黃石有線高清視頻網站架構關鍵技術解析

梅劍鋒，劉 丹，賀 皓

（黃石有線電視臺 多媒體部，湖北 黃石 435000）

黃石有線高清視頻網站架構關鍵技術解析

梅劍鋒，劉 丹，賀 皓

（黃石有線電視臺 多媒體部，湖北 黃石 435000）

黃石有線高清視頻網站正是有線網絡發展局域網應用的有效嘗試。要建設專業的高清視頻網站，必須考慮節目分發環節的建設。沒有從代碼的角度闡述建站過程，而是從網絡環境入手，介紹了黃石有線高清視頻網站的多項關鍵技術和特色應用，以及在建站過程中產生的多項自主研發和創新。黃石有線高清視頻網站運行一年以來，受到用戶的普遍關注和肯定。【關鍵詞】有線；高清；視頻網站

1 黃石有線高清視頻網站簡介

黃石有線高清視頻網站由于在城域網內部運行，不對互聯網開放，故簡稱為“內網”，其訪問地址為“http://10.0.0.1”。內網是以提供高清影視劇點播節目為主，網絡電視、有線服務、游戲和軟件下載為輔的專業高清視頻網站，受眾為黃石有線寬帶網用戶，其首頁主界面如圖1所示。

圖1 首頁主界面（截圖）

2 拓撲圖和軟硬件環境

2.1 拓撲圖

內網是整個城域網的子系統之一，如圖2所示。要想充分發揮其整體性能，必須了解城域網的結構，設計時應將直接向用戶提供服務的服務器與核心設備相連，這樣可以減少用戶訪問時數據交換的中間環節，在布線方面至少采用六類千兆網線互聯，如有需要，可采用光纖鏈路，并結合端口聚合技術，達到數個G的傳輸帶寬。同時服務器還可以啟用多網卡，對外服務的網卡設置網關，直接與萬兆核心交換機相連，采用3層交換；對內上載節目的網卡則不設置網關，直接與轉碼服務器或編輯工作站相連，采用2層交換。2層交換的特點是速度快，實際網速可達990 Mbit/s，3層交換的優勢是能夠實現跨網段訪問，滿足內網設備復雜布局和對外提供服務的要求。以上2種交換技術的結合使用既充分發揮了服務器的硬件性能，也使日常的高清節目更新工作事半功倍，可見鏈路優化對內網的運維起著十分重要的作用。

圖2 內網拓撲圖

2.2 軟硬件環境

由表1可看出，內網網站實際上是一個較為復雜的系統，其前臺和后臺頁面均使用JSP技術，后臺底層支撐和數據庫訪問采用Java語言實現。Web服務由Apache和Tomcat共同完成。Apache是一個Web服務器環境程序，不過它只支持靜態模板網頁，如果要在Apache環境下運行JSP，就需要一個解釋器來執行JSP網頁，而這個JSP解釋器就是Tomcat，如果JSP要連接數據庫，就需要由JDK來提供連接數據庫的驅動，所以運行JSP的Web服務器平臺一般采用Apache+Tomcat+JDK的組合，這也是當前流行且成熟的建站模式。

表1 軟硬件環節

3 關鍵技術

3.1 FMS4.0（服務端）+FlashPlayer11.0（客戶端）播放模式[1]

FMS全稱Flash Media Server，支持flv和MP4格式在線播放。FMS相比傳統的HelixServer和WindowsMe?diaServer具有一個顯著的特點，就是提供“竭盡所能”的服務，能夠充分利用鏈路帶寬傳輸數據，特別適合局域網。內網在線播放時終端接收帶寬一般可達70 Mbit/s，一部高清節目可在幾分鐘內全部緩存完，這樣既減少了服務器在線的數量壓力，也確保了用戶體驗度。

內網點播直播節目采用H.264編碼，1.6 Mbit/s視頻壓縮，MP4格式封裝，能夠利用WiFi信號，支持And?riod、iOS等系統多終端接收播放，客戶端解碼為Flash Player 11.0播放器，免單獨安裝，方便快捷。

圖3就是內網的點播頁面，視頻數據由流媒體服務器FMS系統供流，同時還提供下載功能，其速度可達90 Mbit/s。

3.2 節目庫和播出庫的分離

庫結構如圖4所示，內網后臺的節目庫和播出庫是分開獨立運行的，節目上載完成后，節目庫自動識別其容量、時長、長寬像素比、碼流和路徑等文件信息；播出庫用于管理稿件信息，稿件即資源的屬性和圖片的組合，是直接面向用戶展現的，可進行類似Word的可視化編輯，如圖5所示。

圖3 點播頁面（截圖）

圖4 庫結構（截圖）

圖5 稿件編輯頁（截圖）

稿件除了展示圖文并茂的效果外，還要與具體節目相關聯，這樣才能確保具體點播頁面正常播放指定的節目。關聯方法為：在圖5的A處點“視”按鈕，彈出圖6左側的“關聯窗口”，點擊“添加點播節目”按鈕，彈出右側的“節目庫”窗口，定位指定的節目即可。

“節目關聯”為節目庫和播出庫之間架起了一座橋梁，兩庫的獨立運行使得內網的邏輯結構更加清晰，更便于維護。

3.3 可視化模板

內網大部分頁面是以.shtml為后綴的模板頁展現（Apache解析），涉及到數據庫查詢則以.jsp為后綴的動態頁或iFrame框架嵌入實現（Tomcat解析）。內網在編輯模板時引入了一個CMSModule組件，它能嵌入DreamWeaver CS4.0主界面并生成一個新的選單，如圖7的A處所示。美工編輯人員只需掌握基本的HTML和CSS代碼就可設計出各種版式的模板。

圖6 節目關聯（截圖）

圖7 新的選單（截圖）

現以圖7的C處為例，展示如何將CSS+DIV靜態代碼區域的標題內容與后臺數據庫關連，其過程如下：

1）用DreamWeaver CS4.0打開模板頁，剪切指定區域＜Div〉內的＜ul〉、＜li〉標簽和之間的代碼，見圖8的A處。

圖8 DreamWeaver CS4.0打開模版頁（截圖）

2）插入圖7的B處“cms_01_titleList”標題組件，此時彈出圖8所示的“標題列表組件”窗口。

3）在圖8的B處空白區域粘貼剛才剪切的＜ul〉、＜li〉標簽和之間的代碼，選中具體內容，根據需要選擇圖8的C，D，E處的按鈕，編輯電影標題，完成后會在圖8的B處自動產生代碼。

4）在圖8的F處“欄目ID”框填入具體的ID號，此ID為播出庫中節目分類ID值，見圖4的A處，表示模板的該區域顯示ID值對應分類的節目標題信息，即告訴模板從數據庫的哪個分類獲取數據，該操作直接與數據庫掛鉤。確定后，在圖8的A處會產生灰色代碼，然后發布模板使其生效。

可視化模板的意義在于使不懂程序設計的人能夠深度編輯網站，實現網站的快速改版。

3.4 CDN分布式架構和節點間的數據同步

1）CDN分布式架構

根據當前業務發展需要，只搭建了2臺流媒體服務器，組成了一個簡單的CDN網絡，如圖9所示。

圖9 CDN部署

下面以市中心站分前端節點為例，介紹基本配置過程。

規劃好用戶IP段，見表2。

表2 IP段規劃

在管理后臺配置IP段，如圖10所示。

圖10 配置IP段（截圖）

在管理后臺添加點播服務器節點，如圖11所示。

圖11 管理后臺添加分前端節點（截圖）

將IP段與分前端節點綁定，如圖12所示。

完成IP段綁定后，用戶進行視頻點播時，在點播窗口區域代碼中實際上嵌入了iFrame框架，框架中引入了“Tomcat端口A”（見表1）Web服務的調用，該調用向管理服務器數據庫中索取IP段劃分和CDN節點相關信息，然后“Tomcat端口A”根據用戶請求的IP地址判斷隸屬于哪一個IP段，最后將此IP段對應的點播節點IP地址發送給用戶的瀏覽器，用戶瀏覽器再向此地址請求視頻流數據，整個過程對用戶而言是透明的。由上可知，點播節目流程看似簡單，實際上很復雜。

圖12 IP段的綁定（截圖）

2）節點間的數據同步[2]

此處的同步是全鏡像同步，要求CDN網絡內所有節點的存儲容量相同，利用GoodSync軟件實現。該軟件在添加各分前端服務器的IP地址后，會定時掃描核心節點節目庫所在路徑下是否有新的節目，一旦發現有更新，會馬上將新節目同步到各分前端結點的磁盤整列中，這樣就保證了分前端的節目內容與核心節點同步更新，如圖13所示。

圖13 GoodSync同步軟件主界面（截圖）

架設CDN內容分發網絡的目的就是支持大容量高清節目流并發。傳統的網站一般只需考慮Web端的建設，而專業的視頻網站必須考慮內容分發系統。本文介紹的CDN網絡中配置高的核心節點能夠承受1 000人同時在線，配置低的子節點也能承受約700人同時在線。內網當前CDN網絡日均吐出量在2 Tbyte以上，日均點擊量4 500次，并可無縫擴展，理論上，支持的用戶在線數量無上限。

3.5 流量監控[3]

1）Prtg Traffic Graph 4.0是一款通用的監控軟件，只要符合SNMP協議，就可以對設備指定端口進行監控，既能夠實時監控，又可以對流量進行統計。如圖14所示，21：32之前吐出流量已超過700 Mbit/s。

雙擊圖14中的曲線圖，會彈出多種時間段統計窗口，如圖15所示，選擇按天統計選項卡，A處“Port 38（gei_3/8）”代表萬兆核心交換機端口號，B處“Band?width Traffic IN”表示流媒體服務器流進該萬兆核心交換機電口的數據，也即該流媒體服務器的吐出流量，同理C處“Bandwidth Traffic OUT”表示用戶點播請求數據。在日常監控時，應以每天“Bandwidth Traffic IN”字段作為實際吐出流量統計值。

圖14 實時流量監控（截圖）

圖15 流量監控數據統計（截圖）

流量監控可單獨分配一臺低配置服務器，實行24 h監控。

2）VNC是一款用于遠程控制的軟件，分為服務端和客戶端，在監控服務器上安裝服務端，終端PC上安裝客戶端，可隨時查看流量數據，連接時只需輸入監控服務器IP和密碼，整個過程如圖16所示。

圖16 VNC遠程操作（截圖）

相比其他遠程控制軟件，VNC具有操作便捷和畫面無延時的優點。

一般網站都具有點擊量統計功能，但鮮有流量監控功能，流量監控對專業視頻網站的運營十分必要，通過每日吐出量數據對比可真實反映網站受關注程度和運行狀況，也有利于第一時間發現故障，對網站日常的節目更新和維護管理具有指導意義。

4 運行原理

節目上載發布和用戶點播流程如圖17所示。

5 網站推廣與廣告創收

由于內網在城域網內運行，不對互聯網開放，因此網站推廣顯得尤為重要。在此采取了3種方式：

圖17 節目上載發布和用戶點播流程

1）對于客戶端登錄的用戶，利用彈出頁面機制指定內網首頁；

2）對于登錄賬號集成到路由器中的用戶，在首頁主界面上方設計了“桌面鏈接”的Internet快捷方式，即“設為首頁添加收藏夾桌面鏈接2013年9月25日”，也可見圖1正上方方框所示，利用一線安裝維護人員上門的機會，手工下載到用戶桌面，整個操作只需數秒鐘，不會增加一線人員的安裝維護工作量；

3）制作網站logo。利用AxialisIconWorkshop_6.6.2. exe軟件設計制作“favicon.ico”圖標文件，并置于網站根目錄，用戶訪問或建立桌面快捷方式時會顯示logo圖標，如圖18所示，這些小的改變無形中樹立了網站的品牌形象。

圖18 網站logo（截圖）

圖19 豐富多樣的廣告形式（截圖）

當網站的受眾群達到一定量的時候，其廣告價值就逐漸顯現。目前內網支持多種形式的廣告發布，具體參見圖19。

6 總結

內網充分挖掘了廣電系統節目資源豐富和有線網絡高帶寬的優勢，避開了寬帶出口相對不足的劣勢，使大量投入的EPON+LAN、EPON+EoC、WiFi和光纖入戶等接入網設備能夠得到充分利用，發揮效益；MP4的封裝格式支持多終端接收，為將來的多屏互動打下基礎；CDN分發網絡支持大容量用戶并發，確保體驗度，內網將成為有線網絡業務在PC終端上服務的載體。

[1] 黎川.用FMS4.0搭建視頻點播及文字即時聊天web程序[EB/ OL].[2013-09-20].http://task.zhubajie.com/2252348/.

[2]李翔.文件同步工具GoodSync教程[J].輕松學電腦：電子樂園，2009（23）：27-28.

[3] 何京科.PRTG網絡流量監控軟件使用教程[EB/OL]. [2013-09-20].http://wenku.baidu.com/link?url=r5v2IIFS4VaX1Mh c2UpMYslk_6zlp-_Ayym jC10Uk_dKwfYjgR8Dr2gEI7Hnz1dMtieZ FHNDFgqasoD9K1pKaT8C2fXw8RAwk055nnz7BWK.

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2013-11-25

【本文獻信息】梅劍鋒，劉丹，賀皓.黃石有線高清視頻網站架構關鍵技術解析[J].電視技術，2014，38（12）.