分析影響流媒體服務器性能的硬件瓶頸【轉播】

 

 

　　流媒體服務器做爲爲用戶提供服務的基本功能單元，其性能的高低直接影響到流媒體系統的服務能力。在衡量流媒體服務器時，最關鍵的指標是流輸出能力和能同時支持的併發請求數量，下面咱們以本地硬盤做爲存儲介質的流媒體服務器爲例，首先對其工做過程進行簡單的分析：
　　（1）從硬盤盤碟中分段讀取流媒體文件內容，通過硬盤接口電路（SCSI、IDE）、PCI總線和系統內部總線存儲到內存中（途中通過硬盤控制卡和PCI控制器兩個轉換接口）。
　　（2）在流媒體文件被髮送到網絡上以前，CPU須要對內存中的流媒體文件片斷進行一些處理，例如，複製、切分、按協議打包等。
　　（3）打包以後的文件內容在內存中經過系統內部總線、PCI控制器、PCI總線到達網卡。
　　（4）網卡將文件內容再一次包裝後發送到外部網絡。
　　經過以上的分析能夠看出，在硬件方面有四個影響到流媒體服務器性能的關鍵因素：CPU處理能力、內存、磁盤讀取能力和網絡吞吐率。

　　（1）CPU處理能力
　　流媒體服務器的CPU主要進行內容文件的複製、切分和按協議打包等工做，並對用戶發起的各類服務請求（如快進、快退、搜索等）進行響應和處理以及服務器列表信息的維護和檢索等。
　　對CPU處理能力的要求，隨着須要支持用戶併發訪問和服務數量的增加而提升，當併發用戶數越多，點播的節目越分散，對CPU的處理要求越高。當進行直 播或用戶點播單一文件時，服務器爲用戶提供的內容都是相同的，只須要讀取一份源內容，而後進行內容的複製、分發操做；而當用戶點播不一樣的節目時，不只要進 行內容的分發操做，還須要從多個節目源中取內容，進行更多的磁盤讀取和內容讀寫操做，須要啓動更多的進程，每一個進程分配的時間片變小，並須要增長更多的進 程切換操做。所以一樣配置的服務器，用於直播服務的能夠同時爲幾千個用戶服務，但用於點播服務時，則只能爲幾百個用戶提供服務。
　　另外，在流媒體服務的不一樣階段，CPU的負荷也是不一樣的。在流媒體鏈接創建初始階段，除正常的文件複製、切分和協議打包工做外，會有更多的交互請求需 要處理，並且爲減小用戶等待緩存的時間，有些系統會在短期內提升文件傳輸速度，這就致使更多的文件讀取和處理工做，要比平穩鏈接階段更耗費資源。
　　（2）對原始數據的讀取能力
　　原始流媒體文件的存放方式主要有本地硬盤、NAS或SAN存儲設備幾種。不論那種數據存儲方式，原始數據文件的讀取能力都將直接影 響到服務器的性能。對讀取能力的要求，與業務類型和用戶請求的數量有很大的關係。直播對於數據讀取速率的要求最低，不過它須要爲多少用戶提供服務，只需從 數據源取一份數據，而後進行復制；可是，點播則須要爲每一個用戶讀取不一樣的數據源，對數據源的讀取壓力大得多。
　　原始數據的讀取能力是流媒體服務器最大的性能瓶頸，主要是受到存儲設備的速度限制。目前主要採用兩種解決方法：一是採用Raid技術和磁盤陣列，提升 硬件速度，不過價格較高；另外一種方法是採用文件緩存技術，若是幾個用戶點播同一個節目，就能夠從緩存中而不是存儲設備中讀取數據，減小存儲設備壓力。不過 這種方法效果有限，隨着點播用戶請求數的增加，用戶點播的節目會愈來愈分散，在緩存中命中的比例就會逐步下降，當命中率下降到必定程度，起不到減輕存儲設 備讀取壓力的做用。
　　（3）內存
　　在流媒體服務器中，內存能夠按其用途分爲兩大部分。一部分是爲處理每一個用戶的流媒體請求和服務使用的內存，用戶的平均內存使用率取決於流媒體內容的發 布類型和編碼設置，如比特率、包大小、音頻流和視頻流的數目等。根據用戶行爲、服務的目標用戶數、用戶請求鏈接流的分散率和發佈點類型，能夠估算出一個流 媒體服務器須要使用多大的內存。
　　另外一部分是用於緩存數據文件。當服務器處理、發送和從存儲設備讀取數據時，都須要經過內存進行內容緩存。當內存不足時，會出現內存分頁現象。內存分頁 可能會形成沒法預料的延遲。大物理內存能夠將因內存分頁而產生的延遲最小化，更多的內存能夠提供更多的文件緩存，減小存儲設備讀取能力瓶頸形成的影響，提 高服務器性能。
　　（4）網絡吞吐率
　　服務器網絡接口的服務能力影響到數據的傳輸，當網絡帶寬不足時，會致使數據收發延遲，致使用戶服務中斷。服務器的網絡吞吐率只與用戶數量和點播節目的編碼率有關。
　　對於一個流媒體服務器來講，以上幾個因素中的任何一個都會形成服務器沒法正常工做。另外，各個性能因素和處理環節是相互聯繫、相互影響的。例如當內存 不足時，會產生大量的內存分頁操做，同時也會形成CPU的使用率很快上升到100%；增大內存，提升服務器內存緩存能力，還能夠下降硬盤讀取操做。所以，在進行服務器配置時，要儘可能作到各方面的性能協調和匹配，各性能指標均衡，同時應考慮到不一樣組件的價格不一樣，好比存儲設備價格較高，可相應配置較低的CPU和較大的內存，以提升設備的性價比。