)據(jù)由流媒體服務(wù)器FMS系統(tǒng)供流，同時(shí)還提供下載功能，其速度可達(dá)90 Mbit/s。

3.2 節(jié)目庫(kù)和播出庫(kù)的分離

庫(kù)結(jié)構(gòu)如圖4所示，內(nèi)網(wǎng)后臺(tái)的節(jié)目庫(kù)和播出庫(kù)是分開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行的，節(jié)目上載完成后，節(jié)目庫(kù)自動(dòng)識(shí)別其容量、時(shí)長(zhǎng)、長(zhǎng)寬像素比、碼流和路徑等文件信息；播出庫(kù)用于管理稿件信息，稿件即資源的屬性和圖片的組合，是直接面向用戶展現(xiàn)的，可進(jìn)行類(lèi)似Word的可視化編輯，如圖5所示。

圖3 點(diǎn)播頁(yè)面（截圖）

圖4 庫(kù)結(jié)構(gòu)（截圖）

圖5 稿件編輯頁(yè)（截圖）

稿件除了展示圖文并茂的效果外，還要與具體節(jié)目相關(guān)聯(lián)，這樣才能確保具體點(diǎn)播頁(yè)面正常播放指定的節(jié)目。關(guān)聯(lián)方法為：在圖5的A處點(diǎn)“視”按鈕，彈出圖6左側(cè)的“關(guān)聯(lián)窗口”，點(diǎn)擊“添加點(diǎn)播節(jié)目”按鈕，彈出右側(cè)的“節(jié)目庫(kù)”窗口，定位指定的節(jié)目即可。

“節(jié)目關(guān)聯(lián)”為節(jié)目庫(kù)和播出庫(kù)之間架起了一座橋梁，兩庫(kù)的獨(dú)立運(yùn)行使得內(nèi)網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)更加清晰，更便于維護(hù)。

3.3 可視化模板

內(nèi)網(wǎng)大部分頁(yè)面是以.shtml為后綴的模板頁(yè)展現(xiàn)（Apache解析），涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)查詢則以.jsp為后綴的動(dòng)態(tài)頁(yè)或iFrame框架嵌入實(shí)現(xiàn)（Tomcat解析）。內(nèi)網(wǎng)在編輯模板時(shí)引入了一個(gè)CMSModule組件，它能嵌入DreamWeaver CS4.0主界面并生成一個(gè)新的選單，如圖7的A處所示。美工編輯人員只需掌握基本的HTML和CSS代碼就可設(shè)計(jì)出各種版式的模板。

圖6 節(jié)目關(guān)聯(lián)（截圖）

圖7 新的選單（截圖）

現(xiàn)以圖7的C處為例，展示如何將CSS+DIV靜態(tài)代碼區(qū)域的標(biāo)題內(nèi)容與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)連，其過(guò)程如下：

1）用DreamWeaver CS4.0打開(kāi)模板頁(yè)，剪切指定區(qū)域＜Div〉內(nèi)的＜ul〉、＜li〉標(biāo)簽和之間的代碼，見(jiàn)圖8的A處。

圖8 DreamWeaver CS4.0打開(kāi)模版頁(yè)（截圖）

2）插入圖7的B處“cms_01_titleList”標(biāo)題組件，此時(shí)彈出圖8所示的“標(biāo)題列表組件”窗口。

3）在圖8的B處空白區(qū)域粘貼剛才剪切的＜ul〉、＜li〉標(biāo)簽和之間的代碼，選中具體內(nèi)容，根據(jù)需要選擇圖8的C，D，E處的按鈕，編輯電影標(biāo)題，完成后會(huì)在圖8的B處自動(dòng)產(chǎn)生代碼。

4）在圖8的F處“欄目ID”框填入具體的ID號(hào)，此ID為播出庫(kù)中節(jié)目分類(lèi)ID值，見(jiàn)圖4的A處，表示模板的該區(qū)域顯示ID值對(duì)應(yīng)分類(lèi)的節(jié)目標(biāo)題信息，即告訴模板從數(shù)據(jù)庫(kù)的哪個(gè)分類(lèi)獲取數(shù)據(jù)，該操作直接與數(shù)據(jù)庫(kù)掛鉤。確定后，在圖8的A處會(huì)產(chǎn)生灰色代碼，然后發(fā)布模板使其生效。

可視化模板的意義在于使不懂程序設(shè)計(jì)的人能夠深度編輯網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站的快速改版。

3.4 CDN分布式架構(gòu)和節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)同步

1）CDN分布式架構(gòu)

根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)發(fā)展需要，只搭建了2臺(tái)流媒體服務(wù)器，組成了一個(gè)簡(jiǎn)單的CDN網(wǎng)絡(luò)，如圖9所示。

圖9 CDN部署

下面以市中心站分前端節(jié)點(diǎn)為例，介紹基本配置過(guò)程。

規(guī)劃好用戶IP段，見(jiàn)表2。

表2 IP段規(guī)劃

在管理后臺(tái)配置IP段，如圖10所示。

圖10 配置IP段（截圖）

在管理后臺(tái)添加點(diǎn)播服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，如圖11所示。

圖11 管理后臺(tái)添加分前端節(jié)點(diǎn)（截圖）

將IP段與分前端節(jié)點(diǎn)綁定，如圖12所示。

完成IP段綁定后，用戶進(jìn)行視頻點(diǎn)播時(shí)，在點(diǎn)播窗口區(qū)域代碼中實(shí)際上嵌入了iFrame框架，框架中引入了“Tomcat端口A”（見(jiàn)表1）Web服務(wù)的調(diào)用，該調(diào)用向管理服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中索取IP段劃分和CDN節(jié)點(diǎn)相關(guān)信息，然后“Tomcat端口A”根據(jù)用戶請(qǐng)求的IP地址判斷隸屬于哪一個(gè)IP段，最后將此IP段對(duì)應(yīng)的點(diǎn)播節(jié)點(diǎn)IP地址發(fā)送給用戶的瀏覽器，用戶瀏覽器再向此地址請(qǐng)求視頻流數(shù)據(jù)，整個(gè)過(guò)程對(duì)用戶而言是透明的。由上可知，點(diǎn)播節(jié)目流程看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上很復(fù)雜。

圖12 IP段的綁定（截圖）

2）節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)同步[2]

此處的同步是全鏡像同步，要求CDN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量相同，利用GoodSync軟件實(shí)現(xiàn)。該軟件在添加各分前端服務(wù)器的IP地址后，會(huì)定時(shí)掃描核心節(jié)點(diǎn)節(jié)目庫(kù)所在路徑下是否有新的節(jié)目，一旦發(fā)現(xiàn)有更新，會(huì)馬上將新節(jié)目同步到各分前端結(jié)點(diǎn)的磁盤(pán)整列中，這樣就保證了分前端的節(jié)目?jī)?nèi)容與核心節(jié)點(diǎn)同步更新，如圖13所示。

圖13 GoodSync同步軟件主界面（截圖）

架設(shè)CDN內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的目的就是支持大容量高清節(jié)目流并發(fā)。傳統(tǒng)的網(wǎng)站一般只需考慮Web端的建設(shè)，而專(zhuān)業(yè)的視頻網(wǎng)站必須考慮內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)。本文介紹的CDN網(wǎng)絡(luò)中配置高的核心節(jié)點(diǎn)能夠承受1 000人同時(shí)在線，配置低的子節(jié)點(diǎn)也能承受約700人同時(shí)在線。內(nèi)網(wǎng)當(dāng)前CDN網(wǎng)絡(luò)日均吐出量在2 Tbyte以上，日均點(diǎn)擊量4 500次，并可無(wú)縫擴(kuò)展，理論上，支持的用戶在線數(shù)量無(wú)上限。

3.5 流量監(jiān)控[3]

1）Prtg Traffic Graph 4.0是一款通用的監(jiān)控軟件，只要符合SNMP協(xié)議，就可以對(duì)設(shè)備指定端口進(jìn)行監(jiān)控，既能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控，又可以對(duì)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。如圖14所示，21：32之前吐出流量已超過(guò)700 Mbit/s。

雙擊圖14中的曲線圖，會(huì)彈出多種時(shí)間段統(tǒng)計(jì)窗口，如圖15所示，選擇按天統(tǒng)計(jì)選項(xiàng)卡，A處“Port 38（gei_3/8）”代表萬(wàn)兆核心交換機(jī)端口號(hào)，B處“Band?width Traffic IN”表示流媒體服務(wù)器流進(jìn)該萬(wàn)兆核心交換機(jī)電口的數(shù)據(jù)，也即該流媒體服務(wù)器的吐出流量，同理C處“Bandwidth Traffic OUT”表示用戶點(diǎn)播請(qǐng)求數(shù)據(jù)。在日常監(jiān)控時(shí)，應(yīng)以每天“Bandwidth Traffic IN”字段作為實(shí)際吐出流量統(tǒng)計(jì)值。

圖14 實(shí)時(shí)流量監(jiān)控（截圖）

圖15 流量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（截圖）

流量監(jiān)控可單獨(dú)分配一臺(tái)低配置服務(wù)器，實(shí)行24 h監(jiān)控。

2）VNC是一款用于遠(yuǎn)程控制的軟件，分為服務(wù)端和客戶端，在監(jiān)控服務(wù)器上安裝服務(wù)端，終端PC上安裝客戶端，可隨時(shí)查看流量數(shù)據(jù)，連接時(shí)只需輸入監(jiān)控服務(wù)器IP和密碼，整個(gè)過(guò)程如圖16所示。

圖16 VNC遠(yuǎn)程操作（截圖）

相比其他遠(yuǎn)程控制軟件，VNC具有操作便捷和畫(huà)面無(wú)延時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。

一般網(wǎng)站都具有點(diǎn)擊量統(tǒng)計(jì)功能，但鮮有流量監(jiān)控功能，流量監(jiān)控對(duì)專(zhuān)業(yè)視頻網(wǎng)站的運(yùn)營(yíng)十分必要，通過(guò)每日吐出量數(shù)據(jù)對(duì)比可真實(shí)反映網(wǎng)站受關(guān)注程度和運(yùn)行狀況，也有利于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，對(duì)網(wǎng)站日常的節(jié)目更新和維護(hù)管理具有指導(dǎo)意義。

4 運(yùn)行原理

節(jié)目上載發(fā)布和用戶點(diǎn)播流程如圖17所示。

5 網(wǎng)站推廣與廣告創(chuàng)收

由于內(nèi)網(wǎng)在城域網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行，不對(duì)互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放，因此網(wǎng)站推廣顯得尤為重要。在此采取了3種方式：

圖17 節(jié)目上載發(fā)布和用戶點(diǎn)播流程

1）對(duì)于客戶端登錄的用戶，利用彈出頁(yè)面機(jī)制指定內(nèi)網(wǎng)首頁(yè)；

2）對(duì)于登錄賬號(hào)集成到路由器中的用戶，在首頁(yè)主界面上方設(shè)計(jì)了“桌面鏈接”的Internet快捷方式，即“設(shè)為首頁(yè)添加收藏夾桌面鏈接2013年9月25日”，也可見(jiàn)圖1正上方方框所示，利用一線安裝維護(hù)人員上門(mén)的機(jī)會(huì)，手工下載到用戶桌面，整個(gè)操作只需數(shù)秒鐘，不會(huì)增加一線人員的安裝維護(hù)工作量；

3）制作網(wǎng)站logo。利用AxialisIconWorkshop_6.6.2. exe軟件設(shè)計(jì)制作“favicon.ico”圖標(biāo)文件，并置于網(wǎng)站根目錄，用戶訪問(wèn)或建立桌面快捷方式時(shí)會(huì)顯示logo圖標(biāo)，如圖18所示，這些小的改變無(wú)形中樹(shù)立了網(wǎng)站的品牌形象。

圖18 網(wǎng)站logo（截圖）

圖19 豐富多樣的廣告形式（截圖）

當(dāng)網(wǎng)站的受眾群達(dá)到一定量的時(shí)候，其廣告價(jià)值就逐漸顯現(xiàn)。目前內(nèi)網(wǎng)支持多種形式的廣告發(fā)布，具體參見(jiàn)圖19。

6 總結(jié)

內(nèi)網(wǎng)充分挖掘了廣電系統(tǒng)節(jié)目資源豐富和有線網(wǎng)絡(luò)高帶寬的優(yōu)勢(shì)，避開(kāi)了寬帶出口相對(duì)不足的劣勢(shì)，使大量投入的EPON+LAN、EPON+EoC、WiFi和光纖入戶等接入網(wǎng)設(shè)備能夠得到充分利用，發(fā)揮效益；MP4的封裝格式支持多終端接收，為將來(lái)的多屏互動(dòng)打下基礎(chǔ)；CDN分發(fā)網(wǎng)絡(luò)支持大容量用戶并發(fā)，確保體驗(yàn)度，內(nèi)網(wǎng)將成為有線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在PC終端上服務(wù)的載體。

[1] 黎川.用FMS4.0搭建視頻點(diǎn)播及文字即時(shí)聊天web程序[EB/ OL].[2013-09-20].http://task.zhubajie.com/2252348/.

[2]李翔.文件同步工具GoodSync教程[J].輕松學(xué)電腦：電子樂(lè)園，2009（23）：27-28.

[3] 何京科.PRTG網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控軟件使用教程[EB/OL]. [2013-09-20].http://wenku.baidu.com/link?url=r5v2IIFS4VaX1Mh c2UpMYslk_6zlp-_Ayym jC10Uk_dKwfYjgR8Dr2gEI7Hnz1dMtieZ FHNDFgqasoD9K1pKaT8C2fXw8RAwk055nnz7BWK.

TN948

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??健男

2013-11-25

【本文獻(xiàn)信息】梅劍鋒，劉丹，賀皓.黃石有線高清視頻網(wǎng)站架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)解析[J].電視技術(shù)，2014，38（12）.