（计算机应用技术专业论文）视频点播实时计费管理系统的研究与实现.pdf

北京邮电大学毕业论文 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名2 曼喜哥卜日期：2 堡z 墨丝l 一 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本 学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期： 伽7 。z f v 日期：幽。立止 f 第2 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 视频点播实时计费管理系统的研究与实现 摘要 近来，视频点播系统( v o d ) 在社会上受到了广泛的关注，并在技 术上、理论上取得了长足的进步。对使用者进行计费与计费的管理作 为视频点播不可或缺的一部分，在其发展中起到了重要的作用。为了 实现更好的计费服务，本文总结了几种重要的v o d 计费依据，分析 了视频点播计费管理系统应具备的功能，并在此基础上设计了为 v o d 服务的实时计费管理系统。 本课题主要研究工作如下： 1 ) 从总体上对现有计费依据进行了论述，通过理论上的分析对 其优劣、特点做出了比较，并在其中采用了一种作为本文设 计的计费管理系统的计费依据。 2 1 根据视频点播用户的需求，突出了实时计费的特点，明确提 出了针对视频点播的实时计费管理系统应具备的各种功能， 并在系统设计过程中按照软件工程的要求将各功能模块化， 进而完成整个系统的设计。 该系统已经在实验室的测试系统中得到了检验，可以稳定的运 行，达到了预期的目的。 关键词：视频点播实时计费计费依据模块化 第3 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 t h er e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o n o fr e a l t i m eb i l l i n g m a n a g e m e n ts y s t e mf o rv o d a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，v i d e o o n - d e m a n ds y s t e m ( v o d ) h a sc a u g h tm o r e a n dm o r ep u b l i ca t t e n t i o na n dm a d eg r e a t p r o g r e s s i n t h e o r ya n d t e c h n o l o g y a san e c e s s a r yp a r to fv o d ，b i l l i n gm a n a g e m e n ts y s t e mh a s p l a y e da ni m p o r t a n tr o l ei nt h ed e v e l o p m e n to fv o d i no r d e rt or e f i n e t h eb i l l i n gm a n a g e m e n ts y s t e m , t h i sp a p e rs u m su pt h ec r i t e r i ao fs o m e i m p o r t a n t k i n d so fv o da n da n a l y s e st h er e q u i s i t ef u n c t i o no ft h eb i l l i n g m a n a g e m e n ts y s t e m ，b a s e d o nw h i c ht h i sp a p e rd e s i g n sar e a l t i m eb i l l i n g m a n a g e m e n ts y s t e mo f v o d t h er e s e a r c hw o r ki n c l u d e s ： d i s c u s s e st h ee x i s t i n gb i l l i n gc r i t e r i ai ng e n e r a la n dc o m p a r e si t s a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e st h r o u g ht h et h e o r e t i c a la n a l y s e s ，a n dt h e n c h o o s e so n em e t h o da st h eb i l l i n gc r i t e r i o no f t h i sp a p e r a c c o r d i n gt ot h ec u s t o m e rd e m a n d so fv o d ，t h i sp a p e rf e a t u r e st h e c h a r a c t e r i s t i co fr e a l - t i m eb i l l i n ga n dd e f i n e si t sc o r r e s p o n d i n gf u n c t i o n s ， a n dc o m p l e t e st h es t r u c t u r a lf r a m eo ft h ew h o l es y s t e mb ym o d u l a r i z i n g t h es y s t e mf o l l o w i n gt h es o f t w a r ee n g i n e e r i n gs t a n d a r d si nt h ep r o c e s so f s y s t e mr e a l i z a t i o n 第4 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 t h es y s t e mh a sb e e nc h e c k e di nt h el a b o r a t o r yt e s ts y s t e ma n d p r o v e d t ob es t a b l ea c h i e v i n gt h ee x p e c t e da i m k e yw o r d s ：v o d ；r e a l t i m eb i l l i n g ；b i l l i n gc r i t e r i a ；m o d u l a r i z e 第5 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 1 1 研究背景及意义 第1 章绪论 视频点播( v i d e o - o n d e m a n d ，简称v o d ) 是典型的流媒体和视频服务器应用系 统。它通过网络为用户提供包括视频、音频等媒体数据在内的点播业务，以交互 的方式改变了传统用户被动接受的方式( 如收看电视) ，应用日益广泛。 广泛的应用带来了广阔的市场。在二十一世纪的前五年里，视频点播得到了 空前的发展，获取了长足的进步。实际上，仅仅在视频技术角度讲，视频点播已 经比较成熟。不过，由于过分注重视频技术的提高，导致其他相关领域发展相对 滞后，并成为现实中亟待解决的一个难题。在这其中尤其突出的一个问题是如何 进一步完善与实现对视频点播计费的管理。本文的主要研究内容即是选择合理的 计费依据、设计出完善的计费管理系统，以实现对视频点播实时、合理、准确的 计费，以及对计费数据的查询、修改等管理功能。 在计费理论( 依据) 上有所突破，就可以使得视频点播有更加灵活的运作方式； 在计费管理系统上有所实现，便能够增加视频点播的可信度与易用性。总之，计 费管理系统是视频点播领域重要的组成部分，可以作大文章，可以有高收益。 1 2 研究的现状与特点 随着用户需求的提升，基于视频点播的计费管理系统的功能也在逐渐的复杂 起来，这尤其表现在1 1 小节中提到的“实时、合理、准确”上面。 所谓“实时”是指计费管理系统要能够按照由业务类别设定的一系列规则来 进行实时扣费，在用户资费不足时能够按用户的类别按不同断线规则实施强制断 线。 “合理、准确的计费”有两重含义： 1 ) 在合理的计费理论基础上，提出合理的计费依据； 第8 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 2 1 设计稳定的计费管理系统，以获得正确的计费数据，并进行准确的计算。 除此以外，对计费进行有效的管理也是重要的需求之一，其主要含意如下： 1 1 站在视频服务使用者的角度， 相关的功能； 2 1 站在视频服务提供者的角度， 账户进行有效的操作与控制。 应该可以方便的完成交费、查询等与计费 除计算计费数据外，还应该可以对用户的 基于以上要求，目前有部分软件开发公司设计了类似的计费管理系统。其中， 比较有影响力的主要有p o r t a l 和m i n d 等知名公司。在这些厂家的产品中， 比较有代表性的有p o r t a l 公司的i n f i a n c t 计费与用户管理平刨“。下面以这种 产品为例子，对当前计费管理系统的现状进行分析。 美国p o a a l 软件公司的h i f i a n e t 计费与用户管理平台是业界最全面和最灵活 的用户计费管理系统。该平台能够有效地管理核心业务的运作，具有多种强大的、 开箱可用的业务管理功能，同时可以简便快速地加入新的用户和新的服务。 h l f f a n e t 计费管理系统主要包括： - i l f i a n e t 应用层客户工具、i n f r a n e t 计费平台、 可选的系统管理器、丰富的a p i 和使用者定制工具。i n f r a n e t 客户工具主要包括 一些应用层的管理工具。i n f r a n e t 计费平台主要为运行在s e r v e r 端的软件，包 括c m ( c o n n e c t i o n m a n a g e r ) 和d m ( d a t a m a n a g c r ) ，所有客户应用系统部分通过c m 系统进程建立与i n f i a n c t 的连接，实现一种实时的操作。c m 主要负责用户认证 和业务计费处理，d m 进行计费数据写入数据库前的数据处理。除此以外还有一 些可选的系统管理器，如一些具体业务计费管理系统管理器，运行在i n f r a n e t c m 平台上。 从i n f r a n c t 可以看出：除计费管理的基本功能外，良好的可扩展性( 简便快速 的加入新的用户和服务) 也是一个计费管理系统需要考虑的内容，同时，客户端 服务器的开发模式依然占有很重要的地位，再有，就是功能完备的计费管理系统 往往都能实现较为精准的实时计费。 第9 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 1 3 主要研究工作 论文将结合视频点播系统市场的现状，参考已有视频计费的产品，完善发展 目前的计费依据理论，更为重要的，是借助严格的理论分析、稳定的开发平台， 设计出符合特定用户需求、体现实验室特色的视频点播计费管理系统。该系统应 该能够很好的实现1 2 节中对计费管理系统的要求，同时，具有较强的扩展性。 需要完成的主要工作如下： 1 ) 熟悉视频点播领域主要的计费原理、计费依据； 2 ) 掌握计费管理系统常见的需求，尤其是实时计费的特点； 3 ) 对掌握的资料、原理进行深入的分析，在此基础上完成计费管理系统的 研究与开发； 4 ) 在导师的指导下写出论文，明确阐述研究过程中的进展、成果。 1 4 论文主要内容 本文的工作将在以下几章中做出明确的论述： 1 ) 第二章：计费依据的研究。 合理的计费依据是视频点播赢得用户的基础，也是计费管理系统设计的基 石。随着市场的发展、理论的完善，计费不再像以前的一揽子交易，与之相对的， 是考虑到用户的需求特点、使用者的承受能力，打造出设计合理、尺度灵活的计 费依据。 本部分将按照上述要求，对现有主要计费依据进行分析、整理，并加以发展。 同时，将挑选出合适的计费依据作为将要开发的计费管理系统的计费依据。 2 ) 第三章：开发工具的选取和相关技术的阐述 系统的实现，离不开开发工具的使用，如何选取适合本课题要求的开发工具， 是系统开发之前必须加以慎重考虑的内容，所以，将采用一章的内容进行详述。 第l o 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 除此之外，本章还将对课题研究过程中遇到的主要技术做出解释与归纳。 3 ) 第四章：方案设计。 自本部分起，将在前面论述的基础上选取合适的计费依据，开发出一套实时 计费管理系统。 定位市场需求、阐述研究内容、明确系统功能，划分管理模块，是这部分的 主要责任，同时，本章还将对。实时计费”做出较为细致的分析。对上，该部分 负责在众多计费依据中进行分拣、选取；对下，则提出具体功能，为系统设计、 代码开发指出方向。 4 ) 第五章：实时计费管理系统的实现。 该设计包括各功能模块的细化、数据库数据的组织、实时功能的实现，这是 整个开发研究最为关键的部分，它提供了系统的核心功能，是用户直接可见的部 分，同时，还决定了整个系统的运行效率以及稳定性、健壮性。在系统设计的过 程中，大量的计算机相关技术，如：中间件理论、计算机网络知识等将被涉及， 用以优化系统框架。 5 ) 数据结构的设计。 系统的实现，离不开数据的处理。所以，数据的组织，必然是设计的一个重 要组成部分。本部分实际上是第六章的一部分，主要是通过对计费数据的分析， 确定合理的数据结构，使其在计费管理系统的不同模块中传输、进一步完成预定 功能。 第1 1 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 2 1 概述 第2 章计费依据的研究 在视频点播的计费依据领域，比较常见的是以使用服务时间的长短和网络上 实际传输的数据流量作为计费依据，除此以外，随着理论上的丰富与实践上的需 要，又出现了以网络q o s 和网络传输的内容为计费依据的提法。尽管后两者是 处于辅助性地位的计费依据，但是市场的呼唤与用户的要求已经明确表示出对其 浓厚的兴趣。当然，计费依据并不仅限于上述几种，还有众多的依据正在企业内 部或者实验室里面蕴育发展，相信未来的计费依据领域必将是一幅百花齐放的局 面。下图显示了对3 年后各种计费依据所占比重的预测。需要指明的是：在实际 应用中，并不会单纯的采用一种计费，两种或多种的组合会被加入一套计费管理 系统中。 图2 - 13 年后视频点播系统计费方式预计分布图 2 2 按时长计费 按时长计费模式是指按照系统的使用时间计费，与网络速度、用户从网络获 取的数据流量等参数无判2 1 。计费原理如下：在某段时长内，视频点播将为使用 者提供一定的带宽( 该带宽往往高于用户正常使用视频点播时所需要的带宽，以 第1 2 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 应对网络的不稳定性) ，由于带宽是定值，所以使用的时问将决定计费额度。用 公式可以表示为： 上式中： c ( t ) = f ( w ) + t c ( t ) 表示计费的结果； t 表示使用者使用视频点播的时间； 式( 2 - 1 ) w 为使用者占用的带宽，f ( w ) 是占用该带宽应付的费用。 需要单独加以说明的是坟w ) 的设计。f 【w ) 是关于带宽w 的函数，对于用户来 讲是一个常数，无需考虑。 按时长计费应用最为广泛、最为成功的是在电信领域。得益于其计费简便、 实现快捷的特点，按时长计费成为了最常见、也是最重要的计费方式。长期的商 业运营使得电信运营商在该领域积累了丰富的经验，同时，又把这种经验推广到 其它众多相关领域，其中，就包括视频点播系统。 视频服务商借鉴传统的运营经验，通常在研究开发中把按时长计费的模式分 为两种形式：严格的按使用时间计费和包时段计费。其中前者属于基本模式、用 以满足一般用户的需求，后者是为了增加系统的灵活性而在前者基础上派生而出 的。 值得说明的一点是，基于时长计费有一个根本前提：计费起止时间的确定， 也即计费时长的测量。该指标的实现无外乎两种方法：高成本高响应的硬件方式、 低成本低响应的软件策略。对于视频点播、电信话单等业务来说，需要的是毫秒 级以上的响应，典型的操作系统，如w i n d o w s ，l i n u x 都能够胜任。所以，在 实现上采用软件开发即可。 参考电信行业中的成功经验，以时长为计费依据的计费方式凭借其良好的实 用性，逐渐占据计费管理系统的广大市场，成为视频点播计费管理系统设计中不 可或缺的一部分。 第1 3 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 2 3 流量计费 以流量计费是按照终端接入网络后产生的实际数据比特流来进行计引3 1 ，用 户付费的多少与用户接收的数据流量相关，与网络连接时间无关。与按时计费相 比，在出现的时间上，流量计费相对较晚，这与按时计费比按流量计费更为直观、 可行有关；在功能上，二者各有优点，并成互补之势；在实现上，后者相对复杂， 并不适合所有的计费管理系统，所以使用范围受到了一定的限制。 流量计费的重要应用是控制网络的数据流量。按时长计费存在一个明显的缺 点：在某段固定的时间内，无法有效的控制用户对网络资源的占用。由于视频点 播系统的数据流量很大，而网络出口带宽往往相对有限，很容易出现某用户占领 大量带宽，造成网络资源分配与缴费数额不匹配的现象。在该种情况下，就需要 有一种合理的手段对其进行控制、规范。这就是流量计费的作用。 和按时计费类似，以流量为依据的计费模式也可以分为两种：按实际流量计 费、无限流量包时间段计费。同样，后者是作为前者的扩充方式被提出的，值得 说明的是，无限量包时间段在一定程度上丧失了控制流量的功能，但是，作为一 种方便的计费方式，还是有着较广阔的市场。 与按时长计费相比，按流量计费涉在技术上较为复杂，就现有的技术与硬件 而言，比较可行的方案有两种。 比较简单的方式是网关式解决方案。在网络出口处部署一台b a s e 设备，用 来采集用户的数据，在b a s e 设备的后台连接计费管理系统，实现对用户的认证 计费。另一种就是旁路式的解决方案，通过与接入层交换机的数据采集配合，数 据再传送到网络中心通过认证计费软件进行处理，进而实现用户的认证计费。 在采集到用户的流量信息后，按照流量与收费相一致的原理，流量大的多付 款，流量小的少交钱，可以让用户自主选择，享受对应的服务。通过这种按流量 计费的方式，可以有效的完成对网络资源的分配、控制。 第1 4 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 2 4 服务质量计费 2 4 1 选择的原因 所谓“服务质量”( q o s ) ，主要是指网络数据传输的质量。既然视频点播建立在 网络之上，自然会受到网络自身的影响，其中，最显著的一点，就是网络的传输 质量会决定视频数据的准确性与稳定性。互联网( 局域网) 是以“最大努力”为目标 的服务，只能“尽力而为”地为用户传递信息，当业务流量很高，网络资源相对短 缺时有可能产生用户对服务质量很不满意的情况。要实现高质量的q o s ，必然要 提高系统自身性能，明显的，高质量的服务意味着稳定的软件系统与强大的硬件 支持，意味着高成本的投入，这也是基于服务质量计费的由来与初衷1 4 】。 2 4 2 网络0 0 s 的研究现状 q o s 是一个复杂的系统工程，既需要理论研究支撑，又应该考虑技术上的可 行性，除此以外经济上的合理性也必须保证。从体系结构看，目前实现互联网的 服务质量保证主要有综合服务( i n t s e r v ) 、区分服务( d i f f s a w ) 。i n t s e r v 和d i f t s e r v 是i e 吓提出的两种方案【5 1 。i n t s e r v 通过为每个数据流预留一定的资源来保证服 务，但是针对每个数据流的资源预留和系统管理给路由器造成了极大的负担，因 此这种方式的扩展性很差，在复杂的网络中难以实现。d i f f s e r v 有两种含意，一 是把用户的业务流按照需求分成不同的优先级，并为其打上优先级标记，相关设 备只需按照优先级来区别不同的业务流，在网络拥塞时首先转发高优先级的业务 流：二是根据网络的忙、闲程度给不同的业务流确定不同的优先级。对业务流的 分类管理简化了控制管理功能。所以，d i f i s e r v 具有较好的扩展性，通常来说， 是首选的方式。 不论采用哪一种q o s 体系结构，都需要按照业务流量工程方法对用户的业务 流进行控制。在用户数据传送平面上，链路层、网络层和传输层都可以进行业务 流量控制，对全网的q o s 都有举足轻重的影响。网络层是进行流量控制和拥塞 控制的最佳位置，这一层的q 1 0 s 机制包括口注分类、计量和标记、存储管理和 队列调度、拥塞丢包控制等。此外，q o s 选路是网络层的重要技术，根据多项 q o s 参数来选择最佳路由的算法十分复杂，简单可行而又有效的算法仍在研究之 第1 5 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 中。传输层对端到端的q o s 有直接影响，传输协议的优化是目前研究的热点， 包括移动和无线环境下的t c p 协议优化，和针对新应用的新型传输协议。例如， 流控制传输协议( s c t p ) 不仅实现t c p 的各种功能，还可以提供面向消息的传输， 实现消息的无序递交和网络级容错。又如，数据报拥塞控制协议( d c c p ) 是一种 正在讨论中的建议，它在u d p 的基础上增加了流控和拥塞控制机制，使数据报 协议能够用于流媒体业务的传输。 2 4 3 基于( 1 0 s 的计费 基于q o s 的计费可以从两种不同的角度出发进行分析。 一、 通过具体的参数值加以判断 和按时长计费、按流量计费不同的是，对q o s 的描述并没有一种直观的数据 ( 例如时间、流量) ，所以只能采用间接的方式，通过一系列的计算，得到某些重 要的参数，以这些参数作为计费的依据。其中，较为重要的参数有以下两个： 1 1 吞吐率 吞吐率是吞吐量与网络传送数据总量的比值。网络中的吞吐量是指成功发送 的数据数量。吞吐率直观的反映了网络传送数据的能力。由于网络环境的客观限 制，吞吐量有其自身的范围。在理想情况下及不加控制的情况下，某段时间内无 阻塞通过网络的数据量分别为【6 】： s m a x = g * e 4 3 s m i n _ g c - 2 屺 式( 2 2 ) 式( 2 - 3 ) 上述表达式中，s 表示成功发送的数据量，g 表示发送的数据总量。通常研 究中以公式( 2 - 2 ) 中的s m a x 作为吞吐量的上限值，并以实际的s g 衡量网络性能 的优略。 2 1 路由延迟 路由延迟是另一个重要的网络参数，是q o s 实现中必须考虑的一个因素。路 第1 6 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 由延迟可以表示为【3 】： t = 1 ( c 一九)式( 2 川 t 为路由延迟，愈小则要求愈高，u c 为数据链路的最大容量，九为实际流量。 除此以外，由于网络的服务质量与网络上的流量有着密切的关系，所以还有 一种简单的附加措施，即：当网络处于忙时，收费等级高，而处于闲时的计费等 级低。 二、 通过q o s 的实现方式计算 如前所述，实现互联网的服务质量保证主要有综合服务、区分服务等两种手 段，所以可以根据实现这两种方式的代价加以计费。根据服务等级协议( s l a ， s e r v i c el e v e la 伊e c m e n o 7 1 理论，可以将上述两种方式的总代价归结为如下公式： c = p f ( p ) f ( d p = r , w l4 - r 2 w 2 ( 1 ) 其中各参数的含义如下： 式( 2 5 ) 式( 2 6 ) p 为单位带宽单位时间费率基数，反映的是综合服务中为每个数据流预留的 资源所带来的开销，r i 为预留资源费用，r 2 为实际消耗资源费用。w l 和w 2 分别表示r 和c 的权重；f ( p ) 为优先级费率系数，其作用是按照区分服务提出 的要求对数据流进行分类( 通常为3 类，具体分类方法可以参见【7 1 ) 。f ( ，r ) 为闲忙 时段的费率系数，分别取值闲时费率系数c f 和忙时费率系数c b ，且 c f pp r o t o ) 创建通信标识 r o t = s e t s o c k o p t ( s ，s o l - s o c k e t ，s or e u s e a d d r , ( c h a r + ) & o n ，s i z e o f ( o n ) ) ； b i n d ( s ，( s t r u as o c k a d d r + ) & s i n ，s i z e o f ( s i n ) ) 与本机地址绑定 l i s t e n ( s ，q l e n ) 0 c l i e n t s o c k e t = a c c e p t ( s e r v e r _ s o c k e t , ( s t m c ts o c k a d d r + ) f s i n , & a l e r t ) ；接收 第4 1 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 客户端请求 c o n n c c t ( s ，( s t m c ts o c k a d d r + ) & s i n , s i z c o f ( s i n ) ) 建立连接 通过这些，一个面向连接的通信就可以建立起来，当然这种通信模型是需 要多线程、服务保证等机制加以控制的。 客户端将有多个，并不定时向服务器发起请求消息，这时会考验并发能力的 强弱，在技术上，复杂的多线程操作将会被用到。服务器端在宏观上将表现为一 台具有强大并发处理能力的机器。 5 4 服务器端算法设计及实现 服务器端需要保证长时间稳定运行，同时不受其它终端影响，所以，在开发 的过程中，采用将主程序设计成d a e m o n 进程的方式实现i ”】。所谓守护进程是运 行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待 处理某些发生的事件。守护进程是一种很有用的进程。l i n u x 的大多数服务器都 是采用守护进程实现的。 在开发中对应的主要代码如下 ，首先生产一个新进程， p i d - - - f o r k o ； i f ( p i d o ) ，父进程退出，保留新的进程 “i t ( o ) ； | 讽甩s e t s i d | s c t s i d o ； 切换当前目录 c h d i r ( ) ； 设置文件权限掩码， u m a s k ( o ) ； 第4 2 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 ，关闭所有可能打开的不需要的文件 f o r ( i = 0 ；i m a x f i l e ；i - h - ) c l o s e ( i ) ； 通过上述设定，可以保证实时计费程序独立在后台运转，尤其是对于计费数 据实时的接收将准确的实现。 在该d a e m o n 进程上，应该实现如下模块( 其功能与第五章中的内容相对应) ： 5 4 1 实时计费对数据库的影响 如4 5 节所述，计费管理系统将每隔一段时间采集一次计费信息，对于扣费 金额，可以实现每次采集后修改余额，但是对于计费信息表中起止时间的修改， 则分别要在公式4 1 中的第一个时刻与最后一个时刻做出修改。以便准确的对数 据进行操作。其主要代码如下： 严读取计费信息+ g e t d a t a ( d a t a ) ； b e g i n = d a t a s t a r t t i m e ；记录下公式4 1 中的开始时刻 l i n k = t r u e ； w h i l c ( 1 i n k - - - - - t , u e ) 第4 3 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 严数据处理，后续章节有详细论述， ) e n d = d a t a s t o p t i m e 记录下公式4 1 中的结束时刻 m y s q l _ r e a l _ q u e r y 数据存入数据库 对于数据的处理以及上述函数的调用，将在下节予以详述。 5 4 2 实时费用计算模块 作为整个系统的核心功能，费用计算的实现涉及了多个数据表操作，其主要 流程如下： 1 ) 数据采集 该模块采用特定的接口与视频点播系统进行通信，接收计费数据。计费数据 将准确的传递给计费管理系统。如前所述，数据采集的时间间隔是可以设置的。 其计费数据的数据结构如下： 计费信息 s t r u c t _ a c c r e q c h a r 血用于标识数据结构的名称，下同 c h a r u i d l e n g t h ；用户i d c h a r s t a r t t i m e m a x _ t i m e _ l e n ； c h a r s t o p t i m e m a x _ t i m e _ l e n ； ； 2 ) 数据查询 计费管理系统将通过接收到的数据查询对应的信息，例如用户d ，然后根据 该信息查询数据库中与之相关的其它资料，并将其调入内存。 查询操作的完成得益于m y s q l 数据库提供的编程工具，可以方便的实现。现 将在各模块中出现的几个重要数据结构示例如下1 1 4 1 ，其名字就代表了该结构的实 际意义： m y s o l m y s q l _ r e s m y s q lr o w 第4 4 页共5 7 页 北京邮电丈学毕业论文 m y s q lf i e l d 同样的，对应于上述结构，m y s q l 提供了接口函数，可以通过二者的结合方 便的实现数据库的查询功能，主要函数如下： m y s q l _ n u r n _ r o w s m y s q l _ f e t c h _ r o w m y s q l _ n u m _ f i e l d s m y s q lr e a lq u e r y m y s q l _ e r r o r 函数的具体功能将体现在程序中。 3 1 数据处理 本步骤将是费用计算的关键部分，结合费率表中的费率信息计算出视频点播 用户本次应该扣除的使用费用，并用该费用修改内存中的原始费用。 和上一步骤一样，通过接口函数访问数据表格实现。 在对费率表进行操作的时候，会用到如下数据结构： 费率信息 s t r u c tp i n f o c h a r h d r ； i n ts e r v i c e ；用于区分不同的视频对象，为将来的扩展留出的接口 i n tp e r i o d ；费率的单位时间 i n tu t y p e ； i n tv a l u e ； c h a rr e m a r k m a x _ r e m a r k 】； ) ； 4 ) 数据存储 将上一步骤计算出的最终结果写入数据库。 重新开始下一次计费数据采集。 如果发现用户账户的余额为负数，则中止计费过程，转而到冻结用户模块。 部分代码及s q l 操作如下： 严首先根据用户d 查询对应的费率 s p r i n t f ( s t r , ”s e l e c t f i o mr a t e i n f ow h e r es e r v i c ei n ( s e l e c ts e r v i c ef r o mu s c r b i l l i n g 第4 5 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 w h e r eu d d s ) ”，u i d ) ； 严执行上面语句+ m y s q lr e a l _ q u e r y ( m y s q l ，s t r , s t r l e n ( s t r ) ) ； r e s - - m y s q l _ s t o r e _ r e s u l t ( m y s q l ) ； r o w = m y s q l _ f e t c h _ r o w ( r e s ) ； 将上面的查询结果取出，并通过下面的6 ) r 循环保存 f o r ( t = o ；t m y s q lh u mf l e l d s ( r e s ) ；什斗) 幸对每行进行处理 ) 如果是严格的按时长计费用户 i f ( u t y p e = = t i m e l o n g ) ( f a r e = p e r i o d * v a l u e ；根据实时计费算法，计算单位计费时间费用 严更新用户余额信息 s p r i n t f ( s t r , u p d a t e t a b l eu s e r i n f os e tb a j 卸c 邢c r i i l f o b a l a n c e - fw h e r e u = s ”，f a r e ，u i d ) ； m y s q l _ r e a l _ q u e r y ( m y s q l ，s t r , s t r l e n ( s t t ) ) 执行数据库操作 ) 幸对于包时间段的用户，直接用接收到的原始数据与数据库中该用户的截止 日期相比较即可，操作类似 严以下对异常情况进行处理，暂略 在第四章中曾经对多线程的操作进行了论述。在对数据库读写的过程中，很 重要的一点就是对多线程环境下的数据库操作进行同步。为了表述清晰，上面的 代码并没有表现出这一点，实际的代码应为如下所示： w h i l “1 ) ( i f ( n e w ( 1 i n k ) 一- - - - t m e ) p t h r e a d _ c r e a t e ；当现新的连接时，生成一个新的线程对其进行处理 p t h r e a d _ m u t e x _ l o e k ；毛e 修改数据之前，防止其他连接访问该数据 计费处理 第4 6 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 例如上面的m y s q lr e a l _ q u e r y 操作 ， d o _ s o m e t h i n g ； p t h r e a d _ m u t e x _ u n l o c k ；去除对数据的保护 p t h r e a d _ k i l l ；善后工作 ) 通过p t h r e a d _ m u t e x _ l o e k 对数据进行保护，就可以安全的执行对数据库的操 作了，后面的几个模块也将执行类似的操作。 5 4 3 增加删除账户模块 本功能属于服务器必须实现的控制功能，其含意有二： l 】当用户主动提出增加删除账户的要求时，计费管理系统必须予以响应。 2 ) 当系统发现某些账户需要被删除时( 例如黑名单上的用户) ，应直接将其 删除。 其实现的关键代码如下： s w i t c h ( c m d ) 通过e m d 判断命令的类型 g , a s m s ga d du s e r ：增加用户命令 s p r i n t f ( s t r , ”i n s e r t i n t ou s e r i n f o v a l u e s ( ，s ，e s ) ”， u i d ，u n a m e ，b a l a n c e ，r e m a r k ) ；插入用户的s q l 语句 b r e a k ； c a s em s gd e l e t eu s e r ：册j 除用户命令 s p r i n t f ( s t r , d e l e t ef r o mu i n f ow h e r eu 玎d = s ”，u i d ) ；删除用户命令 b r e a k ； ) 5 4 j 4 计费查询模块 计费查询是用户与计费管理系统进行交互的重要手段，主要有两方面的内 第4 7 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 容： 1 ) 查询用户的视频点播使用次数、时间以及相应费用。 2 ) 查询用户账户，主要体现在告知用户账户的余额。 因为查询功能的使用频率通常远高于其它操作，所以同时或者近似同时的访 问将不可避免。在本模块实现的过程中，着重需要解决的问题为：如何处理多个 请求同时访问服务器所带来的负荷，其解决方案即借助多线程处理方式。 5 4 5 数据修改模块 明。 所谓“数据修改”主要是指两大方面： 1 ) 用户数据的修改，例如，用户交费导致的数据变更。 2 ) 计费数据，如费率、计费种类等数据的变更，通常是由服务提供商发起。 本模块和上一模块的实现过程与5 4 2 、5 4 3 中所述类似，故不再做详细说 5 4 6 冻结解冻账户模块 本模块属于辅助模块。将针对一些特殊情况做出处理。比较典型的是对欠费 的用户，系统应该能够通知整个点播系统以冻结其账户，同样的，当用户交纳使 用费用后，应该对该用户进行解冻，其实现过程主要如下所示： 1 ) 当系统发现某用户账户余额为负数时，将对该账户的相应标志位做出修 改，将其设定为暂时冻结状态，存入数据库中。 2 1 当满足解冻条件，如续费成功时，将对冻结标志位进行清除。 除上述数据结构外，还有几种重要的数据结构在算法中起到了重要的作用： 用户计费信息 s t r u c t u s e t c o n c h a r + h d c c h a r u i d l e n g t h ； i n t p i d ； i n tu t y p e ； c h a rs t i m e 【m a xt i m el e n 】； 第4 8 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 c h a rt t i m e m a x _ t i m e _ l e n 】； i n tb a l a n c e ； c h a rr e m a r k m a xr e m a v a ( 】； ) ； 用户信息 s t r u c tu s e r l n f o c h a r4h d r ； c h a r u i d l e n g t h ； c h a r u n a m e m a x _ n a m e _ l e n ； f l o a t b a l a n c e ； c h a rr e m a r k 【m a xr e m a r k 】； ) ； 交费信息 s t r u c tc l m r l n f o f c h a r + h d r ； c h a r u i d f i x _ c o d l n g _ l e n ； c h a r u n a m e n a m e _ l e n ； f l o a t s u m ； 交费金额 f l o a t b a l a n c e ：剩余金额 c h a r d a t e d a t el e n ； 交费日期 c h a r r e m a r k m a x _ r e m a r k 】； ) 冻结解冻用户 s t r u c ：tc o n t r o l c h a r + h a t , c h a r u i d ； ) ； 回应 s t l u c ts e r t o c l i 第4 9 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 c h a r + h d r ； i n tr e s u l t ； ) 查询用户信息 s t r u c tu s e r i n f o _ q u e r y c h a r + h d r ； c h a r u i d f i x _ c o d i n g _ l e n ； f 罱产编号 ) ； 报告用户信息 u s c r i n f o _ r c p o r t + h 毗胁d r 。n c m d = m s gu s e r - q u e r y i t e m 1 ；用户信息列表 5 5 客户端设计 与服务器端类似，客户端的设计可以分为四大模块： 其主界面如下图所示： 图5 - 4 计费管理系统客户端示意图 第5 0 页共5 7 页 盯 缸 曲 曲 、 北京邮电大学毕业论文 囤5 - 5 计费管理系统客户端界面 上图中计费查询对应图5 - 4 的第四部分，账户管理对应建立删除账户模块， 而数据修改则是指续费、费率的修改等功能的实现。此界面是用户已经成功通过 鉴权后登陆的结果，所以没有显示登陆界面。各模块功能如下所述： 5 5 1 用户鉴权模块 用户鉴权功能是通常客户端程序所必需的，用以进行用户登陆、安全控制等 内容。客户端模块的众多功能均是以本模块为出发点的，所以，其重要性勿庸置 疑。 5 5 2 建立删除账户模块 图5 - 6 计费管理系统登陆界面 通过本模块，视频点播使用者可以对自己的账户进行基本的管理，即增加删 第5 j 页共5 7 页 北京邮电大学毕业论文 除账户。 5 5 3 交费功能模块 该模块是客户端的重要功能之一，允许具有交费功能的账户进行续费。主要 过程如下： i ) 将指定的客户d 、费用数额发送至服务器端程序； 2 ) 服务器根据登陆用户提供的客户i d 查找数据库对应数据 3 ) 将查询到的数据调入内存，对其做相应修改。 4 ) 数据存回数据库。 5 5 4 计费查询模块 作为最为常用的功能，计费查询需要稳定、准确的实现。其含意主要有二： 1 ) 按时长计费的用户对自己的余额进行查询，包时间段的用户对自己的服 务中止时刻进行查询； 2 ) 用户对自己的使用次数、时间长度进行查询。