黄石有线高清视频网站架构关键技术解析

梅剑锋，刘 丹，贺 皓

（黄石有线电视台 多媒体部，湖北 黄石 435000）

黄石有线高清视频网站架构关键技术解析

梅剑锋，刘 丹，贺 皓

（黄石有线电视台 多媒体部，湖北 黄石 435000）

黄石有线高清视频网站正是有线网络发展局域网应用的有效尝试。要建设专业的高清视频网站，必须考虑节目分发环节的建设。没有从代码的角度阐述建站过程，而是从网络环境入手，介绍了黄石有线高清视频网站的多项关键技术和特色应用，以及在建站过程中产生的多项自主研发和创新。黄石有线高清视频网站运行一年以来，受到用户的普遍关注和肯定。【关键词】有线；高清；视频网站

1 黄石有线高清视频网站简介

黄石有线高清视频网站由于在城域网内部运行，不对互联网开放，故简称为“内网”，其访问地址为“http://10.0.0.1”。内网是以提供高清影视剧点播节目为主，网络电视、有线服务、游戏和软件下载为辅的专业高清视频网站，受众为黄石有线宽带网用户，其首页主界面如图1所示。

图1 首页主界面（截图）

2 拓扑图和软硬件环境

2.1 拓扑图

内网是整个城域网的子系统之一，如图2所示。要想充分发挥其整体性能，必须了解城域网的结构，设计时应将直接向用户提供服务的服务器与核心设备相连，这样可以减少用户访问时数据交换的中间环节，在布线方面至少采用六类千兆网线互联，如有需要，可采用光纤链路，并结合端口聚合技术，达到数个G的传输带宽。同时服务器还可以启用多网卡，对外服务的网卡设置网关，直接与万兆核心交换机相连，采用3层交换；对内上载节目的网卡则不设置网关，直接与转码服务器或编辑工作站相连，采用2层交换。2层交换的特点是速度快，实际网速可达990 Mbit/s，3层交换的优势是能够实现跨网段访问，满足内网设备复杂布局和对外提供服务的要求。以上2种交换技术的结合使用既充分发挥了服务器的硬件性能，也使日常的高清节目更新工作事半功倍，可见链路优化对内网的运维起着十分重要的作用。

图2 内网拓扑图

2.2 软硬件环境

由表1可看出，内网网站实际上是一个较为复杂的系统，其前台和后台页面均使用JSP技术，后台底层支撑和数据库访问采用Java语言实现。Web服务由Apache和Tomcat共同完成。Apache是一个Web服务器环境程序，不过它只支持静态模板网页，如果要在Apache环境下运行JSP，就需要一个解释器来执行JSP网页，而这个JSP解释器就是Tomcat，如果JSP要连接数据库，就需要由JDK来提供连接数据库的驱动，所以运行JSP的Web服务器平台一般采用Apache+Tomcat+JDK的组合，这也是当前流行且成熟的建站模式。

表1 软硬件环节

3 关键技术

3.1 FMS4.0（服务端）+FlashPlayer11.0（客户端）播放模式[1]

FMS全称Flash Media Server，支持flv和MP4格式在线播放。FMS相比传统的HelixServer和WindowsMe⁃diaServer具有一个显著的特点，就是提供“竭尽所能”的服务，能够充分利用链路带宽传输数据，特别适合局域网。内网在线播放时终端接收带宽一般可达70 Mbit/s，一部高清节目可在几分钟内全部缓存完，这样既减少了服务器在线的数量压力，也确保了用户体验度。

内网点播直播节目采用H.264编码，1.6 Mbit/s视频压缩，MP4格式封装，能够利用WiFi信号，支持And⁃riod、iOS等系统多终端接收播放，客户端解码为Flash Player 11.0播放器，免单独安装，方便快捷。

图3就是内网的点播页面，视频数据由流媒体服务器FMS系统供流，同时还提供下载功能，其速度可达90 Mbit/s。

3.2 节目库和播出库的分离

库结构如图4所示，内网后台的节目库和播出库是分开独立运行的，节目上载完成后，节目库自动识别其容量、时长、长宽像素比、码流和路径等文件信息；播出库用于管理稿件信息，稿件即资源的属性和图片的组合，是直接面向用户展现的，可进行类似Word的可视化编辑，如图5所示。

图3 点播页面（截图）

图4 库结构（截图）

图5 稿件编辑页（截图）

稿件除了展示图文并茂的效果外，还要与具体节目相关联，这样才能确保具体点播页面正常播放指定的节目。关联方法为：在图5的A处点“视”按钮，弹出图6左侧的“关联窗口”，点击“添加点播节目”按钮，弹出右侧的“节目库”窗口，定位指定的节目即可。

“节目关联”为节目库和播出库之间架起了一座桥梁，两库的独立运行使得内网的逻辑结构更加清晰，更便于维护。

3.3 可视化模板

内网大部分页面是以.shtml为后缀的模板页展现（Apache解析），涉及到数据库查询则以.jsp为后缀的动态页或iFrame框架嵌入实现（Tomcat解析）。内网在编辑模板时引入了一个CMSModule组件，它能嵌入DreamWeaver CS4.0主界面并生成一个新的选单，如图7的A处所示。美工编辑人员只需掌握基本的HTML和CSS代码就可设计出各种版式的模板。

图6 节目关联（截图）

图7 新的选单（截图）

现以图7的C处为例，展示如何将CSS+DIV静态代码区域的标题内容与后台数据库关连，其过程如下：

1）用DreamWeaver CS4.0打开模板页，剪切指定区域＜Div〉内的＜ul〉、＜li〉标签和之间的代码，见图8的A处。

图8 DreamWeaver CS4.0打开模版页（截图）

2）插入图7的B处“cms_01_titleList”标题组件，此时弹出图8所示的“标题列表组件”窗口。

3）在图8的B处空白区域粘贴刚才剪切的＜ul〉、＜li〉标签和之间的代码，选中具体内容，根据需要选择图8的C，D，E处的按钮，编辑电影标题，完成后会在图8的B处自动产生代码。

4）在图8的F处“栏目ID”框填入具体的ID号，此ID为播出库中节目分类ID值，见图4的A处，表示模板的该区域显示ID值对应分类的节目标题信息，即告诉模板从数据库的哪个分类获取数据，该操作直接与数据库挂钩。确定后，在图8的A处会产生灰色代码，然后发布模板使其生效。

可视化模板的意义在于使不懂程序设计的人能够深度编辑网站，实现网站的快速改版。

3.4 CDN分布式架构和节点间的数据同步

1）CDN分布式架构

根据当前业务发展需要，只搭建了2台流媒体服务器，组成了一个简单的CDN网络，如图9所示。

图9 CDN部署

下面以市中心站分前端节点为例，介绍基本配置过程。

规划好用户IP段，见表2。

表2 IP段规划

在管理后台配置IP段，如图10所示。

图10 配置IP段（截图）

在管理后台添加点播服务器节点，如图11所示。

图11 管理后台添加分前端节点（截图）

将IP段与分前端节点绑定，如图12所示。

完成IP段绑定后，用户进行视频点播时，在点播窗口区域代码中实际上嵌入了iFrame框架，框架中引入了“Tomcat端口A”（见表1）Web服务的调用，该调用向管理服务器数据库中索取IP段划分和CDN节点相关信息，然后“Tomcat端口A”根据用户请求的IP地址判断隶属于哪一个IP段，最后将此IP段对应的点播节点IP地址发送给用户的浏览器，用户浏览器再向此地址请求视频流数据，整个过程对用户而言是透明的。由上可知，点播节目流程看似简单，实际上很复杂。

图12 IP段的绑定（截图）

2）节点间的数据同步[2]

此处的同步是全镜像同步，要求CDN网络内所有节点的存储容量相同，利用GoodSync软件实现。该软件在添加各分前端服务器的IP地址后，会定时扫描核心节点节目库所在路径下是否有新的节目，一旦发现有更新，会马上将新节目同步到各分前端结点的磁盘整列中，这样就保证了分前端的节目内容与核心节点同步更新，如图13所示。

图13 GoodSync同步软件主界面（截图）

架设CDN内容分发网络的目的就是支持大容量高清节目流并发。传统的网站一般只需考虑Web端的建设，而专业的视频网站必须考虑内容分发系统。本文介绍的CDN网络中配置高的核心节点能够承受1 000人同时在线，配置低的子节点也能承受约700人同时在线。内网当前CDN网络日均吐出量在2 Tbyte以上，日均点击量4 500次，并可无缝扩展，理论上，支持的用户在线数量无上限。

3.5 流量监控[3]

1）Prtg Traffic Graph 4.0是一款通用的监控软件，只要符合SNMP协议，就可以对设备指定端口进行监控，既能够实时监控，又可以对流量进行统计。如图14所示，21：32之前吐出流量已超过700 Mbit/s。

双击图14中的曲线图，会弹出多种时间段统计窗口，如图15所示，选择按天统计选项卡，A处“Port 38（gei_3/8）”代表万兆核心交换机端口号，B处“Band⁃width Traffic IN”表示流媒体服务器流进该万兆核心交换机电口的数据，也即该流媒体服务器的吐出流量，同理C处“Bandwidth Traffic OUT”表示用户点播请求数据。在日常监控时，应以每天“Bandwidth Traffic IN”字段作为实际吐出流量统计值。

图14 实时流量监控（截图）

图15 流量监控数据统计（截图）

流量监控可单独分配一台低配置服务器，实行24 h监控。

2）VNC是一款用于远程控制的软件，分为服务端和客户端，在监控服务器上安装服务端，终端PC上安装客户端，可随时查看流量数据，连接时只需输入监控服务器IP和密码，整个过程如图16所示。

图16 VNC远程操作（截图）

相比其他远程控制软件，VNC具有操作便捷和画面无延时的优点。

一般网站都具有点击量统计功能，但鲜有流量监控功能，流量监控对专业视频网站的运营十分必要，通过每日吐出量数据对比可真实反映网站受关注程度和运行状况，也有利于第一时间发现故障，对网站日常的节目更新和维护管理具有指导意义。

4 运行原理

节目上载发布和用户点播流程如图17所示。

5 网站推广与广告创收

由于内网在城域网内运行，不对互联网开放，因此网站推广显得尤为重要。在此采取了3种方式：

图17 节目上载发布和用户点播流程

1）对于客户端登录的用户，利用弹出页面机制指定内网首页；

2）对于登录账号集成到路由器中的用户，在首页主界面上方设计了“桌面链接”的Internet快捷方式，即“设为首页添加收藏夹桌面链接2013年9月25日”，也可见图1正上方方框所示，利用一线安装维护人员上门的机会，手工下载到用户桌面，整个操作只需数秒钟，不会增加一线人员的安装维护工作量；

3）制作网站logo。利用AxialisIconWorkshop_6.6.2. exe软件设计制作“favicon.ico”图标文件，并置于网站根目录，用户访问或建立桌面快捷方式时会显示logo图标，如图18所示，这些小的改变无形中树立了网站的品牌形象。

图18 网站logo（截图）

图19 丰富多样的广告形式（截图）

当网站的受众群达到一定量的时候，其广告价值就逐渐显现。目前内网支持多种形式的广告发布，具体参见图19。

6 总结

内网充分挖掘了广电系统节目资源丰富和有线网络高带宽的优势，避开了宽带出口相对不足的劣势，使大量投入的EPON+LAN、EPON+EoC、WiFi和光纤入户等接入网设备能够得到充分利用，发挥效益；MP4的封装格式支持多终端接收，为将来的多屏互动打下基础；CDN分发网络支持大容量用户并发，确保体验度，内网将成为有线网络业务在PC终端上服务的载体。

[1] 黎川.用FMS4.0搭建视频点播及文字即时聊天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].轻松学电脑：电子乐园，2009（23）：27-28.

[3] 何京科.PRTG网络流量监控软件使用教程[EB/OL]. [2013-09-20].http://wenku.baidu.com/link?url=r5v2IIFS4VaX1Mh c2UpMYslk_6zlp-_Ayym jC10Uk_dKwfYjgR8Dr2gEI7Hnz1dMtieZ FHNDFgqasoD9K1pKaT8C2fXw8RAwk055nnz7BWK.

TN948

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��健男

2013-11-25

【本文献信息】梅剑锋，刘丹，贺皓.黄石有线高清视频网站架构关键技术解析[J].电视技术，2014，38（12）.