基于云计算的直播系统的研究

题目基于云计算的直播系统的研究

目录摘要2云计算概述3云计算的概念3云计算的特点3云计算的分类4云计算的关键技术5云计算的应用6第2章网络直播82.1网络直播的概况82.2传统的直播构架82.3中国网络直播行业市场现状及发展前景9第3章基于云计算的直播系统123.1系统结构123.2负载均衡算法123.3高度可用性的视频系统143.4动态迁移机制14第4章云计算系统在校园网中的应用164.1应用与架构164.2主要问题17第5章云计算直播系统在新闻领域的应用195.1必要性195.2实践应用19结束语21参考文件22

摘要为了提高现有直播系统的效率，采用云计算技术对传统直播系统进行改进。合理分配资源，改善负载不均衡，优化利用率，将云计算中虚拟化技术融合到现有直播系统中，完成页面、服务、存储等技术的提高。本文对云计算和直播系统进行简单介绍，将两者相结合，对一些主要问题进行分析，提出云计算在直播系统中的应用。云计算的加入在很大程度上提高了系统工作速度和质量，为用户提供更加舒适的服务，从而推进直播行业的快速发展。关键词：云计算，直播系统，虚拟化AbstractInordertoimprovetheefficiencyoftheexistinglivebroadcastsystem,cloudcomputingtechnologyisusedtoimprovethetraditionallivebroadcastsystem.Reasonablyallocateresources,improvetheloadimbalance,optimizetheutilizationrate,integratethevirtualizationtechnologyincloudcomputingintotheexistinglivebroadcastsystem,andimprovethetechnologyofpage,serviceandstorage.Thispaperbrieflyintroducescloudcomputingandlivebroadcastsystem,combinesthetwo,analyzessomemajorproblems,andputsforwardtheapplicationofcloudcomputinginlivebroadcastsystem.Cloudcomputingtoalargeextentimprovesthespeedandqualityofthesystem,providesuserswithmorecomfortableservices,thuspromotingtherapiddevelopmentofthelivebroadcastingindustry.keyword:cloudcomputing,livebroadcastingsystem,Virtualization

云计算概述1.1云计算的概念云计算是一种分布式计算技术。其原理是通过网络“云”将运行的海量数据计算处理程序分解成无数个小程序，通过计算资源共享池进行搜索、计算和分析后，将处理结果返回给用户。云计算是对分布式计算、虚拟化、网络存储的技术、负载平衡和其他计算机网络相关技术进行了总结，以便它能有效地解决网络环境下的信息交流与交换、数据存储与检索、资源共享与利用等问题。云计算是一种模式，用于实现对可配置计算资源（例如网络、服务器、存储、应用程序和服务）的共享池的普遍、方便、按需访问，这些资源可以通过最小的管理工作或服务提供商交互快速调配和发布。信息和资源的需求继续推动云计算技术的发展。云计算模式可以很容易地理解为向用户提供互联网应用服务，无论服务类型或服务的信息架构，也可以理解为用户通过浏览器使用，在不知道服务器位置和内部操作模式的情况下。1.2云计算的特点1.超大规模很多提供云计算的公司的服务器达到几十万、几百万台。拥有成百上千台服务器的企业一般使用私有云。云能整合这些数量庞大的计算机集群，给用户提供史无前例的存储能力和计算能力。2.虚拟化虚拟化技术包括应用虚拟和资源虚拟。在空间上物理平台与应用部署是没有任何联系的，通过虚拟平台对相关终端操作进行全面归档、迁移和数据扩展。虚拟化打破了时间、空间的界限，使用抽象处理，对用户来说简化了繁琐的步骤，优化了使用感，降低了时间成本及使用成本。对用户来说，他们仅知道服务在正常运行，并不知道资源是如何分配的。当用户通过终端发出应用服务的请求时，应用服务在云的某处运行，用户不知道具体运行的位置及参与的服务器的数量，最后只需要返回相应的结果就可以了。3.按需服务用户按需获取服务，仅为使用的服务付费。这种服务可以提高效率，避免浪费，因为没有额外的人工交互或者硬件的投入，用户就可以在任何时候任何地方获得需要的服务。就相当于自来水一样，需要多少水就打开水龙头放多少水，既方便又快捷。也像自助餐一样不需要自备餐具，吃多少取多少，避免造成不必要的浪费。4.可扩展性在云计算中，不论是物理资源还是虚拟资源都具有强大的弹性，可以快速地扩展开，并且在自动化供应下，可以完成快速增加或减少资源。用户可以通过网络，方便的获取相当多的物理资源或虚拟资源。资源分布和输出受制于服务协议，不用扩大存储量或者维持带宽来控制，获取资源的成本就降低了。用户不需要担心资源的划分和资源的多少，通过便捷的方式获取服务协议范围内提供的无限资源。5.高可靠性使用云计算与使用本地计算机相比较，使用云计算更可靠。云计算有庞大的资源冗余，云计算所包含的虚拟化技术可在硬件出现问题的时候，将硬件与资源分离开来，轻松将要保存的资源转移，并恢复。云计算使用成熟的部署、安全和监控等技术，采用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等方式来确保服务的高可靠性。在面对各种突发情况，例如自然灾害，电力问题给系统带来损伤时，在不同的地理环境建设了云数据库中心，进一步保障服务的可靠性。1.3云计算的分类1.按运营模式分类（1）私有云：私有云是给一个客户单独拥有而构建的，通常一些企业或者机构自己使用，所以必须最有效的控制“云”中的数据、服务质量和安全性，不对外开放。有基础设施的公司可以使用私有云，并有能力在此基础设施上部署应用程序。实例：Ebay（2）公有云：公有云通常是由第三方提供商给用户进行使用的，通过互联网可以使用公有云。一些机构和企业会将云服务交给公有云的提供商，这样可以很大程度上的降低云计算的构建成本。公有云提供商拥有并管理硬件、软件以及其他基础设施。实例：Amazon、GoogeleApps、WindowsAzure（3）混合云：混合云是把公有云和私有云两种部署方式结合应用。将重要信息保存在私有云中，使用外包的公有云减少成本。因此，很多应用云计算的机构将会考虑使用混合云模式。2.按提供服务类型分类（1）基础设施即服务

(Infrastructureasaservice,IaaS)基础设施即服务（laaS）是云计算中最基本类别。向企业提供网络、存储、数据库和服务器。在用户常采用laaS时，以即付即用的方式获取资源，根据需要扩展基础架构用来支持动态工作负载，为用户提供灵活、创新的服务。（2）平台即服务

(PlatformasaService,PaaS)平台即服务(PaaS)是指云计算服务，可以根据用户需要提供开发、测试、交付和管理软件应用程序需要的环境。以云的环境为基础提供了支持整个生命周期中构建和交付基于Web的应用程序一切所需要的。PaaS目的在于开发人员创建wed或者移动应用的时候更加轻松快速，不需要考虑对相关的基础结构进行管理或设置。（3）软件即服务(SoftwareasaService,SaaS)软件即服务(SaaS)是用

Internet交付应用程序软件的方法，一般情况以用户订阅为准按需提供。在远程的云端上运行，由其他人拥有和使用这些计算机，从网络和wed浏览器连接到用户端。在使用SaaS时，软件应用程序和基础解构由云的提供商负责管理，还有软件的升级和安全等维护工作。用户可以方便快捷地使用，从电话、平板、PC机上的wed浏览器，通过

Internet就可以连接到应用程序。如果连接工具损坏（例如电脑），上面的数据也不会丢失，数据将保存在云中。1.4云计算的关键技术1.体系结构云计算设计人员必须创造环境和条件，特别是具有特征的基础信息结构，系统必须智能化、自主化，实现自动化处理平台的智能化响应要求，减少人工操作，因此，云系统必须具备自动化技术来应对不断变化的信号或需求，云系统必须具有快速响应能力，才能对结构具有一定的敏感性。云计算同时由于服务水平和增长速度的影响快速变化，云计算面临着巨大的困难，内嵌集群化技术和虚拟化可以应对这些变化。云计算的体系结构由用户界面、服务目录、管理系统、部署工具、监控和服务器集群组成。2.资源监控云系统的资源数据非常大，资源信息迅速更新。为了获得准确可靠的动态信息，需要有效的方法来确保它的速度。云系统可以有效部署动态信息，具有资源监控功能，有助于管理资源的负载和使用情况。资源监控在整个系统的运作中起着关键作用。如果没有系统的资源监管，信息不可靠，就会导致其他子系统使用错误的信息，这将不可避免地影响系统资源的分配。因此，进行资源监控是刻不容缓的的。部署Agent代理程序被放置在每个云服务器，就可以配置和控制活动。例如，从一个控制服务器连接到每个云资源服务器，然后将资源的使用信息以周期为单位传递到数据库。所有的资源由控制服务器综合数据库的有效信息进行分析，检测资源的利用率，以提高资源信息的效率。3.自动化部署科学进步通常是半自动的，完成了出厂即用或者简单地安装的任务。此外，计算机资源的可使用状况也在逐渐改变，转向自动化部署。云资源的自动化部署是由不同厂商根据脚本的适应性自动配置的，减少了人机交互的份额，提高了应变效率，避免了人工处理的超负荷等现象，智能部署被推进。自动化部署主要是指计算资源从原始的状态转变成可用状态，由自动安装和部署来实现。在计算中体现在能够划分、部署与安装虚拟资源池中的资源向用户提供不同类型的应用服务，包括存储、网络、软件和硬件等。自动化部署是利用脚本调用来自动配置、部署和不同厂家的硬件管理工具，保证使用静默的方式在实际调用环节，使部署过程不再依赖人工操作，避免人机交互复杂。数据模型和工作流引擎是自动化管理工具的重要组成部分。一般情况下，在数据模型中定义了硬件数据模型就是对于数据模型的管理。工作流引擎包括触发和调用工作流，提高了工作流数据库的使用智能性，将不同的脚本流程在集中度高、重用率高的工作流数据库当中应用，便于提高服务器的效率。1.5云计算的应用现代互联网服务广泛使用简单的云计算技术，其中最常见的是网络搜索引擎和邮箱。谷歌和百度是大家最熟悉的搜索引擎，在任何时候，只要打开手机就可以通过搜索引擎查询想要的信息。同样在网络技术的推动下，电子邮箱的出现，大大提高了邮件收发的速度，实现了实时收发。云计算技术正在逐渐渗透到当今生活的方方面面。1.存储云存储云，又称云存储，是由云计算技术为基础产生的一个新的存储技术。云存储系统是以存储和管理用户基本数据为基础的云计算系统。本地资源可以上传到云端，并通过互联网连接到任何网站获取资源。大家都知道谷歌.微软和其他大型网络公司都使用云存储服务，百度云和微云都在中国市场上占有最大的存储云配额，用户在存储云中享受到存储容器服务、归档服务、备份服务和记录管理服务等等，这更有利于用户对资源的管理。2.医疗云医疗云是指利用云计算、物联网、移动技术、多媒体工具、大数据、通信4G，结合医疗技术，通过云计算打造医疗服务云等新的云技术，更大程度上实现医疗资源的利用，扩大了医疗资源共享的范围，因为有了医疗云的存在，医疗机构的效率得到了提高，公众获取医疗服务也变得更加方便。通常电子病历、挂号预约、医疗保险等等，医疗云也能够数据安全、信息交换、动态发展和国家规划等优势。3．金融云金融云是指使用数据模型在大型互联网分支机构中传播信息、经济和服务功能；并将为银行、保险和基金等利用互联网资源运行和处理，通过互联网中资源共享，解决存在的问题，实现目标的高效与低成本。阿里巴巴的资源经过阿里云整合,启动阿里金融云服务。这是当下基本流行的快速支付，由于资金和云的结合，现在用户只需使用手机就可以完成银行账户业务、购买续缴保险和基金。不仅阿里巴巴已经启动了金融云服务，苏宁金融、腾讯等企业也已经启动了自己的金融云服务。4.教育云教育信息化的发展催生出了教育云。教育云是将虚拟化技术运用到的任何教育硬件资源，然后使这些资源传输互联网中，面向学生老师和教育机构提供一个通过智能手机、平板、电脑等终端方便快捷的平台。一种在线的服务方式实时呈现展示、表演、互动等行为在互联网平台上，具有一些特征，比如现场感、实时化、同步交互性等。现在熟知的慕课就是教育云的一种体现。慕课MOOC是一个大规模开放的在线课程。慕课现阶段的三个主要平台是Udacity、edX和Coursera。在国内，中国大学MOOC也是非常好的平台，许多使用学堂在线的大学现已开设了一些课程的MOOC。

网络直播2.1网络直播的概况网络直播是互联网发展的新趋势。网播是从最初的电脑衍生到现在的手机，100多个相关程序在手机端都可以下载。据不完全统计，2016年已有过超200家中国在线直播平台。一般的，网络直播分为两类：一类是广播电视的网络直播，另一类是网络视频直播。网络直播与过去的图文直播不一样，现在的技术优势是基于互联网，通过视讯的方法，视频传输及其直接通道包括PC终端、移动终端等。一边播放电视台制作的电视节目，另一边播放网络视频网站独立制作的直播节目。在网络平台上播放的自主节目，根据现场独立的信号建立，并上传到网络上进行观看。与电视直播相比，互联网直播有各种各样的，有些节目只能在电视上播出，并由电视台垄断，但在互联网上直播，供公众使用。在内容方面，电视直播通常是直播突发事件或重大事件。互联网直播的局限性较小，涵盖了诸如人才展示、产品展示等不同方面。与单一性、严肃性、复杂性的电视实况转播相比，直观性是网络直播的特点，此外，与电视实况转播不同的是，网络直播的内容可以会看或重复观看，这是基于无限的网络存储。在技术形式上，网络视频直播由互动直播和现场直播两部分组成。比如一个重大活动应该在互联网上直播。网络现场直播可以媲美直播电视，但它的成本比电视节目低、更舒适、更快捷。随着活动的发展，将毫不拖延地进行现场直播。2.2传统的直播构架传统的网络直播架构一般有两种重要的技术方法将数据传输。1.端到端的传输这种方式允许最终用户直接与源视频服务器通信，并且服务器将信息发送给终端[1]，服务器和客户端之间的信息关系是1：n。这种方法简单，对现有网络改动较小，适应能力较强，同时带宽要求很高，特别是当多用户、多通道，由客户机到服务器整个占用网络带宽，同时访问服务器很容易造成压力[2]。数据包在客户端与服务器之间传递，当需要传输的路径变长，那么跳数就会越多，网络的抖动影响传输效果就越明显[3]。如图2所示。视频源局域网视频服务器视频源局域网视频服务器图2端到端的传输方式示意图2.组播的传输方式将一份数据从源视频服务器传输到网络中的组播点的方式，然后信息将通过组播点发布到客户端[5]。这种方法减少了网络带宽完全预留用于播放视频，缓解了源视频服务器的压力，一般来说客户端处于底层网络结构，如果是收敛网络，是按照1：n（n>1）为上下行链路的宽带，这样组播位置必须靠近底层的网络，避免组播带宽过大而无法覆盖其他网络应用，及时就需要一个设备，该设备需要支持组播功能并修改网络和调整网络[6]。如图3所示。组播网络组播网络视频服务器视频服务器局域网视频源局域网视频源组播网络组播网络图3播方式示意图2.3中国网络直播行业市场现状及发展前景由调查显示，2005年中国的网络直播开始出现，仅有少数平台的业务中有视频聊天服务。从2009年到2013年，多一些的人开始关注直播，多数网络平台开始推出直播模式。由2014到2016年，在这三四年间，网络直播平台的数量一路暴涨，主要视频网站也扩展了直播业务，因此2016被称为“中国网络直播元年”，以4G网络为基础，网络直播加速发展，中国有超过200家直播平台。到2019年为止，根据数据统计，中国网络直播用户，其中包括主播和直播观众，数值高达4.33亿，在整体网民中占50.7%。就光2018年全年新增200多万主播。据网络直播平台统计，用户多为22岁左右的群体。大多数是女性主播，占主播群体的85.8%，男性主播只有15%不到。与之相反，男性用户在用户群体中占比较大，女性用户相比偏少。调查发现，各个平台主播人数较多，而受教育水平不都一样，有四成以上的主播接受过高等教育，由此，网络主播拥有较高的文化素质。2020年开始，网络直播行业发展迎来新机遇，线上直播卖货火速发展。由中国互联网络信息中心(CNNIC)发布第45次《中国互联网络发展状况统计报告》数据显示，截至2020年3月，中国互联网直播用户数量为5.60亿，与上一年底相比增长1.63亿，占中国网络用户的62.0%。截止2020年3月，中国游戏直播平台用户数量达到2.6亿，与前一年的6月相比增长了2204万人，在中国网络用户中的比重为28.7%。从电商直播领域看，截止2020年3月，中国电商直播平台用户数量为2.65亿，超过了游戏直播用户的人数，占中国网络用户的比重为29.3%。目前看来，电竞行业的发展推动了中国游戏直播的发展，使用户数量一直保持递增趋势，而近两年内增长变缓。通过之前几年的爆炸式发展，在线直播行业的投资正在逐渐减少。上线已经进入了一个相对缓慢的发展阶段，明显呈现出优胜劣汰的趋势。在残酷的市行业竞争中，首先直播平台大规模同质化的情况会被淘汰，各大网络平台开始多方面发展，造成差异化。中国网络直播平台商业模式逐渐多元化，产业融资能力不断提升，随之增加的还有新增投资，显示中国资本对互联网直播行业的未来仍持乐观态度。中国的网络直播慢慢进入成熟阶段，各大直播平台陆续上市，映客、斗鱼、虎牙等等，各有特色。网络直播行业初始阶段单一的初始成本效益模式，主要由付费用户支持。一成不变的商业模式和产品类别不能让直播行业在经济增长的背景下向前发展。而整体来看，直播行业还是呈逐渐成熟的趋势，以保持行业活力，解放直播价值。在2019年的上半年，网络直播进行了新的探索，推出了“直播+”的新型模式，在网络直播中融入了电商、短视频等元素，提高了网络直播的影响力，增加了业务营收。从一开始的网络主播、网络红人直播带货，到后来许多明星也开始直播卖货，在各大直播平台中。“直播+”的发展模式将电商、教育、电竞等与直播相结合，为直播行业注入了新活力。在各大网络直播平台推出的“直播+”里涵盖了文化、综艺、教育、旅游、电竞等时下热门的产业，以打造高品质、多元化、差异化的直播生态系统为目标，是主要发展行业的动力。比如，YY直播最近几年融入了户外、旅游、美食、二次元、情感等类别，并且开始创新不同类型的自制节目，加入PGC机构，结合线上和线下的模式，合作方式跨次元，进行节目的内容生产，给自身平台增添丰富内容。新冠疫情加速了电子商务的发展。疫情爆发后，实体线下店受到严重影响，不少卖家纷纷改用淘宝直播。直播不仅可以进行网上销售，还可以导流线下实体店，还可以通过直播等方式进行增加购买力，更完整的用户介绍，维护品牌的文化基础。网络直播+音乐、网络直播+电商、网络直播+电竞、网络直播+公益等两两结合的方式打破次元，促进平台渗透到产业链的各个环节，鼓励平台内容和产品创新，帮助提高用户黏性，网络直播的影响力和即时性、透明度和互动性为其他行业创造了新的增长点，而直播平台和合作产业的深入发展，为各方提供了有利的机遇。随着网络直播的快速发展，越来越多的企业纷纷加入到网络直播行业，使行业竞争变得激烈。在发展多样化的情况下，网络直播领域出现了混乱，造成了负面的传播和影响。中国的相关部门立刻出台政策，强调互联网直播行业要规范发展，实施了一系列的监管和约束。为了规范互联网上直播发展的营销产业，并使其健康发展，有必要在现有法律框架内制定社会治理模式，其中包括国家规章制度、自我管制制度。职业自律和社会监督，让直播行业健康发展。

基于云计算的直播系统3.1系统结构基于云的网络直播系统结构的核心是服务器的虚拟化，主要是增加硬件和系统模式的较大变化，利用基层的虚拟化技术对服务器进行虚拟化。这种类型的处理必须是由虚拟化技术完成。在一个虚拟资源池中所有硬件设备将通过虚拟化技术构建到，并动态地安排这些服务器资源，虚拟机共享现有资源并将其优化使用在多个虚拟机之间[5]，负载增加的现象出现在某一台虚拟机时，系统会先判断虚拟机的优先级，将根据预先确定的资源分配规则进行评估。在满足分配要求的情况下，可以对虚拟机增加相应的资源进行分配，可以通过将虚拟机移动到具有更多资源的其他服务器，或将其他虚拟机移动到其他服务器以节省更多资源。基于云计算的网络直播系统主要由用户群、服务器群、视频源和编码服务器组4个部分组成。用户群，优先级最低，传输调度服务器控制节点的添加和退出。和视频流直接连接的服务器使用软件形成组播提供了高清视频流。服务器群，直播系统的主要组成。虚拟化技术是在节省硬件服务器的同时，解决单点故障、负载不均衡等主要问题。虚拟资源池采用虚拟化软件与物理机器进行融合，出现虚拟资源池，多台虚拟机服务器由资源池虚拟出来，以解决直播视频中出现的单点故障、负载均衡等问题，它还可以节省物理服务器，降低硬件和能源成本，以及可用性高、灵活性好和可扩展性。视频源主要源于现场的直播信号、卫星信号，其他媒体流中获取到的视频流和预先准备的视频文件，而忽略了其质量。客户机可以不需要使用性能较好的机器。编码服务器需要服务器具有高性能、高采集能力、数据处理和传输，根据情况需要可以添加缓存功能，如果考虑到移动性，也可以使用配置好的笔记本。负载均衡算法基于云的网络直播系统负载均衡算法分两种：一种是基于蜂窝的负载均衡算法，另一种是主动簇聚算法。基于蜂窝的负载均衡算法基于蜂窝的负载均衡算法[6]在应用层采用，起到对资源的优化和分配，具体使用一个面向服务的的体系结构（ervice—orientedarchitecture，SOA)对服务的分配问题进行检测，对于web应用，分配服务器可以极大的提高它的能力和使用。在云计算中使用这个算法，应用于各个用户节点，协调we服务的服务器。蜜蜂寻找食物的行为：当蜜蜂找到食物的来源时，它们回到它们的巢穴，采用它们特殊的舞蹈告诉其他蜜蜂，他们找到了食物，其他蜜蜂获得关于食物的数量和方向的信息。在负载均衡上应用这个启示，考虑web服务流的需求，对系统的不利请求由服务器动态分配去调节，安排在虚拟服务器通过服务器采集，请求队列在每个虚拟服务器中都有一个，需要给每个服务器都计算队列请求的代价（衡量的标准是食物的质量）。由于要考虑虚拟服务器在时间上的分配，每个虚拟服务器基于服务的代价是由队列请求的代价衡量的（比如cpu所使用的时间）。类似于蜜蜂传递信息的舞池，一个分布式共享空间公告板。公告栏的目的是与全局虚拟服务器保持联系，资源保持有效的衡量。根据特定域的要求，以个人服务器上cpu的限制为依据，将时间简单地做一个聚合，或者以其他的度量为标准，比如平均服务队列长度。使用算法的概率是px或者py，在每个服务器负载均衡的操作中。一个请求有一个服务器成功实现，并在公告板上张贴的概率是pr。一个虚拟服务器队列被一个服务器随机选择到的概率是px（开采），不然就检测公告板（像其他蜜蜂看传递信息的特殊舞蹈）。闲置的服务器有两种简单的行为模式：一种读取公告板上的公告并进行选择的服务器，这个公告板由服务器提供服务，而另一种服务器需要重新寻找服务，无法读取公告板公告。主动簇聚算法蜜蜂觅食在应用层中负载均衡的问题导致资源级别的拓扑结构变化。拓扑云资源被用来解决问题负载均衡问题。主动簇聚算法又名自我聚合算法[7]，这个算法的原理是将相似的服务集合到一起。在每个网络节点上主动簇聚算法进行迭代。将一个节点转变为一个发起人，在某一随机时间点，挑选一个matchmaker从现在的邻居节点中，所选择的matchmaker节点和源节点不是同一类型的节点，这是唯一的条件。发起节点相似的节点中和matchmaker的邻居节点，在两者之间之间发起一个连接。这个移动连接在matchmaker和发起人节点。这个算法所展示的是在一个稳定的方向上发展一个复杂的网络组织。在相似节点之间快速算法不能够移动，然而，目前的算法能够维持一定数目的连接，使得增添了不相似节点，如果不同节点之间能够连接并移动。一些复杂算法的细节主动快速的发生变化。3.3高度可用性的视频系统在不同的物理机中网络直播系统的虚拟机会进行任务分配，对流量的动态调配由负载均衡软件来完成，就有了具有高度可用性的视频系统。在系统结构中素描的架构容易出现一些故障，比如，当中的编码服务器出现停止工作的情况，从源头就切断了网络直播，影响了用户正常观看直播；如果服务器群出现问题，同样会对用户观看直播造成影响。以通过服务群解决问题为例，说明基于云计算的视频直播系统具有高灵活性。在运行传统直播系统时，考虑到有一些特殊的场合会准备备用服务器，避免意外发生，例如，重要的视频会议，大型晚会的现场直播等等。系统进行冗余时会使用双机备热的方式。基于云计算的视频直播系统不同，在虚拟资源池的虚拟机中部署视频直播系统，虚拟机将他们部署在不同的物理机中以实际性为依据分别。物理机出现宕机，在所属的虚拟机时，依照预警机制和调度策略，资源管理平台将虚拟机动态迁移到正常运行物理机上，继续支撑原有服务，进行动态调配流量采用负载均衡软件，从而确保整套系统可以稳定提供的在线直播服务，体现了系统的高可用性、高冗余。3.4动态迁移机制第一种情况是服务器的高可用性意味着当服务器处于非活动状态时，可以提供服务向其他任务，缩短停机时间，充分将硬件资源平衡，从而实现动态迁移资源。一旦物理服务器宕机的时候，服务器上运行的所有虚拟机都可以自动切换到其他服务器中。与传统的双机容错系统相比，两个主机在两台服务器上完成各自的服务工作，可以监测对方情况。当一台主机停机时，另一台主机立即接管其所有工作，以确保实时性，在共享存储系统中存储着应用服务系统的关键数据。考虑到虚拟机的高可用性，由于缺乏硬件而造成的服务中断时间和宕机可以最小化，充分使用现有硬件资源。第二种情况是当虚拟机上直播视频访问量的负载达到预定范围时，虚拟机可以允许加入或离开计算机。在物理资源总量有限的情况下，物理资源按照实时直播系统使用的虚拟资源的比例在集群中进行划分。以CPU为例，控制算法为：集群中物理CPU集群中物理CPU 总核数已申请的虚拟vCPU总核数vCPUeq=已申请的虚拟vCPU总核数如果i号服务器满足条件A，那么它就可以加入服务器集群中。如果满足条件B，它可以退出服务器集群，方便供其他服务使用此服务器。VCPUi>(1一k)×vCPUeqvCPUi<(1一k)×vCPUeq这里的k为容纳系数，加入或退出条件中，k的值可以不相同[8]。

第4章云计算直播系统在校园网中的应用4.1应用与架构随着互联网技术的发展，视频直播的质量有所提高，视频直播在校园中同样广泛的应用。这项技术的应用实现了更加快捷、更加高效地传递信息。在校园网络中，每个用户能够快速连接到高清视频直播，对网络数据传输的需求也越来越大，尤其是P2P这类软件，这使得网络变得繁忙起来，大量占用带宽，只有一台频繁承受负载的服务器，而其他服务器大都处在停止状态，发生负载不均的情况。视频应用程序需要快速、清晰地播放，并视频的质量需要降低延迟。引入分层设计适用于校园网的视频直播，利用云计算灵活的资源扩展特性，降低了对现有网络的要求，使用方便。整个直播系统主要包括采集端、编码器、视频服务器和发布服务器[9]图4所示。通常采集器采集原始数据，编码器是将原始信息编码成可识别的视频格式。视频服务器负责编码器中数据的接收，存储并传输到发布服务器，发布者负责发送数据到网络客户端[10]。云资源管理平台视频直播管理平台流媒体缓存服务器组视频源从客户端访问是这套视频直播系统的最大压力。每个客户都将使用服务器网卡带宽、网络带宽、CPU资源、I/O和内存。内存和网络接口带宽是其中消耗资源最突出的，当出现超过了服务器负载的客户端数量时，一般是构建负载均衡服务通过多机联合的方法[11]，必须根据满负荷计算服务器的性能设计，而客户端的访问并不总是在访问的顶部，而在低谷期，服务器的性能因为闲着从而造成浪费。随着客户数量的不断增加，这个问题可以通过云服务很好的解决，云管理平台将提供更多的资源来满足视频发配的需求。相对而言，当客户的访问量掉落到特定的阈值时，剩余的资源将被回收到服务器上，以保证视频服务不超载，同时也保证了资源的可持续利用。云资源管理平台视频直播管理平台流媒体缓存服务器组视频源校园网校园网 GE GE 客户端 10GE GE客户端虚拟分发服务器1虚拟分发服务器3虚拟分发服务器2客户端客户端客户端客户端客户端 计算机资源池 虚拟分发服务器1虚拟分发服务器3虚拟分发服务器2客户端客户端客户端客户端客户端图4采用分发服务器方式的直播示意图在云计算环境中，虚拟服务器扩展了媒体分发层，物理硬件实现了视频音频资源获取层、编码和存储层。从媒体缓存服务器提取出存储设备和编码流的数据[12]，缓存在本地，客户端采取特定的算法，视频门户访问时，满足客户端需求的虚拟服务器时在媒体分发层拾取。而虚拟服务器指定下一层资源的数据，某台媒体服务器将存储在本地的数据传送给分发服务器，进而传输到客户端。如果所需的资源没有存储在媒体服务器上，则此层负责从下一层读取数据。这将确保数据被缓存在需要时，向上一层提供使用。这有助于减少带宽和信息资源的使用[13]。如图5所示，每一层都提供一定的服务能力，层与层之间保持松耦合的状态，这样单一层易于扩展。视频直播管理平台(用户访问视频门户、内容管理、服务器调度)校园网络媒体分发层(分发服务器队列)流媒体缓存服务器内部网络对视频源进行编码对编码后数据进行存储现场视频源(现场采集、电视信号采集等)图5视频直播平台逻辑架构4.2主要问题1.网络接口带宽一方面，如果客户端的访问量达到一个很高的值，或者分发服务器的性能指标接近指定的限制，则客户端的访问请求必须通过满升级服务器的性能来满足；另一方面，当客户端访问停止时，可以释放服务器资源。通常影响分发服务器性能的性能条件，包括网络接口的带宽和存储容量[14]。对于视频分发服务器来说网络接口带宽十分重要，只有当满足Btotal≥Buse≥Bused时，分发服务器才能正常提供服务，Btotal代表的是网络接口带宽总容量，Buse代表的是可用于视频分发的带宽容量，Bused代表的是已经被使用的带宽容量。通过(1)、(2)可以计算得出Buse与Bused的值。在(1)中的α值是带宽因子，带宽因子的确定与网络环境、操作系统相关，一般取值为0.9[15]。在(2)中mi指的是服务器接入的客户端数量,Ci指的是服务器分发的某一个频道的带宽值。Buse=Btotal×α（1） nBused=∑mi×Ci（2）i=1由（1）、（2）推导出：n1>α≥(∑mi×Ci)÷Btotal（3）i=1即带宽因子大于实际占用带宽与总带宽的比值，在处理器能力与内存容量满足增长要求的情况下，(3)为线性的，保持服务质量可以通过调整总带宽。2.内存容量服务器端内存容量的需求随着客户端连接数量的增加而增加，如(4)所示，mi为客户端所连接的数量；Ri为启用一个频道需要消耗的内存量；β是指内存比例因子，β的取定和媒体播放平台、操作系统相关，一般经验值为0．5；Rtotal是指总共可使用的物理内存量。 nβ≥（∑mi×Ri）÷Rtotal（4） i=1对(3)、(4)的分析可以判断服务器的性能，需要的时可以采用云服务管理平台进行调整划分资源，从而确保服务质量[16]。第5章云计算直播系统在新闻领域的应用5.1必要性目前电视新闻行业每天都有大量的数据信息，独立文件比较大，内容更清晰，信息也就更丰富。于一般的省级区域性网络媒体每天几乎要处理200GB的新闻数据。新闻媒体部门利用云计算技术，有超大安全可靠的存储空间容纳不计其数的新闻数据[17]，以科学和有效的方式处理信息，帮助工作人员全面增强新闻服务处理能力，促进各项工作流程高效发展。随着计算机技术的发展和提高，在现代大众传媒市场上，越来越多的人通过互联网获取和了解新闻资讯。传统的纸质形式已经不能满足用户在平面媒体和广告媒体上的需求。在信息技术时代，新闻媒体服务工作理念慢慢开始转变，与网络媒体的特点相结合，科学有效地扩大直新闻播范围，相互共享和交流传递使不同的信息服务在不同的企业之间扮演着重要的角色，产生数据价值，这些操作依赖于额外使用的云计算技术，建立完善的电视新闻云服务平台，实现内部信息交流。在当前市场上，电视和媒体服务将使用各种视频和音频编码技术进行直播业务。不同于传统的电视节目，繁琐的编码方式和包装格式在应用市场上所占的比例不同。现代新闻的直播与电视观众的互动是现代新闻直播的重点。应适当考虑有关用户的想法，在新闻信息直播中。通过使用云计算有效的处理不同音频视频，有助于增强不同电视媒体的直播质量和处理效率[18]。5.2实践应用为了使云计算技术的价值最大化，促进行业的稳定与持续发展，提高工作人员对云计算技术基础理论的掌握，为员工提供云计算培训指导,实现将理论运用到实践，以不断提高工作效率。云计算应用场景使用硬盘数据化高清播出无法满足需求。现代大众传媒要组织专业人员不断加强信息生产和安全存储。用于促进和优化传统电视新闻数字化的成功[19]，新闻电视相关部门积极打造云计算的内部先进概念模型，实现对各种新闻数据的数字化接入，提高各部门的信息收集效率，促进直接电视技术的快速稳定发展。新时期电视媒体服务应加强信息源数据库的建设。云计算可以有效利用三网融合的潜力，以便于各个电视新闻的直播挖掘和获取各类素材。摩尔定律有关利用云计算技术进行电视直播对工作人员非常重要。拓展计算机网络的内部空间根据摩尔定律，采用先进的云计算技术，科学有效地完成有关海量数字的信息处理，以促进稳定持续的运行云计算平台，信息资源数据库的开发技术人员应严格遵循内部管理制度，规范各部门员工获取信息的行为，确保内部新闻数据的安全性和可靠性。电视台应首先获得授权从信息资源数据库中获取所需信息，检索和收集辖区内新闻数据相关信息，完成新闻处理，输入经各实务部门审查，通过后工作人员可将音视频安全地存储在云计算数据库中，为便于随后向公众提供高质量的电视新闻节目。在大力发展信息网络技术的时代，广播电台应加强优化和改善广播市场条件，最大化利用云计算的价值。将新闻数据转移到同一网络，通过电信网、无线网和广视网的电视新闻传播方式，形成传播服务“云”平台，针对市场状况和特点，有效地发展统一完善行业治理体系，界定使用网络的协议和标准，将有助于建设高效的云计算和互联网应用环境，满足用户对新闻直播的各项需求[20]，并提供服务。完善自身的终端服务，使电视台具备类似计算机和电视的功能。因此，相关部门应建立专业的技术队伍，更好地学习和运用云计算技术，升级成网络电视台，将创造有利于电视新闻直播的市场，提高电视新闻的直播效率，通过帮助用户解决各种业务问题，云电视服务可以进一步提高市场