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一种可扩展的集群流媒体服务器 董科军1 南凯1 阎保平1 1（中国科学院计算机网络信息中心，北京 100080） E-mail：kevin@ 摘要：本文提出了一种可扩展的适合集群系统的流媒体服务器架构。在这个架构中，整个后台单机服务器是基于Apple公司的Darwin Streaming Server，而在前端开发了一个门户结点和多个中继结点，使整个后台服务器群基本能保持负载平衡、提供给用户高性能的流媒体服务。在外面用户看来整个系统就是一个高性能流媒体服务器。 关键词：流媒体服务器 流媒体服务 流媒体 集群系统 Darwin Streaming Server 引言 随着互联网的迅猛发展，人们对互联网上多媒体应用和服务的需求越来越显著，传统的以文字和图像为主的Web页面已经不能满足人们需要。现如今，流媒体服务已经成为Internet上相当普及的一种服务，而且发展迅速。 流媒体技术是Internet上多媒体服务的核心技术，被广泛地应用于远程教育、网络电台、视频点播等许多领域。随着应用规模的扩大和带宽的迅速增长，使得人们对流媒体服务器的要求也越来越高，这就要求流媒体服务器在性能上和处理能力上有一个大的提高。同时，基于PC的集群技术在近几年也有了很大的发展，而且随着人们对计算需求的提高，许多PC集群服务器已经都付诸应用。本文要介绍的就是一种基于集群系统的流媒体服务器架构，它能应用于不同规模的集群服务器。 下面，我首先对流媒体技术以及所涉及的协议做一个简单的介绍，然后简明的阐述集群流媒体服务器研究的必要性，最后来重点探讨一下一种基于集群的流媒体服务器的架构，并对该服务器的测试做简单的分析。 流媒体技术概要 流媒体可以分为现场视音频和已录制好的视音频。而在本论文中，我们主要针对的是那些已经录制好的视音频。 在互联网上进行视音频传输有两种不同的方式，一种就是传统的下载传输，即把整个文件都下载到本地，然后进行播放。而另外一种就是流式传输。所谓流式传输，即是把声音、影像或动画等信息由服务器向用户计算机连续、实时传送，当在客户机上播放音频、视频等媒体文件时，文件的剩余部分将在后台从服务器端继续下载。流式传输大大缩短了启动延时，而且不需要太大的缓存容量。 现在主要有两种用于实现流媒体传输的体系结构。一种就是建立直接基于TCP/IP的RTSP/RTP协议组。但是因为现代的防火墙大多数只开一个HTTP的端口80来与外界进行数据传输，所以如果用这种方法，在防火墙内的用户就不能建立正常的连接。另外一种就是在现代超媒体传输协议（HTTP）的基础上来实现RTSP协议。这种方法是针对第一种提出的，它将RTSP等包通过HTTP协议来传输，从而避免了防火墙的问题。但是，一般来说，现在大多数的流媒体服务都是以第一种方式进行传输的，本文所涉及的基于集群的流媒体服务器也主要是利用这种方式进行传输。下面我们对上述两种方法中所涉及的主要的网络协议做一介绍： 传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol） 超文本传输协议HTTP （Hypertext Transfer Protocol）使用TCP作为可靠文本传输的协议。如果包被延误或者损坏，TCP则会有效的处理拥塞直到原始的或者重发包到达。因而它不适合音频或者图像文件的传输，因为可靠的信息传输对于音频和视频文件来说不是必要的——一定程度上的包的丢失是可以承受的，而TCP重传反而会导致流文件的播放失败。 用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol） UDP是相对与TCP的。RealPlayer（在RealPlayer中可以选择UDP和TCP，但是前者更好），Xing公司的StreamWorks就是使用此协议。UDP放弃了TCP的纠错处理，允许忽略迟来的或者是损坏的包。如果发生这样的事情，你将看到不清楚的画面或者听到不清楚的声音，但是整个流的传输仍将继续。不管情况怎样，这种处理适合持续的流的传输。如果进行现场直播，每一个人都将得到同样的持续的信息。对UDP传输不利的一点是，许多网络防火墙妨碍UDP的传输。例如有些用户不能获取基于Xing公司提供的流媒体服务器的流，即通过UDP协议来传输的流数据。 实时传输协议RTP（Real－time Transport Protocol） RTP是一种具有Internet标准的针对实时数据流的一种传输协议，它包括音频和视频传输。RTP由数据和控制两部分组成，控制部分被称为实时传输控制协议RTCP（Real-time Transport Control Protocol）。RTP的数据部分的协议支持具有实时属性的连续的媒体文件（例如音频和视频文件），包括定时重建、错误探测、安全和内容验证。RTCP和RTP一起提供流量控制和拥塞控制服务。它