流媒体视频点播系统的设计方案

第12卷　第2期

2010年3月天津职业院校联合学报Journal of Tianjin Vocational Institutes N O.2Vol.12Mar.2010

流媒体视频点播系统的设计方案

刘　颖

(天津市河东区职工大学,天津市　300170)

摘　要:　分析对视频点播的应用需求,给出流媒体视频点播系统的整体方案,并对系统的各子模块的功能进行设计。采用浏览器/服务器模式,分别对服务器端和客户端网络传输接口进行设计,并针对视频点播系统的查询功能设计了网络视频搜索模块。

关键词:　流媒体;视频点播;B/S 模式

中图分类号:TN011.91 文献标识码:A 文章编号:1673-582X (2010)02-0045-04

收稿日期:2009-10-13

作者简介:刘颖(1980-),女,天津市人,天津市河东区职工大学教师,工学硕士,从事计算机课程教学研究。在良好的校园网络条件下,充分利用先进的流媒体及相关技术,结合校园环境应用需求,可以设计并实现一个流媒体视频点播系统,为在校广大师生提供基于流媒体技术的服务平台,丰富校园网信息服务内容,促进数字化校园建设。本系统的设计思路是:

首先构建服务器端,因为服务器端是整个系统的核心,只有在服务器的支持下才能完成后续功能的设计和实现,所以本系统分别对流媒体服务器、Web 服务器、数据库服务器进行设计架构。

其次根据视频点播系统的组成,分别对服务器端和客户端网络接口模块进行设计,为视频点播系统的实现提供良好的网络支持。

最后根据流媒体技术的适用方向,结合校园环境特点,实现了视频点播系统

。

图1　视频点播系统架构

一、视频点播系统工作原理

结合校园视频点播系统开发的特点,比较适合采用浏览器/服务器模式,即B/S 模式。客户端只要能上网即可以观看视频,系统灵活开放。这样处理,即可充分发挥点播系统的优越性,又不需要使用者有专业的知识或者熟悉软件的使用。

基于B/S 结构的视频点播系统的工作原理是当客户机需要点播节目时,首先使用浏览器访问Web 服务器,由Web 服务器返回节目的U RL ,然后客户机启动流媒体播放器,按照获得的节目U RL 发起请求,流媒体服务器接受请求并发送流媒体数据,最后在客户机的媒体播放器上进行播放,完成一次视频点播过程。

在整个工作流程中,一般还要完成身份认证、访问控制等必

要步骤。Web 服务器通常与数据库服务器协作,由数据库服务

器完成信息存储、数据查询等工作,降低Web 服务器的压力。

二、视频点播系统结构及设计

视频点播系统由流媒体服务器、Web 服务器、数据库服务

器三部分组成,如图1所示。

1.流媒体服务器

流媒体服务器是视频点播系统的核心服务器,其主要功能

有:存储视频节目、响应用户点播请求、提供稳定的视频流、响应

用户在点播过程中的交互、进行内容访问控制。流媒体服务器

要求具有强大的并发处理能力、与网络和磁盘匹配的I/0吞吐

能力。流媒体服务器的技术和性能决定着整个系统的技术先进性和服务性。

流媒体服务器要完成的工作包括:

图2　系统E -R 图

(1)当收到网络通信接口模块发来的为客户服务的消息(包括客户的地址)后,流媒体服务器从媒体存储器上读取相应的节目发送到给定的用户。

(2)一旦开始向某一特定客户发送数据,流媒体服务器就直接与客户交互,当收到暂停和继续播放时,完成相应的操作。

(3)当收到断开连接时,必须与给定的用户断开,然后关闭此进程,并且将此情况告诉给网络通信接口模块。构建流媒体服务器是以在校校园网用户为服务对象,提供视频点播服务。由服务器主机、存储系统和流媒体服务软件三部分组成。

(1)服务器主机。服务器主机性能是衡量一个流媒体服务系统的重要指标,选择运行稳定并拥有足够的带宽的服务器主机是流媒体服务系统的关键。

(2)存储系统。流媒体服务器中存储的课件、电影等各种视频文件数量很大,所以需要的存储空间相对较大。考虑到文件系统本身的开销和系统容错,实际的容量需求会更多。大容量的数据存储系统是基本的要求,更需要系统具有良好的容错性能,并具有足够的稳定性,在发生部分数据错误时,系统可以在线恢复和重建数据,而不至于影响系统的正常运行。

(3)流媒体服务器软件选型。流媒体服务器应该与多种媒体播放器兼容,所以必须支持M MS ,H T TP ,R TSP 等多种控制协议。ReaINetworks 公司系列产品是最早的流媒体应用系统,也是世界领先和成功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。

2.Web 服务器

Web 服务器的功能是通过网站的形式为用户提供一个良好的界面,方便用户访问存储在流媒体服务器上的视频节目。

结合实际需要,网站设计主要实现以下功能:

(1)视频节目的上传与管理。

(2)视频节目的搜索与流式发布。

(3)用户注册与权限管理。

(4)视频节目和用户使用情况的查询和统计。

因此,网站功能主要分为以下几个模块:会员管理模块,视频管理模块,查询管理模块,系统管理模块。

(1)会员管理模块。该部分功能对用户的注册资料进行管理,包含了用户注册、用户登录、用户注销等部分。(2)视频管理模块。该部分功能包括:

添加视频:通过该功能,管理员可以把视频添加到数据库中,说明视频的类型,播放时间,视频简介等;

修改视频:管理员可以更改视频名称、视频类型、视频等级、主讲等;

视频上传管理:该部分是管理员对上传的视频进行管理。

(3)查询管理模块。该部分功能包括:视频查询管理和后台会员查询管理。

视频查询管理:为了使会员快速的找到自己

想看的视频,系统在前台增加了视频查询功能。

用户可以通过“视频名”、“主讲名”进行查询。

(4)系统管理模块。系统设置的主要功能:网

站设置、新注册用户的管理和联系管理员的方式。

还有管理员的添加,资料的修改等。

3.数据库服务器

数据库服务器的功能是完成Web 服务器发

来的数据库操作指令,包括对存储的节目信息和

用户信息进行查询和增删改等操作,使Web 服务

器的响应请求和数据操作功能分离,减轻压力,提

高性能。要求数据库服务器有良好的性能,并能

够稳定可靠地工作。

系统E -R 图如图2所示:

4.服务器端网络通信接口模块的设计

服务器端网络通信接口模块主要实现与客户端的数据交换和提供用户访问的接口。要完成的工作包括:启动服务器监听线程,监听来自客户的请求,然后调用信息库中的信息来验证此用户的身份,对于合法的用户,将此用户的相关信息记录进信息库;然后将用户的点播请求以及包含有此特定客户的信息发送给流媒体服务器,通知流媒体服务器可以为此用户服务。实现流程图如图3所示。

流媒体服务器接收到客户发送过来的点播请求后,将检索存储器中相关信息,将其以流传送方式放入缓冲池。同时,缓冲池中的数据也以流方式发送到网络传输端口,再通过网络传输端口传送到客户端。具体端口实现流程如图4所示

。

图5　客户端网络

通信端口流程图

图6　

视频搜索引擎流程图图3　

服务器端网络通信接口流程图

图4　流媒体服务器传输端口流程图5.客户端网络通信接口模块的设计该模块的主要作用是提供与远端服务器交互的高效简洁的接口。由于接口模块的隔离作用,对客户端其他部分来讲,系统相当于本机用户的视频播放,不必考虑与网络有关的通信协议等问题,只要发送请求消息并接收流媒体服务器的响应就可以了。

客户端网络通信接口模块完成工作包括:

(1)与服务器连接的建立,向服务器发送点播请求。

(2)接收服务器发送过来的数据。

(3)屏蔽网络的不稳定性。

实现流程图如图5所示。

三、视频信息检索功能的设计

视频信息检索功能也是用户直接用到的功能。对于数据库中视频的属性信息,系统会定

期写入到索引文件中。用户根据自己的需要输入关键词,然后通过索引文件进行搜索,根据各

个视频权重的不同,按照先后次序把搜索结果返回给用户,这样用户就可以点击视频进行观看

了。视频搜索引擎流程图如图6所示。

本系统视频搜索引擎采用索引技术,对数据库中的视频属性信息进行索引,生成索引文件。

为了提高搜索结果的准确性,采用对索引前的视频名称、简介、标签等信息进行处理,使之能更好地符合语言习惯。另外为了对搜索结果更好地排序,系统对视频的一些属性进行了权重处理,这些属性包括视频的播放速度、总点击量,单日点击量等,并对较新的、播放比较流畅的、总点击量和单日点击量比较大的视频赋予更大的权重,这样这些视频在搜索结果中就会出现在靠前的位置,这些视频也更可能是用户需要的。

视频的更新速度很快,因此数据库中的数据量极大,为了及时地让用户搜索到最新的视频,系统定时对数据库中的数据进行索引,同时为了加快建立索引的速度,采用多线程处理技术,并且采用先在内存中建立索引,然后再合并到硬盘上的方法,减少了读写磁盘的次数,大大提高了建立索引的速度。

由于系统采用B/S架构,通过Web的方式给用户提供一个统一的接口。用户输入需要的关键词后,系统就到索引文件中进行检索,并把检索结果以列表的形式反馈给用户。

为了给用户更好的搜索体验,系统采用了多种排序方式,默认的是按照相关度来排序,用户也可以让系统按照自己喜欢的方式排序,包括按视频的日期、点击量、热门程度等方式排序,满足了不同用户的需要。

参考文献:

[1]李小平,曲大成.多媒体网络通信[M].北京:北京理工大学出版社,2001.

[2][美]Francois Fluckiger著,冯博琴等译.网络多媒体开发与应用[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3]马鸣锦,赵秋霞,曾光裕.高性能个人计算机硬件结构及接口[M].北京:国防工业出版社,2001.

D esign Sc he me of St rea ming Media V O D Syste m

L IU Ying

(Tianj in Hedong Dist rict S taf f and W orkers Universit y,Ti anj in300170China)

A b s t r a c t:This paper analyzes the application requirement of VOD and gives the general scheme f or streaming media VOD system.It also designs the f unctions f or each sub module of the system.It de2 signs the network transmission interf ace for the server and the client respectively based on B/S mode and especially designs the module of network video search f or the query f unction of VOD system.

Ke y w o r d s:streaming media;VOD;B/S mode