張智騫 彭方翔

（廣東南方新媒體股份有限公司，廣東 廣州 510012）

全球信息化的發(fā)展，使得基于IP的業(yè)務(wù)必將成為信息產(chǎn)業(yè)的主流業(yè)務(wù)。IP網(wǎng)絡(luò)消除了傳統(tǒng)媒體(電視、廣播、報(bào)紙)之間，傳統(tǒng)信息產(chǎn)業(yè)（電信業(yè)、廣播電視業(yè)）之間的邊界，促使它們之間更廣泛的融合，形成無(wú)所不包的全業(yè)務(wù)特性。同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用催生了一系列的新媒體。IP網(wǎng)絡(luò)的去邊界性決定了融合是新媒體行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。媒體融合態(tài)勢(shì)下，傳統(tǒng)媒體與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興媒體傳播渠道有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)資源共享、集中處理，能夠衍生出多種形式的信息產(chǎn)品，多渠道廣泛傳播給受眾?；谝陨习l(fā)展理念，南方新媒體提出構(gòu)建面向服務(wù)、面向融合的“廣電+”全業(yè)務(wù)融合云平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“融合云平臺(tái)”）來(lái)作為整體的基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)，從服務(wù)端實(shí)現(xiàn)已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合，從客戶端實(shí)現(xiàn)各垂直業(yè)務(wù)的統(tǒng)一支撐，達(dá)到多業(yè)務(wù)、多屏終端用戶統(tǒng)一平臺(tái)管理的目的,如圖1所示。

圖1

圖2 推流服務(wù)層級(jí)圖

在融合云平臺(tái)中，流媒體服務(wù)系統(tǒng)作為流媒體應(yīng)用的核心系統(tǒng)，是向用戶提供視頻服務(wù)的關(guān)鍵平臺(tái)。流媒體服務(wù)器的主要功能是對(duì)流媒體內(nèi)容進(jìn)行采集、緩存、調(diào)度和傳輸播放。流媒體服務(wù)系統(tǒng)的主要性能體現(xiàn)都取決于媒體服務(wù)器的性能和服務(wù)質(zhì)量。因此，流媒體服務(wù)器是流媒體應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是主要的組成部分，如圖2所示。

一、系統(tǒng)現(xiàn)狀

（一）內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)

談到流媒體系統(tǒng)，就不得不談通常被稱(chēng)為內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)Content distribution network（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“CDN”）。完整的CDN通常由四部分構(gòu)成：內(nèi)容路由系統(tǒng)、內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)、內(nèi)容存儲(chǔ)系統(tǒng)和內(nèi)容管理系統(tǒng)。其中，內(nèi)容路由系統(tǒng)負(fù)責(zé)將用戶的請(qǐng)求調(diào)度到適當(dāng)?shù)脑O(shè)備上，通過(guò)全局和本地負(fù)載均衡系統(tǒng)來(lái)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)的主要方法包括DNS、應(yīng)用層重定向、傳輸層重定向。

如果說(shuō)內(nèi)容路由系統(tǒng)是幫助用戶找到合適的設(shè)備，那么內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)就是把用戶需要的內(nèi)容分發(fā)到不同服務(wù)節(jié)點(diǎn)的過(guò)程。通常，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)層級(jí)：邊緣節(jié)點(diǎn)層、中心節(jié)點(diǎn)層和源站節(jié)點(diǎn)層。

內(nèi)容存儲(chǔ)系統(tǒng)是針對(duì)用戶對(duì)流媒體內(nèi)容的實(shí)際需求，在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)層級(jí)節(jié)點(diǎn)實(shí)施相應(yīng)的內(nèi)容存儲(chǔ)策略，達(dá)到有效提高用戶請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間、提高存儲(chǔ)空間的利用率、降低回源次數(shù)的目的。

內(nèi)容管理平臺(tái)主要負(fù)責(zé)整個(gè)CDN系統(tǒng)的內(nèi)容注入、收錄、發(fā)布等。

（二）流媒體服務(wù)系統(tǒng)

融合云平臺(tái)的流媒體服務(wù)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)上線內(nèi)容的統(tǒng)一介質(zhì)存儲(chǔ)、統(tǒng)一切片、實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一向公網(wǎng)提供點(diǎn)播視頻流。流媒體服務(wù)系統(tǒng)與多個(gè)廠家的CDN對(duì)接，實(shí)現(xiàn)多CDN回源與多CDN切換，如圖3所示。

圖3 推流服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)圖

按照完整CDN系統(tǒng)的技術(shù)概念，融合云平臺(tái)的流媒體服務(wù)系統(tǒng)屬于整個(gè)CDN系統(tǒng)的源站節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)內(nèi)容管理和源站節(jié)點(diǎn)層面的內(nèi)容存儲(chǔ)和內(nèi)容分發(fā)；內(nèi)容路由、邊緣節(jié)點(diǎn)層和中心節(jié)點(diǎn)層的內(nèi)容存儲(chǔ)和內(nèi)容分發(fā)則通過(guò)租用服務(wù)的方式，對(duì)接CDN服務(wù)提供商的系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“CDN”）來(lái)向用戶提供服務(wù)。

流媒體服務(wù)系統(tǒng)第一期建設(shè)在2015年完成，由2臺(tái)DELL R730服務(wù)器作為硬件組成，每臺(tái)服務(wù)器掛22個(gè)1.8TB的SAS硬盤(pán)作為本地存儲(chǔ)。兩臺(tái)推流服務(wù)器以高可用集群（HA）的主從模式進(jìn)行工作，主從服務(wù)器之間通過(guò)心跳線相連以虛擬路由冗余協(xié)議（VRRP）來(lái)監(jiān)視和維護(hù)兩臺(tái)服務(wù)器的主從工作模式。

流媒體服務(wù)系統(tǒng)軟件采用Apple HTTP Live Streaming(HLS)技術(shù)規(guī)范，與上游的媒資管理平臺(tái)通過(guò)接口方式以FTP注入點(diǎn)播媒資數(shù)據(jù)、以UDP注入直播媒資數(shù)據(jù)，對(duì)視頻數(shù)據(jù)切片、存儲(chǔ)、索引、流化處理后輸出到CDN或用戶終端，讓用戶使用播放器觀看點(diǎn)播視頻。系統(tǒng)功能模塊如圖4所示。

圖4 推流服務(wù)系統(tǒng)功能模塊圖

流媒體服務(wù)系統(tǒng)采用TS封裝格式輸入輸出，視頻編碼格式為H.264，音編碼格式為AAC-LC。為用戶提供更好的體驗(yàn)，因?yàn)椴捎梅制奶攸c(diǎn)，HTTP streaming還可以實(shí)現(xiàn)媒體播放過(guò)程中的碼率切換（碼率自適應(yīng)）。系統(tǒng)支持最多4000個(gè)應(yīng)用層并發(fā)連接，按平均每個(gè)并發(fā)連產(chǎn)生1200Kbps的碼流計(jì)算。

經(jīng)過(guò)了兩年的使用，業(yè)務(wù)的積累使得流媒體服務(wù)系統(tǒng)的點(diǎn)播存儲(chǔ)空間使用率逐漸增加，兩臺(tái)推流服務(wù)器已經(jīng)掛滿了硬盤(pán)且存儲(chǔ)容量的使用率已達(dá)到90%。因此，本次系統(tǒng)升級(jí)應(yīng)解決以下問(wèn)題：①根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)劃，系統(tǒng)存儲(chǔ)容量由17T擴(kuò)展到30T；②優(yōu)化系統(tǒng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)存儲(chǔ)容量的橫向擴(kuò)展。

二、系統(tǒng)升級(jí)方案設(shè)計(jì)

圍繞存儲(chǔ)擴(kuò)容和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩個(gè)需求，在源站節(jié)點(diǎn)層面采用由單級(jí)源站架構(gòu)升級(jí)為源服務(wù)器節(jié)點(diǎn)和緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的兩級(jí)源站架構(gòu)。這個(gè)設(shè)計(jì)有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

第一，將屬于內(nèi)容管理的內(nèi)容注入、收錄、發(fā)布功能和屬于內(nèi)容存儲(chǔ)的緩存服務(wù)功能分開(kāi)，內(nèi)容管理功能放在源服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，緩存服務(wù)功能放在緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)。因?yàn)閮?nèi)容管理和緩存服務(wù)都是對(duì)內(nèi)存和磁盤(pán)I/O高消耗的功能，將兩個(gè)功能放在不同的節(jié)點(diǎn)能夠提高推流服務(wù)系統(tǒng)的整體效率和穩(wěn)定性，同時(shí)便于將來(lái)的系統(tǒng)擴(kuò)容。

在并購(gòu)支付多元化的發(fā)展趨勢(shì)下，不同并購(gòu)支付方式會(huì)對(duì)并購(gòu)雙方股東產(chǎn)生什么影響，并購(gòu)雙方應(yīng)如何選擇對(duì)企業(yè)最有利的并購(gòu)支付方式，這些問(wèn)題成為并購(gòu)支付方式選擇時(shí)需要考慮的首要問(wèn)題。本文通過(guò)實(shí)證研究來(lái)估計(jì)企業(yè)選擇并購(gòu)支付方式的影響因素和不同并購(gòu)方式對(duì)企業(yè)績(jī)效的影響。

第二，在內(nèi)容存儲(chǔ)上，根據(jù)CDN的回源數(shù)據(jù)，區(qū)分出媒資中的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)并放在緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上。在兩級(jí)源站架構(gòu)下，當(dāng)CDN回源的時(shí)候，將首先訪問(wèn)緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)再將訪問(wèn)請(qǐng)求重定向至源服務(wù)器節(jié)點(diǎn)。在緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)配合使用緩存淘汰算法，可以使緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)保持90%以上的訪問(wèn)數(shù)據(jù)命中率，這樣就實(shí)現(xiàn)了熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的區(qū)分，極大地提高數(shù)據(jù)的利用率。

要實(shí)現(xiàn)兩級(jí)源站架構(gòu)的設(shè)計(jì)，有以下兩種可行的技術(shù)方案。

（一）分布式集群文件系統(tǒng)

已有的2臺(tái)流媒體服務(wù)器作為內(nèi)容存儲(chǔ)的緩存服務(wù)器，作為緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)向CDN的數(shù)據(jù)請(qǐng)求提供緩存服務(wù)。新增4臺(tái)服務(wù)器，作為源服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)內(nèi)容管理服務(wù)的內(nèi)容注入、收錄、發(fā)布，同時(shí)還作為內(nèi)容存儲(chǔ)的源服務(wù)器，存儲(chǔ)所有注入的媒資文件。系統(tǒng)功能模塊如圖5所示。

（二）網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)系統(tǒng)

已有的2臺(tái)流媒體服務(wù)器作為內(nèi)容存儲(chǔ)的緩存服務(wù)器，作為緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)向CDN的數(shù)據(jù)請(qǐng)求提供緩存服務(wù)。新增4臺(tái)服務(wù)器，作為源服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)內(nèi)容管理服務(wù)的內(nèi)容注入、收錄、發(fā)布。同時(shí)將已有的網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“NAS”）掛載在源服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)所有注入的媒資文件。系統(tǒng)功能模塊如圖6所示。

（三）方案比較

比較兩種方案，方案一著重于在源服務(wù)器搭建分布式集群文件系統(tǒng)，源服務(wù)器使用SAS硬盤(pán)可以保證兩級(jí)節(jié)點(diǎn)都有高I/O性能，但是SAS硬盤(pán)的成本價(jià)格較高；方案二則選擇NAS系統(tǒng)上的硬盤(pán)分區(qū)掛載于源服務(wù)節(jié)點(diǎn)下，作為共享存儲(chǔ)型集群文件系統(tǒng)，在存儲(chǔ)擴(kuò)容的時(shí)間和價(jià)格成本上體現(xiàn)了較大的優(yōu)越性，但NAS系統(tǒng)能否滿足CDN回源時(shí)產(chǎn)生的I/O壓力存在不確定性。

經(jīng)過(guò)綜合考慮，方案二成了首選方案，NAS系統(tǒng)的I/O速率和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣瘸蔀榱讼乱徊降臏y(cè)試中兩個(gè)重要的考量指標(biāo)。

三、系統(tǒng)升級(jí)方案測(cè)試

（一）CDN回源數(shù)據(jù)峰值流量模型

根據(jù)半年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，CDN全天的連接數(shù)平均在一億五千萬(wàn)次，其中約10%的數(shù)據(jù)需要回源，在源服務(wù)器產(chǎn)生一千五百萬(wàn)的連接數(shù)，這其中的80%集中在20點(diǎn)至22點(diǎn)的2個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)；按照平均每個(gè)訪問(wèn)的碼率為1.2Mb計(jì)算，在訪問(wèn)量集中的時(shí)候，在目前的流媒體服務(wù)器產(chǎn)生峰值為2000Mbps的 I/O。

回源數(shù)據(jù)中的80%集中占全部媒資數(shù)據(jù)的20%，剩下的20%分散在全部媒資數(shù)據(jù)的80%中，將集中占全部媒資數(shù)據(jù)的20%的回源數(shù)據(jù)看作是熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，即熱數(shù)據(jù)占全部數(shù)據(jù)的20%，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)與非熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的比例是1︰4。

（二）熱點(diǎn)數(shù)據(jù)分析

針對(duì)以上CDN回源數(shù)據(jù)的特征分析，根據(jù)源站服務(wù)器節(jié)點(diǎn)、緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的兩級(jí)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，在滿足緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)容量與源站服務(wù)器節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)容量的比例大于1︰4時(shí)，緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的I/O主要是來(lái)自熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，NAS系統(tǒng)的I/O則是來(lái)自非熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。按照目前回源數(shù)據(jù)的特征，非熱點(diǎn)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)占回源數(shù)據(jù)的20%，在訪問(wèn)量集中的時(shí)候，緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)向源服務(wù)器節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求數(shù)據(jù)會(huì)在NAS系統(tǒng)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生峰值為400Mbps的I/O，以NAS系統(tǒng)測(cè)算的2Gbps峰值 I/O，這完全可以滿足。

另外，緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)本地存儲(chǔ)17T，源站服務(wù)器節(jié)點(diǎn)使用NAS系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量為30T，二者比例為1︰1.76，在這個(gè)比例達(dá)到1︰4，即源站服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的NAS系統(tǒng)存儲(chǔ)容量在增加到85T之前，在當(dāng)前CDN回源數(shù)據(jù)峰值流量模型保持不變，都不會(huì)對(duì)NAS系統(tǒng)的I/O產(chǎn)生更大的壓力。如果NAS系統(tǒng)存儲(chǔ)容量擴(kuò)展超過(guò)85T，可以通過(guò)增加緩存服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量來(lái)控制兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)容量比例大于1︰4。因此，以NAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)推流服務(wù)系統(tǒng)的兩級(jí)源站架構(gòu)在技術(shù)上是可行的。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)流媒體服務(wù)系統(tǒng)的內(nèi)容存儲(chǔ)的升級(jí)需求，采用了基于NAS系統(tǒng)的“源站服務(wù)節(jié)點(diǎn)+緩存服務(wù)節(jié)點(diǎn)”的兩級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在滿足業(yè)務(wù)需求的同時(shí)降低了存儲(chǔ)擴(kuò)容的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本，具有重要意義。

圖5 方案一系統(tǒng)功能模塊圖

圖6方案二系統(tǒng)功能模塊圖