视频点播的未来（下）

分布式服务器模型

理想情况下这种模型可以很好地运行。不过，由于大部分网络都非常复杂，来自单个站点的内容存在下文所述潜在问题。为此，通常会部署一种多服务器架构，从多台服务器向单个客户端发送内容。这样可以把故障风险分散到多台设备，同时消除服务器的进出瓶颈。这种模型中的内容下载由接收器驱动，而非由发射器驱动，从而可以无需协调参与下载的各台服务器。此外，对服务器内容的请求在块级进行，这样可以消除对复杂、耗时的分组处理的需求。最后，在参与的服务器群之间可以对带宽占用进行自适应管理，这样一方面可以保持服务器负载相对均衡，另一方面可以消除服务器故障造成严重业务中断的可能性。

点对点传输

紧随分布式服务器模型而来的是主题的变化。最终负责把内容传输给用户的服务器常称为流引擎。在点对点环境中 – 如：PPLive、PP-Stream 与 CoolStreaming，主要流引擎与对等服务器合作，从合作设备下载相关数据块，用于发送给用户。这样可以使不同服务器与路径分担传输责任，从而提高系统整体效率。

挑战

从单一服务器模型向点对点模型的发展与市场需求相伴而生，但是即使点对点模型也面临挑战 – 最大的挑战是缺乏由服务提供商管理的交付。所有 VoD 架构都在根本上依赖三个因素：接入技术、网络传输以及控制内容分配的服务器或服务器群。

图 3：VoD 环境的接入、传输与服务器域会出现的问题。

图 3说明可能在三个“区域”发生的潜在问题。宽带接入部分很少遇到问题；只要选择的接入技术能够提供充足的带宽就不会出现问题，除非中出现物理漏洞。另一方面，网络传输在网络核心有可能遇到物理故障，但是更可能是涉及流量管理的业务影响的领域。

当网络由于设计不当、缺乏路由分集，或者由于临时情况造成不理想传输行为而出现拥塞，分组传输会出现断续，从而变得不可预测 – 进而造成 QoS 不可预测。网络的瞬时状况会造成带宽可用性降低，进而造成数据包丢失、延迟和抖动（数据包间的可变延迟），所有这些因素都会造较差的 QoS 与糟糕的用户观看体验。

上述问题的一种解决方法是我们先前提到的从多台服务器同时传输内容，如图 4 所示。在此情况下，来自客户端的请求最终到达中心管理站点，然后同时发送到多台代理服务器，其然后通过并行数据流把所需内容发送给用户。

图 4：多服务器情景 – 内容从多个来源发送到用户。

能够影响到服务质量的第三个、也是最后一个方面是服务器本身。作为一种高度专业化、稳定的个人电脑 (PC)，服务器也会遇到与标准个人电脑相同的问题：硬盘故障、内存不足以及造成系统崩溃的软件故障。这三个“方面”任何一个的故障都会造成系统瘫痪。VoD 商用过程中短期内发生的架构发展表明有必要防止可能导致灾难性业务中断的简单故障。

我们到此已经介绍了三种不同的VoD流方式：单一服务器方案（SHE-VHO-VSO、多边缘服务器方案以及点对点方案。它们各有优势，但都不尽完美。为了填饱渴求媒体的市场日益增大的胃口，我们需要一种全新的方案 —— 事实上是上述三种方案的混合。

未来操作问题

在介绍这种建议的混合视频分配方法之前，让我们先看一下 VoD 市场的现实情况。一切 VoD 系统的核心都是服务器阵列，其可以按需存储、定位并分配内容。这些服务器包含流引擎（有时称为视频泵）、位于第二层的交换功能以及用于存储内容的一个或多个硬盘。这种环境需要巨大存储能力：一台 VoD 服务器平常会需要能够存储 1 万小时以上点播节目的空间。它们一般与某些资产管理系统配合运行，由后者自动执行内容的收集、管理、分析与存储。

这些设备另外还具有工业级处理要求。它们必须处理视频转码与压缩，这两项工作都要求功能强大而丰富的媒体处理 DSP。

网络自身也面临挑战。与向多个用户传输相同内容的广播环境不同，VoD 环境依靠一种单播模式，其根据设计目的必须支持不同的控制协议，如：实时协议（RTP）和实时流协议（RTSP）。为了确保符合 QoS 保证要求，网络还必须支持“特技播放”操作模式，其包括标准的VCR或DVD功能，如：暂停、快进、后退等。而且DSL等接入方式随着媒体需求的增长也有可能不断发展，甚至包括千兆以太网。

VoD：混合方案

上述解决方案固然好，但同时也存在一系列严重的共同缺点。由于采用分布式服务器架构且为了保证完美的QoS，它们始终需要占用远远超出实际需要的带宽，从而会增加服务交付成本。另外，它们需要越来越多的代理服务器，以防止单个服务器故障的影响并将内容分配给每个用户。它们所依赖的代理服务器必须具有很大的存储容量，其同样会增加所交付服务的成本。最终的结果是虽然质量很高，但其代价却让人无法承受。现在让我们看一下允许 VoD 网络中服务器单元共享存储和处理资源的变通方案。这种技术称为点对点辅助视频点播(Peer-Assisted Video-on-Demand)。

点对点辅助视频点播

点对点辅助视频点播有时又称为多源流VoD (Multiple Source Streaming VoD)，是一种用于传输单播视频内容、功能复杂但极其高效的架构。在多源流系统中（如图5所示），原始视频流分为多个视频块，然后通过网络进行传输，其极其类似于消息在通过 IP 网络传输之前先分成数据包。

图5：多源流环境中原始视频分为最终路由至用户的连续块。

如果正确实施，其不仅可以提高容错性，消除瓶颈，显著改善可用带宽的利用，而且还可支持大幅提高的播放速度。

为了成功实施，需要部署多源流调度程序（MSS）。MSS 接收来自代理服务器或对等服务器等不同服务器的流块，对视频块进行适当排序，然后把无缝、块速率恒定的视频流发送到客户端设备—— 一般是机顶盒。MSS 当然也面临自身的挑战。数据块传输的变化会造成MSS 缓冲区下溢，进而造成回放饥饿和回放抖动。基于芯片的算法多多少少有助于缓解这种问题，但是保证可预测（和可计费）的QoS需要更强的控制。

图6：依赖代理流的典型现代VoD网络示意图

通过实施图 6 所示模型即可在几乎所有网络类型中实现对 QoS 敏感的 VoD。网络边缘的代理服务器与一台或多台视频块服务器通信，视频块服务器反过来又与多源流调度程序 (MSS) 通信。MSS与本地下载缓冲器相连，后者依赖本地缓冲器到客户端流传输器功能（LBCS）的服务，而 LBCS 最终连接客户端视频播放器。MSS、下载缓冲器以及 LBCS 一起构成间接本地代理流传输器（ILPS，有时称为本地代理流服务器 (LPSS)）。由于依靠多台服务器向单个客户端同时发送视频流，这种架构具有众多优势其不仅具有高容错性，而且还能够根据需要改发业务流，从而避免网络硬件故障或影响业务的拥塞。此外，该架构还支持高分辨率视频传输以及多个视频流同时会话。这种模型还允许作为故障预防措施而发送冗余数据，从而提高整体服务质量。最后，在传输资源闲置时，系统中的服务器可以智能“预读取”内容，以避免随后流量增加时出现延迟。

总结

视频点播自从1990年在香港出现之后已经历漫漫长路。虽然最初只是一种新玩意儿，但今天它不仅成为大部分主流服务供应商收入方案的支柱，而且也成为了组件和系统制造商产品规划中的战略要素。媒体、技术和电信的融合有可能在整个行业刮起完美风暴，但是遥远的天际已露出一抹亮彩。点对点网络正成为 IP 网络中的主要视频分配机制，而现代 VoD 网络逐步整合的技术要素也在降低网络和服务交付成本，提高带宽利用效率并提升 QoS 水平。这项技术还在致力于满足 ISP 的独特要求：内容处理使流量能够得到更高粒度的监控，从而可实现流量调整，以避免“边界争议”。上述混合方案会最终完美解决一切问题。（完）

视频点播的未来（上）：http://tech.c114.com.cn/599/a326980.html

脚注：

1. 登录网址：http://longtail.typepad.com/the_long_tail，参阅Chris Anderson所著《长尾理论》。

2. 《eMarketer and Insight Research》，2006 年 4 月 27 日。

Deepak Kataria现任 LSI 公司网络与存储产品部高级系统原型设计总监。其目前职责包括高级网络系统原型开发。从 1991年后直至加盟 LSI 前，他先后服务于 AT&T 贝尔实验室、朗讯科技与杰尔系统，历任网络顾问、系统工程师、系统架构师、系统应用经理以及系统集成经理。目前任职所负责的技术范围包括 ATM/IP/MPLS 网络、高速交换、城域以太网、无线接入（节点 B 网络接口、RNC）、有线接入（DSLAM、MSAN）、网络安全（IDS、DoS）、P2P（点对点）、家庭网络、小区网关、中小企业（一体化办公设备）、固定移动融合以及存储区域网络。Kataria 从鲁特格斯大学大学 (Rutgers University) 获得了电子与通信工程学士学位以及电气工程硕士与博士学位。