（计算机软件与理论专业论文）iptv视频点播系统服务器集群网络结构建模与实现.pdf

东北大学硕士学位论文摘要 i p t v 视频点播系统服务器集群网络结构建模与实现 摘要 在当今这个信息化的时代，网络技术正在以前所未有的速度飞快发展。随着 宽带网络进入家庭和流媒体技术的不断成熟和发展，利用普通家庭电视在线访 问互联网上丰富的资源成为一种极其新鲜而且吸引人的构想。这不仅使普通家 庭用户可以随时使用他们最熟悉的电视机根据各人喜好选择观看互联网上丰富 的电影、电视剧、文艺节目、新闻等娱乐和资讯内容，而且使远程教育和在线 培训的实施和普及更加方便快捷。 由于家庭宽带用户日益增加，访问量迅速增多，单一的播放服务器已经远远 不能满足在线点播的需要。此外用户分布比较分散，距离较远，带宽有限，怎 样确定服务器的地点和数量，怎样合理的设计和组织服务器组的网络结构以及 怎样为用户的请求选择一个最佳的播放服务器以保证服务质量，成为当前一些 复杂而又急需解决的问题。当前在互联网中已经投入使用的v o d 系统有很多， 但是大多数网络结构不适合在大规模的家庭点播系统中应用。 本文主要研究在大规模家庭电视用户点播系统中多层次服务器组网络结构 的设计方案，并实现了一种适合在大型网络中实际应用的网络结构模型。适合 在线点播的服务器网络结构有许多种，它们都有各自的优缺点。本文中根据流 媒体服务的特殊需求提出了三种方案，并对“复合型容错结构”迸行了建模分 析，同时深入的研究了该网络的基本工作原理和实现过程中关键技术：包括服 务器的分类和层次关系，服务器之间协调工作的原理，对服务器组网络的监控， 对用户请求的路由算法，播放服务器选择算法以及各个层次的服务面对各种异 常的容错处理等。最后分析了按照这种网络结构开发的系统在性能测试中各方 面的性能参数结果，从而证明了其在实际业务中的可行性。 关键词流媒体，网络结构，视频点播，内容分发网络，网络电视。 - 东北大学硕士学位论文 a b s t r a ( t t h em o d e l i n ga n d i m p l e m e n t a t i o n o ft h es e r v e rg r o u pn e t w o r ks t r u c t u r ei n i p t vv o d s y s t e m a b s t r a c t t h e r eh a sn e v e rb e e na ne r af i l l e dw i t hi n f o r m a t i o n , i nw h i c hn e t w o r kt e c h n o l o g y h a sd e v e l o p e da ts u c h 锄a m a z i n gs p e e d a st h ee n t r a n c eo fb r o a db a n dt on o r m a l f a m i l i e sa n dt h ed e v e l o p m e n ta n dm a t u r a t i o no ft h es t r e a m i n gm e d i at e c h n i q u e ，t h e r ei s a ne x t r e m e l yn o v e la n da p p e a l i n gi d e ao ft a k i n gu s eo ft h ea b u n d a n tr e s o u r c e so nt h e i n t e r n e tw i t hn o r m a lt e l e v i s i o na th o m e i tn o to n l ye n a b l e sn o r m a lu s e r st oc h o o s et h e i r f a v o r i t ei n f o r m a t i o na n dc o n t e n t ，s u c ha sm o v i e s ，t vs e r i e s ，e n t e r t a i n m e n tp r o g r a m s a n dn e w sw i t hw e l l - k n o w nt vs e t sa ta n y t i m e ，b u ta l s ol l a k e sr e m o t ee d u c a t i o na n d o n l i n et r a i n i n gm o r ec o n v e n i e n ta n de f f i c i e n t b e c a u s eo f t h ei n c r e a s i n ga m o u n to f u s e r sa n dt h e i rv i s i t s , s i n g l ep l a y i n gs e r v e rc a r l n e v e rm e e tt h er e q u i r e m e n to f v o d i na d d i t i o n , t h eu s e r sa r eo f t e nd i s t r i b u t e df a ra p a r t a n dt h e i rb a n di sl i m i t e d t h e ma r es o m ec o m p l i c a t e da n du r g e n tp r o b l e m st ob e s o l v e d ， s u c ha sh o wt od e t e r m i n et h el o c a t i o na n dt h eq u a n t i t yo f s e r v e r s ，h o wt od e s i g na n d m a n a g et h en e t w o r ks t r u c t u r eo ft h es e r v e rg r o u pa n dh o wt oc h o o s eab e s tp l a y i n g s e r v e rf o rt h eu s e r sr e q u e s tt og u a r a n t e et h eq o s t h e r ea r en o wal o to fv o d s y s t e m s p u ti n t op r a c t i c e b u tm o s to f t h e ma r en o ts u i t a b l ef o rl a r g e s c a l es y s t e m t 1 l i sa r t i c l em a i n l yf o c u s e so nt h er e s e a r c ho ft h en e t w o r ks t r u c t u r eo fm u l t i p l e l a y e r ss e r v e rg r o u pi n 口t vv o ds y s t e ma n di m p l e m e n t sap r a c t i c a ln e t w o r ks t r u c t u r e m o d u l ew h i c hi ss u i t a b l ef o rl a r g es c a l en e t w o r k t h e r ea r em a n yk i n d so fn e t w o r k s t r u c t u r e sf o rv o ds y s t e mw i t ht h e i rr e s p e c t i v em e r i t sa n ds h o r t c o m i n g s t h i sa r t i c l e b r i n g sf o r w a r dt h r e ep r a c t i c a ld e s i g n sf h s t , a n dt h e nm a k e sm o d e l i n ga n a l y s i sf o rt h e “c o m p o s i t ef a u l t - t o l e r a n ts t r u c t u r e a n dg o e sd e e pi n t ot h er e s e a r c ho fi t sb a s i c w o r k i n gp r i n c i p l e sa n dm o s ti m p o r t a n tt e c h n i q u e si nt h ep r o c e s so fi m p l e m e n t a t i o n ， i n c l u d i n gt h ec l a s s i f i c a t i o na n dr e l a t i o n s h i po ft h es e r v e r s ，t h ep r i n c i p l eo ft h e i r c o l l a b o r a t i o n , t h ei n s p e c t i o no f t h en e t w o r kp e r f o r m a n c e ，t h er o u t i n gm e t h o d sf o ru s e r s m 东北大学项士学位论文 a b s t r a c t r e q u e s t , t h ec a l c u l a t i o nm e t h o d so fc h o o s i n gp l a y i n gs e r v e ra n dt h ef a u l t - t o l e r a n t h a n d l i n go fs e r v e r si nm u l 邱l el a y e r s a tl a s t , s o m ep a r a m e t e r so f t h ep e r f o r m a n c et e s t o ft h es y s t e mw h i c hi sd e v e l o p e da c c o r d i n gt ot h i sn e t w o r ks t r u c t u r ea r ea n a l y z e dt o p r o v et h ef e a s i h i l i t yo f i ti nt h ep r a c t i c a lo p e r a t i o n k e yw o r d ss t r e a m i n gm e d i a , n e t w o r ks t r u c t u r e ，v o d ，口t v ，c d n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中 取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材 料。与我共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 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：，夺豆弭 日期：们工2 毕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即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，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。) 学位论文作者签名：杏遘墀 签字日期：们 1 ， 牛 导师签名： 签字日期： 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 课题的提出 第一章绪论 信息技术在人民群众的业余文化生活中占有极其重要的位置，从前人们获得娱 乐和资讯的方式有多种多样，如：电视，收音机等等。后来随着信息技术的不断 发展，人们开始注意到互联网这个蕴藏着丰富共享资源的载体。人们每天都在利 用这些信息的载体丰富自己的生活，了解这个世界。可见信息已经成为人们生活 中不可缺少的元素【”。 可是传统的信息获得方式都有其弊端和不足之处。例如：人们非常熟悉的电视 就是一种极其被动的信息获得工具。虽然人们可以选择观看不同的频道，但是在 某个频道中观看什么样的节目完全是由电视台来决定，人们只能选择看还是不看， 而不能做到想看什么就看什么，不能决定播放的时间，一旦错过了播放的时间， 便无从弥补。收音机也是这样。而互联网却是一个完全互动的平台，用户可以在 任何时间根据自己的喜好选择自己需要的信息。然而，互联网中的信息杂乱无章， 要找到自己需要的信息并非易事，加上网民的数量有限，绝大多数儿童、老人都 没有能力使用操作复杂的互联网。这就导致互联网尚未得到如同电视一样的普及。 i p t v 技术是结合了两种传统的信息获得方式的优点而产生的。它使人们能够 通过最熟悉的普通家用电视机来访问经过详细分类、合理组织的丰富的互联网资 源。用户只要在家里安装机顶盒设备和宽带网线，通过注册服务，就可以在任何 时候在家里打开电视机，按照美观生动的菜单画面方便的选择并欣赏自己喜爱的 节目。该技术的优点如下： ( 1 ) 操作简单，便于普及 ( 2 ) 随时随地，完全主动 ( 3 ) 内容丰富，使用方便 ( 4 ) 节省下载时间和存储空间 1 2 项目背景 为了在辽宁省全面推广流媒体服务，丰富辽宁人民的业余文化生活，提高辽宁 偏远地区教育水平，沈阳都市互动有限公司与东北大学网络与通信中心合作开发 东北大学硕士学位论文第一章绪论 了“i p t v 视频点播系统”。该系统将为全省家庭用户提供视频点播，在线教育等 服务。该系统将以沈阳为中心建立总站，在辽宁省各市建立分站，在分站下级继 续设站点，以保证覆盖范围的全面以及服务的质量。 在系统运营中，沈阳总站负责资产管理、内容分发以及总的监控和调度。各市 区分站负责具体的音视频服务和请求路由。要保证这样一个庞大系统的服务质量 不是一件容易的事情，首先需要的就是一个合理高效的体系结构，按功能的不同 合理的分类和组织服务器，达到工作稳定，配置灵活，还要兼顾响应速度等因素。 1 3 研究意义 该项目即将应用在辽宁省全省范围内，为网通、联通、铁通等多家宽带提供商 的用户提供以下服务： ( 1 ) 视频点播服务。通过资产管理，将丰富的电影、电视剧、动画片、m v 等 视频合理的组织起来，供用户方便的选择，从而丰富人民群众的业余文化生活。 ( 2 ) 远程教育服务。对于偏远山区和贫困地区儿童的教育一直以来都是一个难 以解决的问题，这些地区不仅缺乏优秀的教师，连普通教师的数量都不能保证。 该系统有效的解决了这个问题。优秀教师的讲座可以事先做好采集工作。偏远地 区只要使用了这个系统，就可以方便地获得远程教育，而不必聘请教师专门前来 教学，并节省了大量的开支翻。 ( 3 ) 转播服务。普通家用电视能接收到的频道很有限。但是通过该系统采集的 世界各地大量频道的实时信号，原则上就可以看到世界各地所有的频道了。这是 任何有线电视目前都不能做到的。 建立i p t v 系统最重要的就是如何保证服务的质量。在全省乃至全国这样的范 围里提供高质量流畅的视频服务，必须依靠多个服务器协同工作，才能实现。然 而，这些服务器的协作方式有很多，怎样设计服务器组的网络结构，就成为所有 问题中最重要的一个。只有合理有效的网络结构才能保证为用户的点播请求选择 最佳的播放服务器，才能保证整个网络的性能，才能方便配置和管理。因此，本 文重点讨论视频点播系统在实际应用中应采用的网络结构的设计与实现问题。 1 4 流媒体点播简介 当今互联网上的媒体资源多种多样，文件格式也千差万别。传统的音视频播放 文件要求文件的完整性，也就是说，文件不能有任何缺失才能保证顺利的播放， 2 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 否则播放器就会报错，使得这些媒体文件是不可能在网络传输的同时进行播放的。 流媒体使用一种特殊的文件格式，它的特点是播放机只要获得文件的头部，就 可以知道播放文件的必要信息，之后就可以实现随传随播【3 】。播放机内部设有一个 缓存，当下载到文件的任意一个部分的时候就可以提前缓存和即时播放，而不必 等到将完整的文件下载到本地。这样既节省了用户在互联网上下载文件的时间， 也节省了用户的磁盘空间，对用户的本地硬盘的大小降低了要求【4 j 。 流媒体点播就是基于流媒体这种特殊的文件格式的一种点播方式。用户的客户 端通常是一个流媒体播放机，而服务器则是支持这种流媒体文件格式的播放服务 器。当用户想观看某一个流媒体文件的时候，将这个请求以某种固定的协议发送 到服务器，服务器识别该请求，将该流媒体的文件头部以及用户需要的那部分内 容以一定的速率发送到客户端，客户端缓存该内容，并进行实时播放。这样的机 制使用户可以实现点播文件的任意部分内容，也就是可以实现暂停、快进、倒退 甚至选择播放文件的任意部分，即选时播放。 1 5 论文结构 本文的第一部分首先介绍实现婵t v 视频点播系统的过程中涉及到的相关概念 和技术，包括流媒体的重要概念、设计和实现该系统需要用到的n e t 框架和c 社 程序设计语言、微软流媒体播放服务器的编程组件w m ss d k ，以及实现用户界面 p o r t a l 使用的a s e n e t 技术。 第二部分根据流媒体点播的特点提出了三种服务器组的网络结构：对等分布式 探测结构、递归树形结构和复合型结构，介绍了这三种网络结构各自的优缺点， 并最终确定了“复合型结构”在大型流媒体网络系统中的可行性和必然性。 第三部分对由“复合型结构”改进的“复合型容错结构”进行了建模分析，按 照实际应用中服务器的功能和职责，将服务器划分成不同的种类，将不同种类的 服务器分配到不同的层次上提供服务。该部分对各个层次的服务器分别进行了建 模，并详细介绍了各种服务器具体的功能和实现思想。 第四部分进一步深入研究了“复合型容错结构”在实现过程中涉及到的关键技 术和各层次服务器之间协调工作的原理：包括网络中各个服务器工作情况的监控 方式，对于某个用户请求各层服务器如何协同工作并将其转发定位到最佳的播放 服务器，以及这种网络结构通过各层服务器的调配对网络的故障的处理方法。 最后，根据实际的项目，分析了“复合型容错结构”的各项网络性能指标的测 试结果，最终得出结论：该结构适合在大规模流媒体系统中使用。 3 一 东北大学硕士学位论文第二章相关技术及其在系统申的应用 第二章相关技术及其在系统中的应用 2 1 流媒体技术 2 1 1 流媒体分类 随着流媒体技术的不断发展，当今行业中流行的流媒体被划分为三大阵营： ( 1 ) 微软的w m d o w sm e d i a ：作为计算机行业的龙头老大，微软在流媒体领域 也不示弱，推出了全套的流媒体解决方案。包括流媒体文件格式：流媒体视频格 式w l t i v 、流媒体音频格式w 1 t l a 以及可转换的通用流媒体音视频文件格式a s f , 流 媒体服务器m i c r o s o f tw i n d o w sm e d i as e r v e r ( 集成于w i n d o w s 操作系统中) ，以及 流媒体客户端播放器m i c r o s o f t w m d o w s m e d i a p l a y e r 。此外微软还提供了一套完整 的媒体编码制作方案，用于制作流媒体音视频文件并进行文件格式转换，以及服 务器插件编程组件w m ss d k ，用于对其播放服务器内部进行编程，更灵活的实现 用户特定的服务功能。 ( 2 ) r e a l n e t w o r k s 的r e a lm e d i a ：作为目前网络中最流行的r e a lm e d i a ，几乎是 无人不知，无人不晓。r e a l n e t w o r k s 同样也提供了一套完整的流媒体解决方案： 包括流媒体文件格式r l n ，r m v b 等等，以其文件大小的灵活配置，较高的压缩率， 较好的网络传输性能被广大的网络用户所承认和支持。它同样有自己特有的播放 器：如：r e a l p l a y e r , r e a l o n e 等等，都被广大网民所熟知。 ( 3 ) a p p l e 的q u i e k t i m e ：作为专门用在苹果机上的流媒体系统，q u i e k t i m e 已 经将其应用范围扩展到w i n d o w s 平台的市场中。如今不仅a p p l e 中可以见到m o v 等文件格式的身影，许多w i n d o w s 用户也对 n o v 有所了解。该文件格式的专用播 放器是q u i e k t i m ep l a y e r ，但是许多w i n d o w s 应用程序如：m e d i a p l a y e r , r e a l p l a y e r 等都对m o v 格式有所支持。这表明众商家对该流媒体系统的承认度还是相当高的。 本文在设计和实现i p t v 流媒体视频点播系统时，选用的是微软的w i n d o w s m e d i a 。原因不仅是因为该系统无论是服务器还是播放机都有较好的性能和稳定 性，更主要的是作为i p t v 的家用客户端机顶盒使用的是w i n d o w sc e 操作系统和 内置的w i n d o w sm e d i ap l a y e r9 0 。但是需要声明的是，本文讨论的网络结构并不 局限于微软的流媒体系统，网络结构的概念对于任何流媒体系统都是同样适用的。 本文是结合实际的项目进行阐述，所以下文提到的流媒体系统，指的就是微软的 4 - 东北大学硕士学位论文 第二章相关技术及其在系统中的应用 w i n d o w $ m e d i a 。 2 1 2 发布点 w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 使用发布点将客户端对内容的请求转换为安置该内 容的服务器上的物理路径。在客户端成功连接到发布点之后，w i n d o w sm e d i a 服 务器管理该连接并传输该内容。 客户端通过连接到发布点访问来自服务器的内容流。w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 包括两种类型的发布点：点播和广播。每种类型都可阻配置为从某种类型的来源 ( 如来自编码器的实况流、文件或播放列表) 传递流。一个w i n d o w sm e d i a 服务 器可以配置为运行多个发布点，并安置广播内容和点播内容的组合。 这两种类型的发布点在许多方面都相似，但是它们有一些重要的区别。 ( 1 ) 如果希望用户能够控制正在传输的内容的播放，则最适于从点播发布点传 输内容。这种类型的发布点最常用于安置以文件、播放列表或目录为来源的内容。 当客户端连接到该发布点时，将从头开始播放内容，最终用户可以使用播放机上 的播放控件来暂停、快进、倒回、跳过播放列表中的项目或停止。 ( 2 ) 如果希望创造与观看电视节目类似的体验，则最适于从广播发布点传输内 容。这种类型的发布点最常用于从编码器、远程服务器或其他广播发布点传递实 况流。当客户端连接到广播发布点时，客户端就加入了已在传递的广播中。例如， 如果公司范围内的会议在上午1 0 ：0 0 进行广播，在上午1 0 ：1 8 连接的客户端将错 过会议的前1 8 分钟。客户端可以启动和停止流，但是不能暂停、快进、倒回或 跳过。 2 1 3 单播与多播 在选择要使用的发布点类型时，应当考虑如何传递内容。例如，是以单播流方 式还是以多播流方式传递内容。利用单播流，客户端连接到w m d o w sm e d i a 服务 器以访问内容。利用多播流，服务器向网络上的单个多播p 地址传输内容，所有 客户端都访问该邛地址( 而不是连接到服务器) 以接收流。因为多播流只使用一 个流就能够满足多个客户端请求，所以这将降低网络上所需的带宽量。 ( 1 ) 单播流是服务器和客户端之间的一对一连接，这意味着每个客户端都接收 不同的流且只有那些请求流的客户端才接收流。以单播流方式传递内容时既可以 采用点播发布点又可以采用广播发布点。 5 一 东北大学硕士擘位论文第二章相关技术及其在系统中的应用 蕞路用户 客序摊 最终用户 客户端 最终用声( 客户媸l 图2 1 单播示例 f i g2 1 t h ed e m o n s t r a t i o no f u n i e a s t 正如图2 1 所示，在名为s e r v e r l 的w i n d o w sm e d i a 服务器上有一个名为 t v l 的点播发布点。该发布点标识要传输的内容的位置。 ( 2 ) 多播流是指w i n d o w sm e d i a 服务器和接收流的客户端之间的对多关 系。利用多播流，服务器向网络上的一个多播1 p 地址传输，客户端通过向该i p 地 址订阅来接收流。所有的客户端都接收相同的流。因为无论有多少个接收流的客 户端，服务器只传输一个流，所以多播流需要的带宽量与包含相同内容的单个单 播流的带宽量相同。使用多播流会节省网络带宽，且对于带宽较低的局域网可能 非常有用。 图2 2 显示通过使用广播发布点以多播流方式从编码器分发内容的示例。 2 1 ，4 数据传输协议 图2 2 多播示例 研9 2 2 t h e d e m o n s t r a t i o no f m u l f i c a s t 数据传输协议是指在两台设备之间传输数据的标准化格式。协议类型可以确定 - 6 - 东北大学硕士学位论文 第二章相关技术及其在系统中的应用 诸如错误检查方法、数据压缩方法，以及文件结束确认之类的变量。如果所有的 网络都是以同一方式构建的，并且所有网络软件和设备的行为都类似，那么只需 要一种协议即可处理所有的数据传输需求。丽在现实中，i n t e m e t 是由数百万运行 各种软硬件组合的不同网络组成的。因此，为了以可靠方式向客户端传输数字媒 体内容，需要有一组设计良好的协议。下列协议可用于传输基于w 抽d o w sm e d i a 的内容： ( 1 ) 实时流式传输协议( r t s p ) ( 2 ) m i c r o s o f tm e d i a 服务器( m m s ) 协议 ( 3 ) 超文本传输协议饵1 曙) 图2 3 描述了w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 如何使用不同的协议在w i n d o w s m e d i a 服务器、编码器、内容源，以及客户端之间协商连接。 图2 3 多种协议的使用 h g 2 3t h e u s n l l eo f v a r i o u sp r o t o c o l s ( 1 ) 使用m m s 协议 m i c r o s o f tm e d i a 服务器( m m s ) 协议是m i c r o s o f t 为w m d o w sm e d i a s e r v i c e s 的早期版本开发的专有流式媒体协议。在以单播流方式传递内容时，可以 使用m m s 协议。此协议支持快进、倒回、暂停、启动和停止索引数字媒体文件 等播放机控制操作。m m s u 和m m s t 是m m s 协议的专门化版本。m m s u 基 于用户数据报协议( u d p ) ，是流式播放的首选协议。m m s t 基于传输控制协议 f r c p ) ，用在不支持u d p 的网络上。 ( 2 ) 使用r t s p 协议 可以使用实时流式传输协议( r t s p ) 以单播流方式传递内容。这是一个应用程 7 东北大学硕士学位论文 第二章相关技术及其在系统中的应用 序级别的协议，是为控制实时数据( 如音频和视频内容) 的传递而专门创建的【5 1 。 此协议是在面向纠错的传输协议基础上实现的，支持停止、暂停、倒回及快进索 引w m d o w sm e d i a 文件等播放机控制操作。 ( 3 ) 使用h t t p 协议 通过使用超文本传输协议( h t r v ) ，可以将内容从编码器传输到w i n d o w s m e d i a 服务器，在运行w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 的不同版本的计算机间或被防火 墙隔开的计算机间分发流，以及从w e b 服务器上下载动态生成的播放列表。h t t p 对于通过防火墙接收流式内容的客户端特别有用，因为h t t p 通常设置为使用端 口8 0 ，而大多数防火墙不会阻断该端口。 ( 4 ) 协议翻转的工作原理 快速缓存提供一种超出流格式指定的数据速率向客户端更快地传输内容的方 式1 6 】。当播放机尝试通过带有r a m s ：前缀的u r l 连接到服务器时，服务器会自 动使用r t s p 。如果服务器上启用了“快速缓存”( 所有新发布点的默认情况) 那么 服务器将首先尝试通过r t s p t ( 即采用基于t c p 的传输方式的r t s p ) 连接到 客户端。如果播放机不支持该协议，那么服务器将尝试使用r t s p u ( 即采用基于 u d p 的传输方式的r t s p ) 进行连接。如果该连接也不成功，则在启用了w m s h t t p 服务器控制协议插件的情况下，服务器将尝试使用h r r p 协议进行连接。 如果没有启用快速缓存，那么在连接客户端时，服务器将首先尝试使用r t s p u ， 然后是r t s p t ，最后使用h t t p 。 2 1 5 内容分发 播放服务器向客户端提供服务，实质上就是播放服务器将数据流发送到客户端 的播放器中。然而，播放的数据的来源是不同的。数据可能是保存在当前提供服 务的播放服务器上，也可能保存在其他服务器上，这样就需要一种策略将其他服 务器上的资源分发到当前服务器中，然后进行服务。这种分发有两种情况：一种 是当前播放服务器作为一种代理，一边从有数据的数据源服务器获得数据，一边 提供服务，实际上只是起到内容中转代理的作用，这种情况下称当前服务器为分 发服务器。另一种是在提供服务之前就将数据从源服务器分发到当前的播放服务 器，当流媒体文件全部下载到当前播放服务器上之后，再向客户端提供服务川。 ( 1 ) 使用分发服务器 分发服务器发布从另一个流式源( 如另一个w m d o w sm e d i a 服务器) 接收到 的内容。运行w m d o w sm e d i as e r v i c e s 的任何计算机都可以作为分发服务器运行。 - 8 - 东北大学硕士学位论文第二章相关技术及其在系统中的应用 源服务器是分发服务器播放内容的来源。客户端可以像连接源服务器样连接到 分发服务器。分发服务器位于内容流中的源服务器和客户端之间，因此能够执行 多种功能，如：负载平衡、网络安全策略、服务器翻转等嘲。 这种方法的缺点是要灵活实现这些功能必须依赖于服务器内部插件的开发，功 能受到很多限制。 ( 2 ) 先分发后服务 在播放服务器向客户端提供服务之前保证播放服务器有该文件的一种机制。按 照一定的策略将文件事先分发到播放服务器上，就可以保证在有用户请求的时候 能顺利可靠的提供服务。文件分发的时机很重要，根据文件分发的方式可以分为 两种情况：拉式下发和推式下剡9 1 。 拉式下发：发现当某个服务器没有用户请求的文件的时候，主动从其他有文件 的服务器上下载文件。优点是有需要的时候才下发文件，可以有选择的有效的利 用本地硬盘资源【1 0 】。 推式下发：无论其他服务器是否需要该文件，都以某源服务器为起点向其他无 文件的服务器发送文件的一种方式。这种方式的优点是可以利用网络闲置的时间 将一些热门的点播文件分发到备个服务器中，这样可以充分节省网络和服务器的 负载【1 1 j 。 2 2m i c r o s o f t n e t 概述 v i s u a ls t u d i o n e t 是一套完整的开发工具，用于生成a s pw e b 应用程序、 x m lw e b s e r v i c e s 、桌面应用程序和移动应用程序。n e tf r a m e w o r k 是用于生成、 部署和运行x m lw 曲s e r v i c e s 和应用程序的多语言环境。它由三个主要部分组 成： ( 1 ) 公共语言运行库。运行库实际上在组件的运行和开发时都起到很大的作用， 尽管名称中没有体现这个意思。在组件运行时，运行库除了负责满足此组件在其 他组件上可能具有的依赖项外，还负责管理内存分配、启动和停止线程和进程， 以及强制执行安全策略。在开发时，运行库的作用稍有变化；由于做了大量的自 动处理工作( 如内存管理) ，运行库使开发人员的操作非常简单，尤其是与今天 的c o m 相比。特别是反射等功能显著减少了开发人员为将业务逻辑转变为可重 用组件而必须编写的代码量。 ( 2 ) 统一编程类。该框架为开发人员提供了统一的、面向对象的、分层的和可 扩展的类库集( a p i ) 。目前，c + + 开发人员使用m i c r o s o f t 基础类，而j a v a 开发 9 东北大学硕士学位论文第二章相关技术及其在系统中的应用 人员使用w i n d o w s 基础类。框架统一了这些完全不同的模型并且为v i s u a lb a s i c 和j s c r i p t 程序员同样提供了对类库的访问。通过创建跨所有编程语言的公共a p i 集，公共语言运行库使得跨语言继承、错误处理和调试成为可能。从j s c r i p t 到 c + + 的所有编程语言具有对框架的相似访问，开发人员可以自由选择它们要使用 的语言。 ( 3 ) a s p n e t 。a s p n e t 建立在n e tf r a m e w o r k 的编程类之上，它提供了一 个w e b 应用程序模型，并且包含使生成a s pw e b 应用程序变得简单的控件集和 结构。a s p n e t 包含封装公共h n 他用户界面元素( 如文本框和下拉菜单) 的 控件集。但这些控件在w e b 服务器上运行，并以h t m l 的形式将它们的用户界 面推送到浏览器。在服务器上，这些控件公开一个面向对象的编程模型，为w e b 开 发人员提供了面向对象的编程的丰富性。a s p n e t 还提供结构服务( 如会话状态 管理和进程回收) ，进一步减少了开发人员必须编写的代码量并提高了应用程序 的可靠性。 2 2 1 c 荐语言 c 撑是最近由m i c r o s o f t 开发的一种简单、精练、类型安全、面向对象的语言， 用于生成各种各样的应用程序。任何人只要熟悉c 和类似的语言，在适应c 群时 就几乎不会有什么问题。c 拌旨在不牺牲c 和c + + 的功能和控制特色的前提下 提高c + + 编程人员的开发速度。由于这种继承性，c 撑与c 和c 抖高度相似， 所以熟悉这两种语言的开发人员可以在c 拌中迅速开始卓有成效的工作。c 样为高 等级安全性、垃圾回收和类型安全提供内部代码信任机制。c # 支持单一继承并创 建m i c r o s o f t 中间语言( m s l l ) 作为本机代码编译器的输入【1 2 1 。 c 拌与n e t 框架和公共语言运行库完全集成，它们起提供语言互操作性、 垃圾回收、增强的安全性和改进的版本支持。c 舟简单化了c 和c h 的某些比 较复杂的方面而且使之现代化，其中，引人注目的改进有命名空间、类、枚举、 重载和结构化异常处理等。c 撑还取消了c 和c + + 的一些功能，如宏、多重继 承和虚拟基类。对于现在的c + + 开发人员来说，c 样是可供选择的功能强大的高 效率语言1 3 1 。 2 2 2a d o n e t 概述 a d o n e t 是一组向n e t 程序员公开数据访问服务的类。a d o n e t 为创建 1 0 东北大学硕士学位论文第二章相关技术及其在系统中的应用 分布式数据共享应用程序提供了一组丰富的组件。它提供了对关系数据、x m l 和 应用程序数据的访问，因此是n e tf r a m e w o r k 中不可缺少的一部分。a d o n e t 支持多种开发需求，包括创建由应用程序、工具、语言或i n t e r n e t 浏览器使用的 前端数据库客户端和中间层业务对象。 a d o n e t 提供对m i c r o s o f ts q ls e r v e r 等数据源以及通过o l ed b 和 x m l 公开的数据源的一致访问。数据共享使用者应用程序可以使用a d o n e t 来连接到这些数据源，并检索、操作和更新数据。 设计a d o n e t 的目的是为了满足这一新编程模型的以下要求：具有断开式 数据结构；能够与x m l 紧密集成；具有能够组合来自多个、不同数据源的数据 的通用数据表示形式；以及具有为与数据库交互而优化的功能，这些要求都 是n e tf r a m e w o r k 固有的内容。a d o n e t 的两个核心组件会完成此任务： d a t a s e t 和n b yf r a m e w o r k 数据提供程序，后者是一组包括c o n n e c t i o i l 、 c o m m a n d 、d a t a r e a d e r 和d a t a a d a p t e r 对象在内的组件。 2 2 3a s p n e t 介绍 a s p n e t 不仅仅是下一版本的a c t i v es e r v e rp a g e ( a s p ) ；它是统一的w e b 开 发平台，用来提供开发人员生成企业级w 曲应用程序所需的服务。a s p n e t 的 语法在很大程度上与a s p 兼容，同时它还提供一种新的编程模型和结构，用于生 成更安全、可伸缩和稳定的应用程序。可以通过在现有a s p 应用程序中逐渐添加 a s p n e t 功能，随时增强该a s p 应用程序的功能。 a s p n e t 是一个己编译的、基于n e t 的环境，可以用任何与n e t 兼容的 语言( 包括v i s u a lb a s i c n e t 、c 群和j s c r i p t n e t ) 创作应用程序。另外，任何 a s p n e t 应用程序都可以使用整个n e tf r a m e w o r k 。开发人员可以方便地获得 这些技术的优点，其中包括托管的公共语言运行库环境、类型安全、继承等等。 当创建a s p n e t 应用程序时，开发人员可以使用w e b 窗体或x m lw e b s e r v i c e s ，或以他们认为合适的任何方式进行组合。每个功能都能得到同一结构的 支持，能够使用身份验证方案，缓存经常使用的数据，或者对应用程序的配置进 行自定义。 ( 1 ) 使用w e b 窗体可以生成功能强大的基于窗体的w e b 页。生成这些页时， 可以使用a s p n e t 服务器控件来创建公共u i 元素，以及对它们进行编程以用 于执行常见的任务。通过这些控件用可重复使用的内置或自定义组件生成w e b 窗 体，从而简化页面的代码。 东北大学硕士学位论文 第二章相关技术及其在系统中的应用 ( 2 ) x m lw e bs e r v i c e s 提供了远程访问服务器功能的途径。使用x m lw 曲 s e r v i c e s ，企业可以公开数据或业务逻辑的编程接口，这样客户端和服务器应用程 序就可以获取和操作这些编程接口。通过使用诸如h 盯p 和x m l 消息传递之类 的标准跨越防火墙移动数据，x m lw e bs e r v i c e s 可在客户端服务器或服务器服务 器方案下实现数据的交换。x m lw e bs e r v i c e s 不与特定的组件技术或对象调用约 定相关联。因此，用任何语言编写、使用任何组件模型并在任何操作系统上运行 的程序，都可以访问x m l w e bs e r v i c e s 。 2 3 w m s s d k 可以使用w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 软件开发工具包( s d k ) 生成用于 w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 平台的自定义应用程序。可以使用s d k 进行以下操作： ( 1 ) 创建自定义用户界面以管理w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 。 ( 2 ) 以编程方式控制运行w m d o w sm e d i as e r v i c e s 的服务器。 ( 3 ) 创建自己的插件以自定义核心服务器功能。 ( 4 ) 动态地创建和管理服务器端播放列表。 使用w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 软件开发工具包( s d k ) 可以创建自定义身份验 证、授权、缓存代理、数据源、事件通知、记录及播放列表分析器插件。这种灵 活性能够扩展和自定义w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 的功能。 要创建自定义插件，必须实现i w m s b a s i c p l u g i n 接口和任何其他特定于所创 建的插件类型的接口。例如，在创建缓存代理插件时，必须实现i w m s c a c h e p r o x y 、 i w m s c a c h e p m x y s c r v e r c a u b a c k 和其他实用程序接口。 插件是组件对象模型( c o m ) 对象。插件中必须包含可以将其注册到运行 w i n d o w sm e d i as e r v i c e s 的服务器的代码。如果使用m i c r o s o f tv i s u a l s t u d i o n e t 创建自定义插件，则必须包含创建n e t 程序集的代码以及注册 c o m 组件的代码。w i n d o w sm e d i as e r v i c e ss d k 中包含有关此任务的详细信息， 以及有关创建自定义插件的其他方面的信息。 - 1 2 - 东北大学硕士学位