?????? Internet技術、網絡和業務的發展從各方面改變了人們的學習、工作和生活方式，給人們帶來了巨大的便利，Internet已經成為人們生活中不可缺少的一部分。如果說移動電話解放了空間對人們的限制，那么IPTV恰恰解放了時間對人們的限制。通過IPTV，使“大家的電視”變成了“我的電視”，把“你播我看”的方式變成了“我選我看”的方式。簡單地說，IPTV是一種利用寬帶網絡為用戶提供交互式多媒體服務的業務，其主要特點在于交互性和實時性，通過IPTV業務，用戶可以得到高質量的數字媒體服務，可以自由地選擇寬帶IP網的視頻節目，還可以非常容易地將電視服務和互聯網瀏覽、電子郵件收發以及多種在線信息咨詢、娛樂、教育及商務功能結合在一起。這是一個顛覆性的技術，將給電信市場帶來革命性的變化，它的寬帶服務模式將形成一個極具前景的產業。可以說，IPTV將成為在寬帶發展的殺手級應用，是最具潛力的增值業務之一。
??????? 從全球范圍來看，截至2004年9月，全球已有50多家電信運營商推出IPTV業務。直至2004年底，全球的IPTV用戶已經超過700萬。
??????? 世界著名市場分析機構StrategyAnalytics對IPTV市場總體收入和用戶數進行了預測，預計2006年IPTV全球業務收入將達到80億美元，用戶數將達到800萬以上。StrategyAnalytics對全球IPTV業務的預測結果表明，用戶數從2004年持續增長，預計市場大規模啟動將在2006年，2008年將達到2000萬以上。
??????? 在全球范圍內將IPTV業務看作是IP網絡上具有很好的前途的一種業務的情況下，我國在IPTV業務的試驗也開始起步。中國兩家最大" title="最大">最大的商業IP網絡運營者中國電信和中國網絡通信公司也在不同的地點進行IPTV的試驗或試運行。
??????? IPTV業務的發展得益于信息處理技術和內容分發技術的發展。主要包括視頻圖像編碼技術、流化技術（包括MPEG-4/H.264編碼技術，MPEG-7、MPEG-21）、DRM(數字版權管理)技術、數據存儲及訪問技術等等……
??????? 下面我們主要針對IPTV系統中核心的數據存儲及數據訪問" title="數據訪問">數據訪問方面的應用進行分析與比較，力圖為廣大用戶的IPTV系統建設起到積極地參考作用。
????? IPTV系統應用特性分析
?????? IPTV系統通常為用戶提供兩類使用方式：
?????? 1.直播：將各類視頻信號轉換為流模式，用戶可實現類似于電視的收視方式；
?????? 2.點播：將直播信號以流媒體文件的方式存儲在磁盤設備上，用戶可選擇自己感興趣的節目進行播放；
??????? 在前文中已經提到過，對最終用戶而言，IPTV的最大優勢就在于可以通過點播的方式訪問自己感興趣的節目。而點播方式無疑是實現這一重要功能的必然結果，因此，在IPTV系統中如何使最終用戶得到良好的點播效果，尤其是大量用戶同時訪問時的點播效果，則是IPTV系統的重中之重。
????? 1.1傳統IPTV點播系統" title="點播系統">點播系統的技術局限性
??????? 傳統的視頻點播系統，由于受限于當時的IT技術以及出于對成本的考慮，大多采用多個服務器+SCSI存儲設備或者多個服務器+ 服務器內部硬盤的方式構成，其基本結構如下圖所示：?
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??????? 傳統IPTV點播系統基本結構圖
??????? 隨著各地寬帶用戶數量的不斷增長，這類點播系統結構上的不足，已嚴重影響與制約了點播業務自身地發展。其缺陷主要表現在如下幾個方面。
????? 1.點播系統最大并發訪問用戶數量，尤其是對熱點數據的并發訪問受到極大限制
??????? 當IPTV系統推出當前熱門數據后，必然會產大量的用戶集中訪問。假設一臺點播服務器能夠支持的并發訪問用戶數為N，一旦用戶數超過上限，該服務器上所有用戶的視頻點播質量都會受到影響–出現頻繁的緩沖、用戶無法得到流暢的播放效果。也就是說，即便是系統總體能承載點播服務器個數x N的理論并發量，但實際上承載能力僅為一臺服務器所能承受的最大限度N，因為在傳統的點播系統中，特定數據只能由一臺服務器提供對外的點播服務。
????? 2.無數據冗余能力
??????? 傳統的點播系統，采用DAS結構的數據存儲系統，各個服務器所管理的數據相互獨立，一旦出現某臺服務器故障，導致的必然結果就是該服務器所有的文件全部無法訪問甚至損壞，無論是業務恢復還是重建片源庫，都會造成服務的長時間中斷。
????? 3.數據管理性差
??????? 由于每個服務器及相關的存儲設備各自為政，彼此之間的數據、存儲空間無法實現靈活的調配、管理，使得存儲空間無法得到充分的利用。同時，也加大的系統的后期維護量--系統規模越大，管理性越低、管理難度越大。?
??????4.無法實現各服務器之間真正的負載均衡
??????? 由于每臺服務器上的數據各自獨立，無法通過負載均衡" title="負載均衡">負載均衡類軟件對系統負載進行自動的分配。為解決負載問題，需要網絡管理員手工修改WEB服務器與流媒體文件的對應關系，在大規模的點播系統中，媒體文件數量數以千計，實際執行起來，工作量巨大，而且對系統負載的所謂平衡具有很大的隨意性與不確定性，無法實現真正意義上的負載均勻分布。?
????? 1.2用戶需要什么樣的IPTV點播系統?
??????? 大型的IPTV點播系統，究竟需要提供一些什么樣的功能特性呢？通過我們與大量用戶的交流與研討，我們發現，用戶所關心的焦點問題集中在如下幾個方面：
????? 1．足夠的數據訪問穩定性
????? 2．點播服務器群的負載均衡
????? 3．高擴展性
????? 4．易于管理
????? 5．系統性價比
??????? 為了實現大規模點播應用，必須從系統結構上對點播系統進行改進，以滿足上述的多種功能需求。
??????? 目前，在大規模的點播應用系統中，主要存在著兩類解決方案：
????? 1.分布式點播系統
????? 2.共享式點播系統
??????? 絕大多數分布式點播方案中，都采用了流媒體服務軟件提供的數據分發機制為核心的系統；以ImageSAN共享文件系統為核心的解決方案，則是共享式點播系統的典型代表。
??????? 分布式方案已經在點播系統中已經擁有悠久的歷史--2000年2月份RealNetworker公司發布的RealServer7.0版就已經提供了數據分發機制。
??????? 而共享式點播系統的出現，則是得益于SAN網絡存儲局域網這種存儲結構的普及，通過SAN的高速以及多通道特性，結合ImageSAN軟件系統提供的完善的數據共享機制，為大規模的點播應用提供了全新的系統解決方案框架。
????? 1.3分布式點播系統分析
????? 1.3.1分布式系統" title="分布式系統">分布式系統典型結構?
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??????? 分布式系統典型結構
??????? 分布式點播系統采用了核心服務器+邊緣服務器的系統結構，通過流媒體等點播服務器端軟件的功能設定，將點播服務器分為兩類：
????? 1.核心分發服務器
??????? 核心分發服務器主要負責存儲媒體數據、將邊緣服務器請求的數據通過以太網絡推送到邊緣服務器。核心服務器存儲并管理點播系統中的全部影片資料。
????? 2.邊緣點播服務器?
????????邊緣點播服務器負責為寬帶用戶群提供點播服務，將最終用戶的數據請求轉換為自身的數據請求并發送到核心分發服務器，并且將以太網上來自分發服務器的數據流緩沖到本地，供最終用戶訪問。邊緣服務器存儲并管理點播系統中部分影片資料。
????? 1.3.2分布式系統工作原理?
????????分布式點播系統的核心工作原理是數據的分發――將核心服務器上存儲的大量媒體數據，分發到各個邊緣服務器，邊緣服務器將大量的數據緩沖在本地硬盤上，供最終用戶訪問。
??????? 舉例說明：假如用戶A發出一個視頻點播的請求，分布式點播系統將首先判斷邊緣服務中是否具有用戶所點播的影片，如有，則將用戶的點播請求重定向到邊緣服務器，并由邊緣服務器完成點播請求。如邊緣服務器上沒有用戶所點播的影片，則用戶的點播請求由核心服務器完成。
??????? 由此可見，在分布式點播系統中，系統的運行效率取決于兩點：
1.邊緣服務器本地緩沖容量的大小
邊緣服務器本地緩沖容量的大小，是決定邊緣服務器工作效率的關鍵因素。理論上來說，如果邊緣服務器本地緩沖容量能夠達到核心分發服務器的磁盤容量，則能達到最高的運行效率。但這樣磁盤空間浪費也將達到最大，假設系統所有影片資料的存儲總量為1的話，則系統所需的存儲空間將為：1+N×1（N=邊緣服務器的數量）。另一方面，如果邊緣服務器的本地緩沖容量過小，則將大大降低邊緣服務器的工作效率，邊緣服務器的存在將變得毫無意義。
2.用戶訪問的數據是否集中
如果某個用戶訪問的數據在邊緣服務器本地不存在，則邊緣服務器會到核心分發服務器上下載該數據，并緩沖到本地硬盤，供用戶訪問。在這樣的工作機制下，如果用戶的數據訪問較為集中，邊緣服務器能夠將集中訪問的數據緩沖到本地，能夠達到較高的運行效率；相反，如果數據訪問并不集中，邊緣服務器的運行效率會急劇下降。
1.3.3分布式系統的典型應用
分布式點播系統最大的優點是可將系統的部分點播請求轉由邊緣服務器完成，可降低對骨干網絡的帶寬占用，特別適合于骨干帶寬有限，而用戶群相對集中的應用環境。
舉例說明，X城市的點播系統中，有4個人口非常密集的小區，我們可在這4個小區內分別放置4臺邊緣服務器，這4個小區的許多點播請求，將由這4臺邊緣服務器以本地局域網的方式完成，從而降低了對骨干網絡的占用。如圖所示：?
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分布式系統的典型應用結構圖
還有一種情況，在某地稅的點播系統中，由于其骨干網絡的帶寬只有8MB，因此，我們在其各二級地區的分節點上放置了邊緣服務器，從而在不增加骨干網絡帶寬的情況下，提供更多的并發數量的支持。
1.3.4分布式點播系統的局限性
由于分布式點播系統沿用了DAS存儲系統結構，與傳統的點播系統相比，尤其是在數據的存儲以及訪問方式上并沒有引入新的技術和結構，因此分布式點播系統在大規模點播應用中有著可見的局限性：
1.3.4.1系統用戶總容量、穩定性欠佳
由于用戶的請求只能在部分特定的點播服務器上完成。因此，系統可支持的并發用戶數量與系統的可靠性上都存在嚴重局限，任意服務器的宕機都有可能造成嚴重的影響。
1.3.4.2存儲空間浪費與系統性能的矛盾
系統存儲空間浪費嚴重：由于在每臺邊緣服務器上都必須存放很多的相同影片，極大的浪費了系統的存儲容量。但如果邊緣服務器上不存放相同的內容，則系統的運行效率將大大降低。
1.3.4.3擴展性差
系統擴展性主要包括提升系統所能支持的最大并發用戶數量，以及點播媒體資料庫容量這兩方面。而在分布式點播系統中，如果要升級，則第一個要回答的問題就是：是只升級核心存儲容量，還是連邊緣服務器本地緩沖的容量一起升級？
這是因為，分布式系統在擴展性上存在著一個非常矛盾的問題：媒體資料庫容量越大，系統最大并發用戶數則越少。分布式系統的工作原理是將媒體資料分發到各個邊緣服務器節點，通過數據在多個邊緣服務器上的重復存在，從而達到分配負載，提高系統最大并發用戶數的目的。據此我們可以看出，在分布式系統中，最理想的狀態是–每個邊緣服務器的磁盤容量（a）大于或者等于所有分發服務器的磁盤總容量（b），此時系統擁有最大的并發用戶數，a/b的值越小，則表示系統最大并發用戶也越少– 因為點播應用中數據的訪問具有相當大的隨機性，根本無法預測用戶會在什么時候訪問什么數據。因此媒體資料庫的容量越大，則邊緣服務器上的緩沖數據訪問率越低，結果來自于最終用戶的數據請求會集中在核心分發服務器上，使邊緣服務器形同虛設。
1.3.4.4后期管理、維護困難
由于核心服務器與邊緣服務器之間、各邊緣服務器之間的內容都不一致。因此，對每臺服務器都需要分別的、單獨的維護與管理，僅僅是設置各服務器裝載點及鏈接指向，就需要消耗管理員大量的精力和時間，再加上服務器本身以及各個本地緩沖磁盤空間的維護工作，管理員不得不忙于大量重復的系統的維護。
通過對傳統點播系統以及基于流媒體數據分發機制的分布式點播系統的分析，可以看出，受到數據與服務器之間的對應關系的限制，上述的點播解決方案都存在著非常明顯的不足。為滿足寬帶用戶群日益增長的娛樂需求，大規模點播系統的建設可以說是勢在必行的，而如何改善數據的訪問結構，則是大規模點播系統建設的關鍵。
1.4共享式點播系統分析
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針對傳統點播系統以及分布式點播系統中所存在的問題，共享式點播系統從存儲系統結構上進行改進，引入了全新的SAN數據共享技術，為大規模點播應用奠定了一個近乎完美的基礎。
1.4.1共享式系統典型結構
共享式系統典型結構
共享式點播系統采用了標準的C/S結構，以運行流媒體、WMS等點播程序的服務器作為服務器端，最終用戶作為客戶端，通過IP網絡直接從點播服務器上獲取所需媒體數據。
1.4.2共享式系統工作原理
在共享式點播系統中，所有的點播服務器利用FC光纖通道技術，接入到存儲區域網（SAN）；每個點播服務器都能夠通過SAN網絡同時高速訪問所有的媒體數據；通過負載均衡技術，將所有的點播服務器組成一臺虛擬的服務器對外提供服務，無論系統使用多少臺真實的服務器，對客戶端來說，看到的都只是1個服務器、1個計算機名、1個IP地址，而系統負載則由全部的點播服務器來均勻承擔。
舉例說明：假定系統由4臺服務器構成共享式點播系統，此時，用戶1向系統發出點播請求，則系統將自動把客戶的請求轉發給服務器1，并由服務器1來完成其請求；用戶2的點播請求則由服務器2完成……用戶5的請求由服務器1完成，并以此類推。
1.4.3分布式和共享式點播系統功能比較
1.4.3.1如何確保數據訪問的穩定性
點播系統屬于全天候工作的生產系統，任何時間段都會有用戶使用，確保數據訪問的穩定性，更是ISP服務質量的直接體現。
確保數據訪問的穩定性，最根本的手段就是消除“數據孤島”，也就是避免數據依賴于特定服務器才能訪問的局限性。例如在實際的應用環境中，如果指環王3這部影片只能由服務器A訪問，那么一旦服務器A宕機或損壞，則無法對指環王3這部影片進行訪問，而且這種現象一直會持續到服務器A恢復正常。服務器A的這種狀態，我們即可稱之為“數據孤島”。
分布式的點播系統中是否存在“數據孤島”呢？我們知道，分布式系統中，為了提高整體性能，必須使用多個核心服務器--否則核心服務器將會成為整個系統的瓶頸所在。而多個核心服務器的使用，則直接導致了多個“數據孤島”的出現– 不同的核心服務器各自管理著不同的數據。因此，為了提高性能而不得不采用多核心服務器的分布式點播系統，與傳統的點播系統一樣，存在著“數據孤島”的問題，無法確保大規模點播系統對數據訪問穩定性的要求。
共享式的點播系統，采用了ImageSAN文件共享系統，所有的點播服務器，均能夠同時高速訪問集中存儲的所有數據，無論有幾個點播服務器宕機，只要有一個點播服務器處于工作狀態，整個點播系統仍然能夠對外提供正常服務。通過數據集中存儲并且完全共享的方式，共享式點播系統徹底解決了“數據孤島”的問題，在確保數據訪問的穩定性方面，提供了有力的保障。
1.4.3.2系統負載均衡的實現
實現系統的負載均衡，是一直以來點播系統中的一個重要課題。通常來講，負載均衡分為兩種類型：
1.大量的并發訪問或數據流量分擔到多臺節點設備上分別處理，減少用戶等待響應的時間；
2.單個重負載的運算分擔到多臺節點設備上做并行處理，每個節點設備處理結束后，將結果匯總，返回給用戶，使系統處理能力得到大幅度提高。
當然，在點播系統中所涉及的負載均衡技術主要旨在均衡多臺服務器和應用程序之間的流量負載。
傳統的點播系統始終無法實現真正意義上的負載均衡，其根本原因即在于：無法根據點播服務器的負載對數據請求進行分配，只能依賴于數據的分布進行分配。我們再次以指環王3這部影片作為實際案例--由于該數據只能由服務器A訪問，因此，無論采用何種先進的均衡機制，所有對該文件的數據請求，最后都會集中到服務器A。這也是傳統點播系統不可避免的8-2現象-- 即80%的負載，集中在20%服務器上。
分布式系統通過將大量數據分發到邊緣服務器的工作機制，能夠在一定程度上實現系統的“負載均衡”–如果用戶請求的數據在多個邊緣服務器上均有緩沖，那么多個這樣的數據請求能夠被分配到多個邊緣服務器上。但是，如果請求的數據僅存在于一個邊緣服務器或者存在于分發服務器上，則無法實現對數據請求的負載均衡。另外，邊緣服務器的緩沖區是不斷更新的，因此無法保證負載均衡的有效性和長期性。
共享式系統中，所有點播服務器訪問的數據都是一致的。對于任何數據請求，都能夠有效地進行負載分配–根據管理員設定的策略進行自動均衡，能夠達到“點播系統最大并發用戶數量= 單服務器最大并發用戶 x 服務器數量”這一理想狀態，實現真正意義上的負載均衡，能夠確保用戶得到最大化的投資收益。
1.4.3.3系統擴展性
系統擴展性主要是指點播系統最大并發用戶數量，以及點播媒體資料庫容量這兩點。
分布式系統在擴展性上存在著一個非常矛盾的問題：媒體資料庫容量越大，系統最大并發用戶數則越少。分布式系統的工作原理是將媒體資料分發到各個邊緣服務器節點，通過數據在多個邊緣服務器上的重復存在，從而達到分配負載，提高系統最大并發用戶數的目的。據此我們可以看出，在分布式系統中，最理想的狀態是–每個邊緣服務器的磁盤容量（a）大于或者等于所有分發服務器的磁盤總容量（b），此時系統擁有最大的并發用戶數，a/b的值越小，則表示系統最大并發用戶也越少– 因為點播應用中數據的訪問具有相當大的隨機性，根本無法預測用戶會在什么時候訪問什么數據。因此媒體資料庫的容量越大，則邊緣服務器上的緩沖數據訪問率越低，結果來自于最終用戶的數據請求會集中在核心分發服務器上，使邊緣服務器形同虛設。
基于ImageSAN的共享式點播系統的擴展性基本上不受限制，通過添加點播服務器和高性能、大容量磁盤存儲系統即可滿足各方面的擴展需求，甚至在整個系統升級的過程中，點播服務都無需中斷。
1.4.3.4系統管理性
分布式系統采用的核心服務器+邊緣服務器的結構，使服務器的數量增加，從而增加了管理員的工作量；由于數據廣泛地分布在整個服務器系統中，對于媒體資料庫內容更新、存儲空間的調配、邊緣服務器緩沖空間管理等過程充斥在管理員的日常工作中，極大地增加了管理員的工作難度。系統結構復雜，故障點難以迅速確認……
共享式點播系統的管理工作可謂簡易：服務器節點的數量較少，管理工作量也隨之減少；媒體資料更新只需要執行一次，即可在所有點播服務器上提供對外的服務，也無需考慮存儲空間如何調配等問題；簡單的系統結構，一旦出現問題，也能夠更加迅速地找到故障點并加以排除。
1.4.3.5系統性價比
用戶在進行系統規劃時，總是希望能夠以最小的投入換回最大的收益。成都登峰科技有限公司作為專業的存儲解決方案供應商，一直致力于將我們豐富的存儲行業經驗與對用戶具體應用進行結合，為用戶提供真正切合實際應用的解決方案，同時幫助用戶降低總體擁有成本，提高投資回報。
結合前面的分析，我們認為，分布式的點播系統實際上并沒有徹底克服傳統的點播系統中存在的弊病；而基于ImageSAN的共享式點播系統在各種功能性上已經通過結構的改善而達到了相當理想的效果。
從成本上考慮，分布式系統需要在服務器、流媒體軟件上面增加相當的投入；而共享式系統僅需要增加ImageSAN共享系統的投入。分布式系統的投入是遠遠高于共享式系統的，即便是考慮到國內市場的一些特殊因素，分布式系統與共享式系統的成本也是相差無幾。
綜合功能性和成本兩方面的因素，基于ImageSAN的共享式點播系統無疑是實現大規模點播應用的理想選擇。