（计算机系统结构专业论文）基于struts架构的视频点播系统的设计与实现.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 ，从视频点播系统的体系结构出发，深入研究了视频点播系统的各个组 成部分以及较常采用的解决方案，这些组成部分即包括硬件设备也包括一 些新的技术和协议。在此基础上，设计了一种适用于小区、酒店、学校的 观频点播系统，并利用s t r u t s 架构设计并实现了该系统的点播管理软件。 经分析，要构建一个视频点播系统，其关键技术主要集中在视频服务 器、流式传输、宽带网络、存储方案、点播管理软件等方面。视频服务器 是系统的核心设备，对并发性和实时性要求很高，不同类型的视频服务器 性能价格差异较大，采用多台普通p c 服务器组成服务器集群能实现较好 的性价比。n a s s a n 作为视频节目的存储介质，可以获得较高的i o 传输 率。 点播管理软件是用户，包括管理员和系统交互的界面，在深入研究了 j a v a 语言和设计模式的基础上，提出采用b s s 三层应用开发技术、j 2 e e 技术以及m v c 设计模式的开发方案。系统划分为用户管理、节目管理、 日志管理等功能模块，各模块间通过数据库信息协同工作。软件实现时， 采用了先进的s t r u t s 作为软件架构，j a v a 语言与关系数据库之间的连接采 用两层体系结构，o j b j d b c 。 编制完成的点播管理软件具有如下特点：客户端免维护，视图和逻辑 代码完全分离，数据库表结构易于更改，程序可以移植。这些特点使得该 应用程序具有非常好的维护性和扩展性。、j 关键词：视频点播，、网络应用程序，软件架构，标签 ( 模板夫对象数据库 连欺。对象关系映射 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t o nt h eb a s i so fv o da r c h i t e c t u r e ，m u c hr e s e a r c ha b o u tt h ec o m p o n e n t so f v o dh a sb e e n d o n e ，w h i c h i n c l u d eh a r d w a r e sa sw e l la ss o m en e w t e c h n o l o g i e sa n dp r o t o c a l s t h e nt h ed e s i g na n dt h ei m p l e m e n t a t i o no fv o d s y s t e mi nr e s i d e n ta r e a ，h o t e lo rs c h o o li sg i v e nb a s e d o nt h es t r u t sf r a m e w o r k t h ek e yt e c h n o l o g yo fv o ds y s t e mi n c l u d e sv i d e os e r v e r ，b r o a d b a n d n e t w o r k ，s t o r a g e ，s t r e a m i n gm e d i aa n da p p l i c a t i o ns o f t w a r e ，e t c v i d e os e r v e r i st h em o s ti m p o r t a n tc o m p o n e n t i tm u s th a v eh i g hp e r f o r m a n c eo np a r a l l e l a n dr e a lt i m e d i f f e r e n tk i n d so fv i d e os e r v e rh a v ed i f f e r e n t p e r f o r m a n c e u s i n g c l u s t e rc a no b t a i n h i g h - p e r f o r m a n c e a n dl o w c o s t n a s s a nc a n p r o v i d eb r o a di ob a n d w i d t h s t r e a m i n gm e d i at e c h n o l o g ya s s u r e st h em o v i e p l a yf l u e n t l y a p p l i c a t i o ns o f t w a r eo fv o ds y s t e mi s t h ei n t e r a c t i v ei n t e r f a c eo ft h e c l i e n ta n dt h es e r v e r b s sa r c h i t e c t u r e ，m u l t i - t i e rj 2 e e t e c h n o l o g ya n dm v c d e s i g nm o d e la r eu s e di nv o ds y s t e m sa p p l i c a t i o ns o f t w a r ed e s i g n i n g t h e f u n c t i o nm o d u l e si n c l u d eu s e r m a n a g e m e n t ，m o v i em a n a g e m e n t ，l o g m a n a g e m e n t ，e t c a l l m o d u l e sc o o p e r a t ew i t he a c h o t h e r t h e a p p l i c a t i o n s o f t w a r ei s i m p l e m e n t e d o nm o d e r ns t r u t sf r a m e w o r ka n do j b j d b c t e c h n o l o g i e s t h ev o ds y s t e m a p p l i c a t i o n s o f t w a r eh a s m a n ys p e c i a l t i e s w h i c h i n c l u d et h a tc l i e n tn e e dn o tt oi n s t a l l a n ys o f t w a r e ，v i e w a n dm o d e la r e s e p a r a t e d ，s o u r c ec o d ei sm o r ee a s i l ym o d i f i a b l e s u c ha p p l i c a t i o ns o f t w a r ei s m o r ee a s i l yt ob em a i n t a i n e da n de x t e n d e d k e yw o r d s ：v o d ，w e ba p p l i c a t i o n ，m v c ，s t r u c t s ，t a g l i b ，l a y o u t ， t i l e s ，j d b c ，0 j b i i 华中科技大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 视频点播概述 在日常生活中，每个人都曾遇到过这样一个问题：电视节目的时间表 是固定的，而由于各种原因你会经常错过许多优秀影片。所以人们特别希 望能够在不确定的时间段随时收看自己想看的精彩节目。这在以前还是异 想天开的事，而今天随着网络技术、多媒体技术、通讯技术的发展，这种 想法慢慢变为现实。由此产生了一个全新的应用领域：视频点播。 视频点播，简称v o d ，是v i d e oo nd e m a n d 的英文缩写，其意思就是 艰据用户的要求播放节目的系统。系统提供的是一种交互式视频服务，用 户在任何时候发出点播命令，视频服务端响应并将用户指定的节目内容传 送到客户端并流畅地播放出来，真正实现“想看什么就看什么，想什么时 候看就什么时候看”f 。同一时刻，多个用户可同时点播相同的内容，互 不干扰。视频点播具有提供给单个用户对大范围的影片、视频节目、游戏、 信息以及其它服务进行几乎同时访问的能力，用户和被访问的资料之间高 度的交互性使它区别于传统的视频节目的接收方式。它是随着计算机技术 ( 特别是多媒体数据压缩解压缩技术) 和通信技术的发展，综合了计算机 技术、通信技术、电视技术丽迅速新兴的一门综合性技术。 1 2 视频点播的现状 视频点播实际上是计算机多媒体技术的一个应用，对它并没有一个严 格的定义，它泛指一类能在用户需要时随时提供交互式视频服务的业务。 视频点播是9 0 年代在国外发展起来的，现在国内外已经有了不少成熟的产 品，我国也已有一些应用型的视频点播系统。视频点播系统主要由视频服 务器、视频点播应用软件包、传输及交换网络、用户端( 机项盒或者计算 机) 组成【2 1 。当用户发出点播请求时，该视频服务器就会根据点播请求， 将存放在节目库中的影视信息检索出来，合成一个个视像数据流，通过高 华中科技大学硕士学位论文 速传输网络送到用户端。对于用户而言，只需配备相应的多媒体电脑终端 或者一台电视机和一个机顶盒、一个视频点播遥控器。 衡量一个视频点播系统性能的指标主要包括以下几点： 1 系统的并发处理能力； 2 系统支持的视频格式： 3 系统的存储容量； 4 点播响应速度： 5 播放的实时性； 6 v c r 功能( 回放、快进、暂停、停止) ： 7 系统的可靠性、单点故障时容错能力； 8 系统的可扩展性等。影响性能的因素主要是系统采用的软硬件设备 和技术的不同。 目前，对不同的视频点播产品，我们可以从以下两个方面给它分类： 从应用领域分：用于小区、酒店娱乐目的的v o d ；用于学校进行网络 教学的v o d ；用于网站发布多媒体信息和提供视频节目的v o d 。 从通信网络不同分：局域网上的v o d 、电信网上的v o d 、有线电视 网上的v o d 。 局域网上的v o d 通常采用带宽较大的a t m 网或快速以太网等计算机 网络。 电信网上的v o d 利用的是电信部门建设的公用网。电信网络建设一般 包括骨干网、城域网、接入网三部分，目前国内外的宽带骨干网已经建成， 所以传输网络宽带化的关键技术集中在接入网部分，现有比较成熟的接入 技术主要是a d s l 接入、c a b l em o d e m 接入、高速以太网接入等，发展的 方向将是光纤接入。 有线电视网上的v o d 利用的是广电部门建设的有线电视网。用户终端 经由s t b ( 机顶盒) 接入小区有线电视网，然后再联到小区多媒体网络中 心，用户的点播要求通过网络中心的c m t s 传送给视频点播服务系统，视 频点播服务系统经由双绞线接入网络，连接速率为1 0 0 m b p s ，从而构成一 2 华中科技大学硕士学位论文 个完整的视频通信网络。s t b 机顶盒是有线电视网上的v o d 系统的一个 重要设备，用来连接有线电视网络和用户电视机，它负责把用户的请求通 过有线电视网络传送给点播中心，再把从点播中心传输来的视频流实时地 传送给t v 并播放出来。 1 3 视频点播的意义 视频点播系统给用户一个自主选择视频多媒体信息及影视节目的机 会，改变了人们传统的看电视的方式，对于用户来说，是一种新的尝试。 用户可以在节目菜单中自由选择中外影片来观赏，不受广告干扰。视频点 播系统允许多位用户同时点播同一节目，互相没有冲突。在使用视频点播 观赏节目的时候，还可以对节目实现编辑与处理( 倒退、暂停、搜索等等) ， 就如同在自己的影碟机或录像机上看节目一样方便，并且视频点播向用户 提供的服务内容将远远超过普通录像带的内容。所以视频点播不仅能极大 地满足人的主动性的欲望，而且可以获得比以前单纯的文本更加丰富多彩 的信息。 1 4 本文内容 v o d 是当今一个非常有实用价值的多媒体应用系统，本文首先分析了 视频点播系统的各个组成部分及关键技术。在此基础上，设计了一种适用 于小区、网站、学校等多种场合的视频点播系统，并采用s t r u t s 技术设计 并实现了基于w e b 的视频点播系统的应用软件部分。 在章节安排上，第一章是本文的绪论部分，是对视频点播的一个概述 以及视频点播带来的现实意义。 第二章是对视频点播系统的各个组成部分及关键技术的研究。视频点 播系统对涉及的软硬件有很高的要求，甚在为用户提供界面友好、实时传 输的视音频服务，且延时短。研究的重点是如何充分利用现有视频服务器 的资源以及采用什么样的存储方案来提高系统的i 0 吞吐率和减少点播启 华中科技大学硕士学位论文 动延时。系统应用软件应以关系数据库技术为基础，采用以w e b 为中心 的基于i n t r a n e t 和i n t e r n e t 的视频系统的解决方案，为用户提供方便的节目 点播和系统管理功能。 第三章是对开发本系统应用软件部分所用到的原理知识的阐述。首先 对j a v a 语言做了简单介绍，其次深入探讨和研究了比较先进的s t r u t s 技 术。s t r u t s 是a p a c h e 组织提供的专门用来开发w e b 应用的软件架构，使用 这种架构，能实现视图和逻辑实现的完全分离，有利于系统的维护和扩展。 第四章和第五章是“基于s t r u t s 架构的视频点播系统”的设计和实现 部分其中第四章着重阐述了类和视图的设计与实现；第五章是对数据库 的设计，r d b m s 采用m y s q l ，使用o j b 作为对象关系映射( o r m a p p i n g ) 工具。 第六章对全文进行了总结。 4 华中科技大学硕士学位论文 2 视频点播的关键技术 如图2 1 所示视频点播系统的硬件结构主要由服务端、多媒体通信网 络、用户端三大部分组成f 3 】。其中服务端主要包括视频服务器、存储设备、 w e b 服务器、数据库服务器、节目制作工作站等。软件部分主要包括流媒 体压缩软件、流播放软件、节目点播和系统管理软件包、播放器等。视频 点播系统的关键技术主要集中在视频服务器、存储系统、网络、流技术、 系统管理等方面。这些也是影响系统性能的主要因素。 v 0 蛾务镬 2 1 视频服务器 用户祷 图2 1 ：v o d 的构成 视频服务器是视频点播系统的核心设备，也是v o d 系统的信息源。它 主要用来存储视频节目、传输视频流给客户端。它必须具有如下性能【4 】： 点播实时性：要求能够实时处理终端用户的即时点播需求，保证数据 流的连续性和同步性； 视频并发性：要求具有较大的视频并发处理能力，能及时处理多个用 户的并发请求； 输出宽带化：针对多用户的并发点播，要求具有较高的视频输出带宽： 应用环境多样性：由于用户环境的多样性，决定了视频服务器的视频 输出方式的多样性，f a s te t h e r n e t 、a t m o c 3 c 、d v b a s i 等； 华中科技大学硕士学位论文 大容量存储：要求具有先进、高效的大容量存储磁盘管理能力t 灵活扩展性：必需具有灵活的扩展性和平滑的系统升级能力，以保护 用户的投资； 高性能价格比：较高的性能价格比，使视频点播真正贴近大众生活。 由此，国内外一直把对视频服务器的研究作为一个重点，研究的目的 就是希望在有限的系统资源下，在保证每个视频流的连续性的前提下，提 高视频流的i o 吞吐率，以支持尽可能多客户要求的视频服务。经分析视 频服务器的瓶颈主要集中在存储容量、存储i o 接口、访问时间、网络i o 接口等方面因此当前提高视频服务器性能、改善系统瓶颈的方法主要有： 改变视频服务器的硬件体系结构，通过采用模块化分布式的体系结构或机 群来扩展服务器的性能：修改系统内核，构造连续文件系统，使系统支持 视频流的连续性要求和大容量特点；在现有操作系统的基础上，利用调度 算法和缓存技术来构造视频服务器。 根据系统规模和投资的多少，现在应用系统中常用的视频服务器类型 主要是以下几种：基于普通p c 的服务器，专用的视频服务器，机群。其 中基于高级工作站和基于硬件平台的视频服务器属于专用视频服务器”1 。 基于普通的多媒体p c 的服务器。可根据v o d 系统的规模选择合适的 硬件配置。重点集中在硬盘接口、网卡的性能、内存大小。比如服务器若 要同时支持5 0 个m p e g 1 视频流，则对i 0 接口的要求至少是 5 0 ) ( 1 5 = 7 5 m b p s 。可采用基于r a i d 阵列盘和s c s i 接口的存储体系。 基于高级工作站的视频服务器。这种类型的服务器往往是继承原有技 术，在高性能计算机的基础上增加支持视频数据访问的有关硬件，再将系 统进行一定的优化，以达到一般视频服务器的功能。它使用专用的操作系 统。在系统硬件级和系统软件级共同对服务器性能进行优化。适用于中、 小规模网络的需求。价格较贵。如m e d i a h a r k 系列，s g i 公司的o r i g i n 2 0 0 0 系列。 基于硬件平台的服务器。不是从系统级，而是着眼于从某个硬件单元 上解决问题，通过改进某个硬件单元提高视频服务器的性能。这种类型的 6 华中科技大学硕士学位论文 服务器一般价格较高，性能也很优异，但是，其对硬件的依赖性很大，应 用上也往往是某个完整点播方案中的组成部分，专用性很强。最关键的是 依赖硬件解决方案不仅代价昂贵，而且会给今后的扩展，升级和维护带来 问题。 分布式结构服务器。也就是机群结构。它的中心思想是采用多个普通 p c 服务器作为视频服务器，将以往单个视频服务器承担的任务分散到服务 器网络中去解决，有效地解决单个服务器可能出现的i o 负载和存储瓶颈 等问题。比如若单个服务器只能同时支持5 0 个m p e g 一1 视频流，则1 0 个 见频服务器组成的v o d 系统能支持的视频流数就可达到5 0 0 个。 2 2 视频数据的存储 在视频点播系统中，存储的资源大多是数据量巨大的视音频数据，这 样便对信息存储系统提出了空前的要求，首先存储容量要足够大，其次数 据的i o 吞吐率要快。所以现在多采用带宽较大的s c s i 接口的硬盘，或者 采用磁盘阵列，使用条块化技术横跨多个磁盘来分布数据，提高数据的i o 传输率。 随着网络存储技术的发展，还可以采用n a s 和s a n 来存储视频数据。 n a s 是n e t w o r ka t t a c h e ds t o r a g es e r v e r 的简写，我们可以称它为附网存储， 这是一种不依附于传统的通用服务器的存储设备，它直接与网络相连，可 以建立用户到存储设备的直接数据连接，而不再通过i o 总线附属于某个 特定的服务器或客户机，实际上是一种瘦服务器的形式6 】【”。它的优势是 仅仅提供文件系统功能，用于存储服务，大大降低了存储设备的成本，其 专门优化了的系统硬软件体系结构，多线程，多任务的操作系统内核能更 好的支持对存储器的读写，所以具有更快的读写响应速度和更高的数据带 宽。 s a n 是s t o r a g e a r e an e t w o r k 的简写，称为存储区域网，它与附网存储 不同，它是一个采用f i b r ec h a n n e l 、i s c s i 等专用存储协议连接存储资源 7 华中科技大学硕士学位论文 和服务器的高速计算机网络，而不是设备。在s a n 中，存储设备可以共同 构成一个存储池，外来的数据读写请求通过专用的存储协议完成。它不占 用现有的l a n w a n 带宽，大大减少了服务器和网络的工作负载，而且由 于采用了光纤通道技术，使得整个存储网络具有较高的数传率f 8j 。存储区 域网这种高数传率的特点，特别适合于音频、视频这类大容量数据的存 储。 现在国外又提出了一种网络内存的概念，它的想法是在服务器机群结 构下，划分出一定的共享内存，通过一定的替换策略将访问频率高的数据 调入内存存放，命中时，对磁盘的访问将变为对大容量内存的访问，从而 提高请求响应速度。 2 3 宽带网络 多媒体通信网络荠不是一个新建的专门用于多媒体通信的网络，绝大 多数情况下，都是按照多媒体通信的要求对现有的网络进行改造和重组以 适应多媒体业务的开展。目前的通信网络大体上可分为三类：一类为电信 网络，如公共电话网p s t n 、分组交换网p s p d n 、数字数据网d d n 、综合 业务数字网i s d n 等：一类为计算机网络，如局域网、城域网、广域网、 以太网、光纤分布式数据接口f d d i 、a t m 网等：一类为电视传播网络， 如有线电视网c a t v 、光纤同轴混合网h f c 、卫星电视网等p j 。 对于小规模的v o d 系统，特别是一个独立的局域网，常采用以太网作 为通信网络，它是共享总线型网络，多个终端同时发送接受数据包时可能 引起网络拥塞，适用于用户数较少的系统。现在随着网络技术的发展出现 了百兆以太网和千兆以太网，它们属于交换式网络拓扑，使用以太网交换 机来分配数据流量，数据传输能力大大优于普通的以太网。系统扩展时， 也可以将主干线用光纤代替。 对于大规模范围内的v o d 系统，可以利用公众互联网络，现在国内的 这些公众互联网络的宽带骨干网正逐步建成，点到点带宽达到2 5 g ，国内 华中科技大学硕士学位论文 总带宽超过8 0 0 g ，出口带宽达到2 7 9 9 m 。关键的技术集中在宽带接入网 f b a n ，b r o a d b a n da c c e s sn e t w o r k ) 部分，也就是“互联网的最后一 公里”用户端到宽带骨干网之间的传输部分。传统的用户接入方式是采用电 话线( 铜质双绞线) 作为传输介质，通过m o d e m 连入骨干网，但是它所能提 供的带宽有限，5 6 k b p s 已经是极限了。现在可采用a d s l ( 非对称式用户数 字电路1 接入方式和c a b l em o d e m 接入方式，两者均能同时提供上、下行通 道，将用户申请服务的信息和从服务端传送到用户的多媒体信息区分开来， 分别在上、下行通道中传送，并保证下行通道的高带宽。宽带接入的发展 方向是光纤接入，光纤到户。 a d s l 利用传统的电话线，用户端需配置a s d lm o d e m 设备，成本较 高。c a b l em o d e m 利用现有的c a t v 有线电视线路，但是须作有线电视线 路的双向改造，难以普及，且视音频质量不高。 2 4 流媒体技术 多媒体信息主要包括图像、声音和文本三大类，其中视频、音频等信 号的信息量是非常大的。相对于音频处理来说，传输数字图像所需的带宽 更远远高于前者，例如，n t s c 图像以大约6 4 0 x 4 8 0 的分辨率，2 4 b i t s 像素， 每秒3 0 帧的质量传输时，其数据率达2 8 m b 字节秒或2 2 l m b 位秒。 而且以这个速率保存的l5 秒的未压缩视频图像将占用4 2 0 m b 字节的内存 空间，显然这样庞大的多媒体数据量的存储和传输对主要提供视频节目的 视频点播系统是难以接受的。所以最好采用流媒体技术【l0 1 。这种技术主要 体现在两个方面，一是多媒体数据是经过压缩处理的流媒体，它的大小比 原始多媒体文件要小的多，所以减轻了存储和带宽的压力，二是传输时采 用流式传输的方式，即客户端开始播放前不必完全下载整个视频文件到本 机，而是通过网络边下载边播放，这样大大降低了节目的启动延时。客户 端需开辟一定大小的缓冲区以便存储不断流入客户机的数据，播放完毕的 数据即时被删除，播放时，客户端的播放器完成对流媒体文件的解码。 华中科技大学硕士学位论文 流媒体技术使视频播放的启动延时大大缩短。服务端只需存储比原始 数据容量小得多的压缩数据，客户端没有存储压力，也无需花费较长的时 间等待视频节目全部下载完毕后再播放，前台播放节目的同时，后台源源 不断地将节目后续的视频流通过网络传送到客户端缓冲区等待播放。需要 注意的是，网络带宽必须满足特定压缩格式需要的传输速率，否则客户端 无法流畅地播放视频流。 现在常见的流媒体文件格式如表2 1 所示。 表2 1 ：常见流媒体文件格式 文件格式扩展名( v i a ) j 蕞体类型与名称 a s fa d v a n c e ds t r e a m i n gf o r m a t ( m i c r o s o f t ) r e a lv i d e o a u d i o 文件( p r o g r e s s i v en e t w o r k s 、 r e a la u d i o 文件( p r o g r e s s i v en e t w o r k s ) r p r e a lp i x 文件( p r o g r e ss i v en e t w o r k s ) r tr e a lt e x t 文件( p r o g r e s s i v en e t w o r k s ) s w fs h o c kw a v ef i a s h ( m a e r o m e d i a ) v i v om o v i e 文件( v i v os o f t w a r e ) 另外，播放流媒体的要求是保持流数据的平稳性，由于流媒体数据的 爆发性，基于重传的可靠传输机制只会增加网络的通信量和数据包丢失率， 最终导致网络阻塞，降低网络的性能。所以一般采用t c p 来传输控制信息， 采用r t p ，r t c p ，r s v p ，r t s p 等传输实耐视、音频数据，这些协议一般是基 于u d p ，而不是基于t c p j 。 实时传输协议r t p ：用于i n t e r n e t 上针对多媒体数据流的一种传输协 议，其目的是提供时间信息和实现流同步，r t p 协议一般运行在u d p 之上， = 者共同完成运输层协议功能【他】。 实时传输控制协议r t c p ：r t c p 为按顺序传送数据包提供可靠的传送 机制，也提供流量控制或拥塞控制。在r t p 会话期间，各参与者周期性地 传送r t c p 包。r t c p 包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数 1 0 华中科技大学硕士学位论文 量等统计资料，因此，服务器可以利用这些信息动态地改变传输速率，甚 至改变有效载荷类型。 实时流协议r t s p ：该协议定义了一对多应用程序如何有效地通过i p 网络传送多媒体数据。r t s p 在体系结构上位于r t p 和r t c p 之上，它使 用t c p 或r t p 完成数据传输。 资源预订协议r s v p 协议( r e s o u r c e r e s e r v e p r o t o c o l ，正在开发的 i n t e r n e t 上的流服务协议) 。 2 。5 视频点播应用软件系统 视频点播系统不但能为终端用户提供充分的交互性，同时也为服务器 端的视频节目的制作管理和用户管理计费收费提供简洁方便的管理界面。 系统应用软件以数据库技术为基础，采用c s 的体系构架1 13 1 ：服务器后台 管理利用基于c s 构架的应用软件进行系统和用户信息维护与管理。终端 用户登录到视频服务器管理主界面，经过安全性验证后，进入视频点播应 用界面进行视频点播和相关信息查询，同时提供用户相关信息修改功能。 服务器端软件包含视频节目制作与管理、用户管理与计费收费软件。 视频节目制作与管理软件用于控制视频服务器，制作、存储与管理视频节 目文件，生成视频节目的信息索引，为用户提供简洁、方便的点播信息查 询：用户管理与计费收费软件负责用户的信息管理和计费收费管理，生成 用户的相关信息记录，为用户提供相关信息和点播的历史记录信息的查询。 现在的视频点播系统一般是以w e b 为中心的基于i u t r a n e t 和i n t e r n e t 的视频系统的解决方案。从功能上可以分为以下几个模块【1 4 ： 视频节目制作予系统。视频节目制作子系统将视频输入设备的视频数 据经实时视像压缩设备压缩后，存入系统视像库。视频节目制作工作站还 可对节目进行编排和制作节目菜单。 华中科技大学硕士学位论文 视频节目管理子系统。视频节目管理子系统以系统计费数据库为中心， 通过视频节目管理服务器，实时响应住户的点播请求，并记录住户的点播 数据，实现用户费用的结算和辅助管理。 系统管理子系统。系统管理予系统用于实现系统的一级维护操作，如 操作员管理，网络管理，访问授权管理及其它实时或非实时的系统监测和 控制操作。 视频播放子系统。接收视频节目管理子系统发送的命令，从视频服务 器的视像库中提取相应的节目并进行播放。 计费子系统。以用户数据库和计费数据库为中一t l , ，完成用户点播费用 的结算报表( 实时或非实时打印、以及节目点播分析数据) 。 2 6 用户终端 在用户终端上，主要采取两种方式进行点播，一种是使用多媒体计算 机，通过计算机来播放节目。一种是使用机顶盒( s t b ) ，通过电视机来 观赏节目【”1 。机顶盒是适合于普通电视用户使用的终端设备，它是传输介 质与电视机的一种接口，通常放置在电视机的上面，因而得名，它的作用 是将卫星、地面、有线电视或者是网络上的信号转换成模拟电视可以接收 的信号。无论哪种方式用户终端都应具有如下功能： 1 任意选择、点播视频节目： 2 具有播发、暂停、快进、快退等功能； 3 支持”窗口”和”全屏”播放； 4 支持m p e g 1 等多种媒体格式； 5 提供用户相关信息修改和查询功能； 6 提供点播历史记录信息查询功能等。 2 7 视频服务平台 因为视频服务在现今社会体现出越来越重要的地位，所以很多公司都 华中科技大学硕士学位论文 致力于开发能提供流式视音频服务的平台，现在比较有名和常用的视频服 务平台包括：r e a ln e t w o r k s 公司的的r e a ls y s t e m ，m i c r o s o f t 公司的 w i n d o w sm e d i a s e r v i c e s ，a p p l e 公司的q u i c k t i m e ， i b m 公司的 v i d e o c h a r g e r ，o r a c l e 公司的o v c ，c i s c o 公司的i p t v ，s g i 公司的k a s e n n a m e d i a b a s e ，s u n 公司的s u ns t o r e d g e 【1 6 1 。 r e a ln e t w o r k s 公司是世界领先的网上流式视音频解决方案的提供者， 提供从制作端、服务器端到客户端的所有产品。r e a ls y s t e m 由服务器流播 放引擎r e a l s e r v e r 、内容制作r e a l p r o d u c e r 、客户端播放器r e a l p l a y e r 三个 方面的软件组成。服务端和客户端通过r t s p 和p n a 协议来进行数据通信。 流媒体格式文件扩展名为r m 、r a 等。 微软公司的w i n d o w sm e d i a 技术是个能适应多种网络带宽条件的流 式多媒体信息的发布平台，提供了一系列的服务和工具用以创造、管理、 广播和接收通过网络传输的流式多媒体内容，包括了流式媒体的制作、发 布、播放和管理的一整套解决方案，另外还提供了开发工具包( s d k ) 供 二次开发使用。m i c r o s o f tw i n d o w sm e d i a 包括w i n d o w sm e d i a 服务器组件、 w i n d o w sm e d i a 工具、w i n d o w sm e d i ap l a y e r 三个方面的软件。使用m m s 、 m s b d 、h t t p 等协议传输数据。流媒体格式文件扩展名为a s f 等。 苹果公司的q u i c k t i m e 于1 9 9 1 年推出，是a p p l e 公司面向专业视频编 辑、w e b 网站创建和c d r o m 内容制作领域开发的多媒体技术平台。它包 括q u i c k t i m ep r o 客户端播放、编码、编辑的高级工具、q u i c k t i m e 播放器、 q u i c k t i m es t r e a m i n gs e r v e r 流视频服务器三个方面的软件。支持r t p 、 r t s p 、s d p 、f t p 、h t t p 等多种协议。流媒体格式文件扩展名为m o v 。 2 8 本章小结 本章从视频点播系统的构成出发，详细介绍了视频点播系统的各个组 成部分以及较常采用的解决方案。这些组成部分即包括硬件设备也包括一 些新兴的技术和协议等。对这些组成部分进行深入的研究，能帮助实验者 华中科技大学硕士学位论文 分析影响视频点播性能的因素，继而能针对特定的视频点播系统作出相应 的改进，以满足该系统对性能的要求。 1 4 华中科技大学硕士学位论文 3s t r u t s 技术 3 1j a v a 概述 j a v a 语言是由美国s u n 计算机公司j a v a 发展小组开发的一种新的网络 编程语言，用于创建独立的平台，开发分布的应用程序。j a v a 语言是一种 完全面向对象的解释型高级语言，其程序使用j a v a 虚拟机来解释执行。使 用j a v a 语言能提高编程效率，特别是在网络程序设计方面，因而使得开发 w e b 应用变得容易。 编写j a v a 语言程序需要j a v a 开发包j d k ( j a v ad e v e l o pk i t ) ，这是j a v a 的发明者s u n 公司免费发行的j a v a 开发工具。j d k 有多个版本，总体来说 有1 0 2 ，1 1 x 和1 2 三个系列，高级版本可以对低级版本实现向下兼容。 j d k l 0 为早期的j a v a 程序开发包。j d k l ，2 更名为j 2 s d k ( j a v a 2s o f t w a r e d e v e l o pk i t ) ，它包含三个版本：j 2 s e ( s t a n d a r de d i t i o n ) 、j 2 e e ( e n t e r p r i s e e d i t i o n ) 、j 2 m e ( m i c r oe d i t i o n ) 。j d k l 4 。所有的j a v a 程序都需要j d k 来编译运行，首先由j d k 软件包中的j a v a 编译器程序j a v a c e x e 将j a v a 为 后缀的源程序编译成为后缀为c l a s s 字节码文件，这些字节码文件是不能运 行在一般的操作系统平台上的，必须由j d k 的解释器程序来解释执行。这 样做的好处是实现了二进制代码级的跨平台可移植性，只要在不同的计算 机上安装针对其特定具体平台特点的j a v a 虚拟机( j a v a 解释器) ，就可以 将同样的字节码文件在不同的机器上运行，真正实现一次编程，多处运行 【1 7 1 。 j a 、，a 技术涵盖的范围很广，当然这些技术的基础都是j a v a 语言。 a p p l e t ：j a v aa p p l e t 是用j a v a 语言编写的，包含在网页里的“小应用 程序”。通常被存放在w e b 服务器一端。当有人上网浏览时，a p p l e t 随网 页一起下载到客户端的浏览器中，并借助浏览器中的j a v a 虚拟机( j v m ) 在客户端运行工作1 8 1 。 s e r v l e t ：j a v as e r v l e t 是用j a v a 语言编写的服务端小程序，实际上可以 华中科技大学硕士学位论文 看作是在服务端运行的a p p t e t 。s e r v l e t 与协议和平台无关，1 0 0 纯j a v a 的j a v a 服务端组件【l 。 j a v a b e a n ：j a v a b e a n 是描述j a v a 的软件组件模型，有点类似于m i c r o s o f t 的c o m 组件概念。j a v a b e a n 组件是一个一个的j a v a 类，这些类遵循一个 统一的接口格式，使得该类的方法命名，底层行为以及具体实现能够符合 标准的j a v a b e a n 组件构造方式。在j a v a 程序开发中，通过j a v a b e a n 组件 可以无限扩充j a v a 程序的功能，并且可以实现代码的重复利用，这非常都 利于应用程序的扩展和维护( 2 们。 j s p ：j a v as e r v e rp a g e s 的简写。j s p 技术是s e r v l e t 技术的扩展，是s u n 公司出品的w e b 开发语言，能让w e b 开发员和网页设计员快速地开发容易 维护的动态w e b 主页。它将j a v a 语言编写的程序代码通过j s p 的标签( t a g s ) 封装起来嵌入h t m l 网页中，以此来产生动态网页。用j s p 开发的w e b 应用是跨平台的，即能在l i n u x 下运行，也能在其他操作系统上运行。j s p 网页还能通过t a g s 访问存在于服务端的资源，例如j a v a b e a n s ，实现将网 页逻辑与网页设计和显示分离，支持可重用的基于组件的设计，使基于w e b 的应用程序的开发变得迅速和容易扩展。编译时，j s p 文件首先被预处理 为j a v a 文件，然后再编译成为c l a s s 文件，由j a v a 虚拟机来解释执行口“。 e j b ( e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ) ：j 2 e e 核心组件。e j b 并不是一个产品，它 是j a v a 服务器端服务框架的规范，软件厂商根据它来实现e j b 服务器，应 用程序开发者可以专注于支持应用所需的商业逻辑，而不用担心周围框架 的实现问题1 2 2 2 3 1 。 3 2 开发w e b 应用程序 随着网络的飞速发展，w i n d o w s 应用程序的重要地位逐步让位与w e b 应用程序，从静态文档、w e b 站点到有数据库支持的系统，存在着不同类 型的w e b 应用程序。有些w e b 应用程序是传统的、非w e b 应用程序的 前端。现在开发w e b 应用程序主要使用以下几种技术： 1 6 华中科技大学硕士学位论文 a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s l ：a s p 是由m i c r o s o f t 公司开发的一项技术， 利用它可以编写和运行动态、交互、高效率的w e b 服务应用程序。a s p 使 用描述性语言s c r i p t ，只需简单的英语和数学表达式即可实现，而且不需 要编译。具有简单易学、安装使用方便、开发工具强大而多样的优势，但 无法实现跨平台的应用。主要应用环境：w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 操作系统 s q l s e r v e r 2 0 0 0 。 p h p ( p e r s o n a lh o m e p a g e ) ：p h p 是一种服务器端的h t m l 脚本编程语 言，是一种简单的、面向对象的、解释型的、健壮的、安全的、性能非常 之高的、独立于架构的、可移植的、动态的脚本语言。具有良好数据库交 互能力与a p a c h e 及其它扩展库结合紧密，最大化的利用了c p u 和内存， 同时极为有效的利用了a p a c h e 的高性能的吞吐能力。主要应用环境： r e d h a tl i n u x 操作系统a p a c h e m y s q l 。 j a v as e r v l e t + j s p ：j a v as e r v l e t 和j s p 是基于j a v a 语言的w e b 开发技 术，j a v a 语言是真正解释型的语言，可实现一处编写随处运行，具有多平 台系统支持、强大的可伸缩性等特点。主要应用环境：r e d h a tl i n u x 操作 系统a p a c h e m y s q l 2 4 i ( 2 6 】。 其中j a v as e r v l e t + j s p 因其具有的平台无关性等诸多优点，被认为是 开发w e ba p p l i c a t i o n 的最理想的工具。 3 3j a v aw e b 软件架构 软件架构在英文里称为f r a m e w o r k 。在j a v aw e ba p p l i c a t i o n 项目开发 过程中，f r a m e w o r k 是非常重要的，为什么呢? 这是因为我们在用j 2 e e 技 术开发w e b 应用时，由于j 2 e e 体系包括j s p 、s e r v l e t 、e n t e r p r i s eb e a n 、 e j b 、w e bs e r v i c e 等多项技术，我们怎样选择这些技术并把这些技术组合 起来，形成一个适应项目需要的稳定架构是项目开发过程中一个非常重要 的步骤，完成这个步骤可以形成一个主要里程碑基线，这个基线有很多好 处：能更好的进行工作划分、更好的进行项目管理、项目的可扩展性大大 1 7 华中科技大学硕士学位论文 增强等，所以建立项目的f r a m e w o r k 是非常重要的 19 1 。此步骤一般主要由 架构设计师完成，设计师将根据项目需求，对j 2 e e 体系中的各处技术进 行筛选取舍，并考虑到开发过程中的角色分工、后期的运行维护，以及系 统扩展性等诸多因素，建立系统的架构。一个成功的软件需要有个成功 的架构，但软件架构的建立是一个复杂而又持续改进的过程软件开发者 们不可能对每个不同的项目做不同的架构，而总是尽量重用以前的架构， 或开发出尽量通用的架构方案，就像w i n d o w s 平台中的m f c 一样1 2 ”。 对于j a v aw