流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化

上海交通大学硕士学位论文流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化姓名：孙超申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：唐新怀;饶若楠20090112流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：孙超日期：2009年2月25日流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。√（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：孙超指导教师签名：唐新怀日期：2009年2月25日日期：2009年2月25日流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化1流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化摘要随着科学技术的逐渐进步，互联网技术也发生了日新月益的变化，网络传输能力得到了快速提高，作为新一代互联网应用的标志，流媒体技术在近几年也得到了快速的发展，其应用领域也在不断地扩展。流媒体技术已经广泛应用于实时新闻现场发布、在线直播、视频点播、网络广告、电子商务、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等领域。流媒体服务器是流媒体技术应用的核心系统，是运营商向用户提供视频服务的关键平台。其主要功能是对媒体内容进行采集、缓存、调度和传输播放，流媒体应用系统的主要性能体现都取决于媒体服务器的性能和服务质量。因此，流媒体服务器是流媒体技术研究的基础，也是其昀主要的组成部分。FlashMediaServer是实现了RTMP协议的流媒体服务器，能够迅速地传播流媒体数据，并且可以根据客户端的带宽情况进行适配性操作。但是，FlashMediaServer是商业化的多媒体系统支持软件，其代码是保密的，通信协议RTMP也是非公开的，而且它的价格较为昂贵。开源的流媒体服务器Red5可以支持具有中国自主知识产权的核心产品，不再受国外相关公司垄断的影响，于是，逐渐成为网络流媒体视音频内容服务领域的重点研究对象。本文分析了流媒体服务器Red5核心架构SpringFramework，对Red5的进行了扩展设计，包括：基于反射的分布式方面分层交互模型SpringAOP；复杂网络环境下基于上下文的控制反转容器SpringIoC。同时，分析了支持Web2.0应用程序的SpringWebMVC框架；Red5中面向网络通讯连接的ApacheMina；面向开发配置的JettyWebServer。然后，在研究实时消息传输协议RTMP的基础上，对流媒体服务器Red5进行响应性能与支持并发负载压力测试，并对测得的相关数据进行了有效性验证。昀后，研究了Red5基于集群的负载均衡策略，优化它的并发访问性能，提升它对并发访问昀大负载压力的支持能力。关键词：流媒体服务器Red5，面向方面，负载均衡，响应性能流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化2THEEXTENEDDESIGN、TESTANDOPTIMIZATIONOFSTREAMINGMEDIASERVERRED5ABSTRACTWiththegradualprogressofscienceandtechnology,internettechnologyalsotookplaceonthecrescentbenefitchangesinthenetwork,transmissioncapacityhasbeenrapidlyimprovingasasignofanewgenerationofinternetapplications,streamingmediatechnologyinrecentyearshasbeentherapiddevelopmentofitsapplicationinthefieldhasbeenexpanded.Streamingmediatechnologyhasbeenwidelyusedinreal-timenewssitepublished,broadcastliveonline,video-on-demand,onlineadvertising,e-commerce,distanceeducation,telemedicine,internetradio,real-timevideoconferencingandotherareas.Streamingmediaserveristhecoreofthesystem,operatoristoprovideuserswithakeyplatformforvideoservices.Itsmainfunctionistocapturethemediacontent,cache,schedulingandbroadcasttransmission,streamingmediaapplicationsarereflectedintheperformanceofthemainmediaserverdependsontheperformanceandqualityofservice.Asaresult,streamingmediaserverisstreamingmediatechnologyresearch,butalsoitsmostimportantcomponent.FlashMediaServeristherealizationoftheprotocolRTMPinstreamingmediaserverthatcanspreadstreamingdatarapidly,andcanbebasedontheclient'sbandwidthsituationadaptationoftheoperation.However,FlashMediaServeristhecommercializationofmulti-mediasystemtosupportthesoftware,itscodeiskeptsecret,thecommunicationprotocolRTMPissecret,anditspriceismoreexpensive.BecauseoftheopensourcestreamingmediaserverRed5,Chinahasindependentintellectualpropertyrightsofcoreproducts,arenolongermonopolizedbyforeigncompanies,therefore,isbecomingthenetworkstreamingvideoandaudiocontentservicesintheareaoffocusforthestudy.ThispaperanalyzesthecoreframeworkSpringFrameworkofthestreamingmediaserverRed5,anddesignRed5expandedly,including:basedontheaspectsoflayeredreflectiondistributedinteractivemodelSpringAOP;complexnetworkenvironmentcontext-basedIoCcontainerSpringIoC.Atthesametime,ananalysisofWeb2.0applicationstosupporttheSpringWebMVCframework;Red5-orientednetworkcommunicationconnectionsApacheMina;orienteddevelopmentconfiguredJettyWebServer.Then,inthe流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化3studyofreal-timeinformationtransferprotocolRTMPbasedontheconvectionRed5mediaservertorespondforsupportingtheconcurrentloadperformanceandstresstesting,andmeasuredtherelevantdatavalidation.Finally,thestudyofthecluster-basedRed5loadbalancingstrategy,optimizeitsperformanceconcurrentaccess,concurrentaccessestoupgradeitsmaximumloadcapacityofthepressuresupport.Keywords:streamingmediaserverRed5,aspectoriented,loadbalancing,responseperformance流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化61概述随着科学技术的逐渐进步，互联网技术也发生了日新月益的变化，网络传输能力得到了快速提高，作为新一代互联网应用的标志，流媒体技术在近几年也得到了快速的发展，其应用领域也在不断地扩展。流媒体技术已经广泛应用于实时新闻现场发布、在线直播、视频点播、网络广告、电子商务、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等领域。流媒体(StreamingMedia)[1]指视频、音频、文本字幕等不同格式的多媒体数据，用实时网络传输协议作为媒介承载，并以连续媒体流的形式从源发送端向目的接收端传输，在目的端接收到一定的缓存数据后，就可以将上述流播放出来的网络多媒体内容，在网络上按时间先后次序传输和播放的连续音/视频数据流。1.1课题研究的背景早期的流媒体技术[2]主要是应用在窄带互联网上，由于受到当时带宽条件的制约，在网上仅仅可以看到一个很小的视频播放窗口。在具备一定带宽的局域网上，很难欣赏到高画质的视频节目，因为网络带宽不足、音视频编码压缩算法不够先进、客户端计算机解码运算速度不够高。因此，流媒体技术的发展依赖于网络的传输条件、媒体文件的传输控制和编码压缩效率、客户端的解码等几个重要因素，每一个因素都会影响到流媒体技术的发展与应用。流媒体技术是首先由RealNetworks公司推出的[3]，现在许多厂商都有成熟的基于媒体流内容的产品，如RealNetworks公司的RealSystemG2和微软公司的WindowsMediaService。除了得到许多制造商的支持外，基于流媒体技术的国际标准也已经被提出。随着互联网传输能力的飞速发展，流媒体技术的应用也越来越普及。到2002年，大多数的互联网用户（包括企业和个人用户）开始更多地使用流媒体技术。美国RealNetworks、Microsoft、Apple等公司，几乎同时发布了他们昀新的流媒体宽带解决方案，可以和VHS、DVD画质相媲美的数字流媒体视频服务平台，从数字压缩到媒体传输控制，再到客户端的回放效果，比以前都有了质的飞跃。另外，在产品设计和技术方面，流媒体应用也体现出越来越成熟的商业模式。由于流媒体技术的以上发展，越来越多提供网络在线服务的运营商开始采用基于网络视频媒体服务的解决方案，以增强在网络服务模式上的优势。同时，微软公司的Windows2000中也集成了MediaServer，开始了在流媒体技术领域的发展。1.2课题研究的意义流媒体服务器Red5的扩展设计、测试与优化7流媒体服务器是流媒体技术应用的核心系统，是运营商向用户提供视频服务的关键平台