數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用 課件 第12、13章 數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)字媒體傳輸技術(shù)

第十二章數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)高等學(xué)校動(dòng)畫與數(shù)字媒體專業(yè)“全媒體”創(chuàng)意創(chuàng)新系列教材數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用01數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)概述PARTONE數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)概述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)包含兩個(gè)層面的內(nèi)容

一是在物理層面上，提供數(shù)據(jù)臨時(shí)或長(zhǎng)期駐留的物理媒體，該媒體必須保證數(shù)據(jù)存放的安全可靠性，以及數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口的有效性;二是在系統(tǒng)層面上為保證數(shù)據(jù)能夠完整、有效、安全地被訪問(wèn)所使用的方法或行為。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)就是把這兩個(gè)層面結(jié)合起來(lái)，為用戶提供數(shù)據(jù)存放的解決方案。數(shù)字媒體存儲(chǔ)的概念來(lái)源于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)(DataStorageTechnology)就是根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，通過(guò)采取合理、安全、有效的方式將數(shù)據(jù)保存到合適的存儲(chǔ)設(shè)備上，并能保證有效的訪問(wèn)。數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)概述數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題:一是大容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)——大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和安全高效的數(shù)據(jù)接口;二是基于高帶寬網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)共享——網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)。數(shù)字媒體存儲(chǔ)的對(duì)象是數(shù)字媒體信息

數(shù)字媒體信息包括數(shù)字化的文本、圖形、圖像、音頻.視頻、動(dòng)畫等多媒體信息。但無(wú)論什么媒體信息，最終存儲(chǔ)的都是數(shù)據(jù)，所以從存儲(chǔ)層面上說(shuō)，數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)本質(zhì)上就是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。而媒體信息的數(shù)據(jù)與一般數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)上又有其特別之處，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是數(shù)據(jù)量大;二是要滿足實(shí)時(shí)傳輸?shù)男枨?。?shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)概述關(guān)于媒體信息的大小，可以有以下對(duì)比。①一條短信可發(fā)漢字(包括標(biāo)點(diǎn)符號(hào))70個(gè)，最大長(zhǎng)度為160B。②一幅800像素x600像素的圖片經(jīng)JPEG壓縮之后大約為100KB。③一段一分鐘的語(yǔ)音，按8kHz采樣，4倍的壓縮率，大約為240KB。④一段一分鐘的標(biāo)清視頻，按H.264編碼，大約為4MB。數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)概述以上只是民用級(jí)的多媒體數(shù)據(jù)的大小如果是廣播級(jí)的編輯用音視頻碼流，按2~~4倍的壓縮率計(jì)算，則一般需要25~100Mb/s左右的帶寬，其數(shù)據(jù)容量也有更大的需求。由此可見，媒體信息的字節(jié)數(shù)遠(yuǎn)大于一般文字信息的容量。因此，在企業(yè)級(jí)應(yīng)用中，當(dāng)我們面對(duì)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的圖片、成千上萬(wàn)小時(shí)的音視頻素材時(shí)，需要大容量的存儲(chǔ)設(shè)備及有關(guān)技術(shù)的支持。在容量方面，單個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備容量再大，其數(shù)量也是有限的

通常的做法是將多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備連接在一起，并加以適當(dāng)管理，可以將容量擴(kuò)充到足夠的海量級(jí)別，如PB級(jí)。同時(shí)又因?yàn)槊總€(gè)存儲(chǔ)設(shè)備都有輸出接口，連接后增加了輸出帶寬，即提高了輸出速度。到目前為止，常用的大容量的存儲(chǔ)設(shè)備主要有3種:磁帶、磁盤和光盤，將同一類存儲(chǔ)設(shè)備連接起來(lái)，就有了磁帶庫(kù)、磁盤陣列和光盤塔及相應(yīng)的管理技術(shù)。數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)概述在網(wǎng)絡(luò)條件下的存儲(chǔ)設(shè)備

最初依附于服務(wù)器，后來(lái)發(fā)展成為網(wǎng)絡(luò)上的獨(dú)立設(shè)備，再后來(lái)發(fā)展了專門的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，專門針對(duì)存儲(chǔ)而設(shè)計(jì)的云存儲(chǔ)技術(shù)也隨之發(fā)展起來(lái)。如今，云存儲(chǔ)已發(fā)展成為一種易擴(kuò)充、更友好的存儲(chǔ)服務(wù)。對(duì)于專業(yè)的視頻編輯來(lái)說(shuō)，他們一般是在局域網(wǎng)環(huán)境下進(jìn)行工作的

局域網(wǎng)可以提供理想的網(wǎng)絡(luò)帶寬，能最大限度地提高編輯效率，以保證編輯的質(zhì)量。但隨著廣域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在廣域網(wǎng)條件下進(jìn)行視頻編輯的條件也在不斷成熟，這也給存儲(chǔ)技術(shù)帶來(lái)了新的課題。在電視傳媒領(lǐng)域

高清和超高清視頻技術(shù)正在發(fā)展中，而在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，基于大數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用也在不斷涌現(xiàn)。這些都需要更大容量的存儲(chǔ)技術(shù)的支持。02數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)設(shè)備及原理PARTTWO數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)概述按照使用的方式分類，可分為可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備和非移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備

另一種分類方法是分為內(nèi)嵌存儲(chǔ)設(shè)備和外掛存儲(chǔ)設(shè)備。個(gè)人用戶一般使用硬盤(或盤和固態(tài)硬盤非移動(dòng)的內(nèi)設(shè)備)、USB盤和光盤(可移動(dòng)的外設(shè)備等。企業(yè)用戶(其是規(guī)模較的數(shù)字媒體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)用戶)中絕大多數(shù)的存儲(chǔ)設(shè)備，由于數(shù)據(jù)量巨大，并且不需要移動(dòng)，所以都是非移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備。對(duì)于大容量的存儲(chǔ)媒體而言，其存儲(chǔ)設(shè)備主要有硬盤、光盤和磁帶三大類。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)離不開存儲(chǔ)設(shè)備

存儲(chǔ)設(shè)備是指存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的載體。存儲(chǔ)設(shè)備有很多種，可分為3類:一是基于半導(dǎo)體器件的存儲(chǔ)器，如USB盤、閃存等:二是基于磁性材料的存儲(chǔ)器，如磁盤、磁帶等;三是基于光學(xué)材料的存儲(chǔ)器，如光盤等。數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)概述一般的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)由3部分組成:主機(jī)I/0連接、連接數(shù)據(jù)線和存儲(chǔ)設(shè)備接口。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)是對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式進(jìn)行基于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。最初的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)是將存儲(chǔ)設(shè)備附加在服務(wù)器上，通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。后來(lái),存儲(chǔ)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)上的獨(dú)立設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在存儲(chǔ)設(shè)備接口方面

除了常見的3種硬盤接口(ATA、SATA、SCSI)外，新的一些接口類型層出不窮，如FC(光纖通道)、SAS(串行SCSI)、ESCON(企業(yè)級(jí)系統(tǒng)連接)等。數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)概述主要存儲(chǔ)接口介紹如下。①SCSI在硬盤的接口方面，除了常的SATA硬盤外另一類專業(yè)級(jí)的硬盤是SCSI(SmallComputerSystemInterface，小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)硬盤。SCSI硬盤性能好，但價(jià)格高，因此在專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)中普遍采用此類硬盤產(chǎn)品，但在普通PC上不常使用。②FCFC(FibreChannel，光纖通道)之所以稱為通道，是因?yàn)樗且粋€(gè)底層的傳輸接口有點(diǎn)到點(diǎn)、環(huán)形和交換3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸效率比較高，上層可以支持協(xié)議或SCSI協(xié)議。03數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)設(shè)備及原理PARTTHREE1.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)1數(shù)據(jù)庫(kù)概述數(shù)據(jù)庫(kù)(Database，DB)是指

長(zhǎng)期(以可持化存儲(chǔ)的設(shè)備如盤或SSD為主)或暫時(shí)(以內(nèi)存為主)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有系統(tǒng)組織的、可共享的、可提供良好的事務(wù)處理和分析處理機(jī)制的，以及可為用戶提供查詢、更新、刪除和報(bào)表等服務(wù)的數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)學(xué)模型或結(jié)構(gòu)組織描述和存儲(chǔ)，一般具有較小的數(shù)據(jù)幾余、較高的數(shù)據(jù)可靠性，以及較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、完整性和易擴(kuò)展性，并可為各種用戶共享和使用。20世紀(jì)50年代美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家埃德加·科德(EdgarE.Codd)在1970年正式發(fā)表關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的經(jīng)典論文《大型共享數(shù)據(jù)資料庫(kù)的一種關(guān)系模型》，標(biāo)志著關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的正式誕生1.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)1數(shù)據(jù)庫(kù)概述隨著信息技術(shù)和市場(chǎng)的發(fā)展，特別是20世紀(jì)0年代以后

數(shù)據(jù)管理不再僅僅是存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)而是轉(zhuǎn)變成用戶所需要的各種數(shù)據(jù)管理的方式。數(shù)據(jù)庫(kù)有很多種類型，從最簡(jiǎn)單的各種數(shù)據(jù)表格的存儲(chǔ)到能夠進(jìn)行海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都在各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、社交化網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)互聯(lián)和物聯(lián)網(wǎng)在21世紀(jì)初的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析和海量用戶(上百萬(wàn)、上千萬(wàn)甚至上億用戶)的高并發(fā)應(yīng)用場(chǎng)景下得到廣泛應(yīng)用并經(jīng)歷深刻的變革和創(chuàng)新。在高度信息化的社會(huì)中如何充分有效地管理和利用各類信息資源是進(jìn)行科學(xué)研究和決策管理的前提條件。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是電子商務(wù)交易、大數(shù)據(jù)分析、管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等各類信息系統(tǒng)的核心部分，是進(jìn)行電子商務(wù)交易、大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、科學(xué)研究和決策管理的重要技術(shù)手段。1.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)演進(jìn)自20世紀(jì)60年代后期到2000年左右

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)主要經(jīng)歷了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)(GridDatabase)層次數(shù)據(jù)庫(kù)(HierarchicalDatabase)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(RationalDatabase)3個(gè)階段。其中，網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)是處理以記錄類型為節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)，處理方法是將網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分解成若干棵二級(jí)樹結(jié)構(gòu)。層次模型是出現(xiàn)較早的一種公認(rèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)庫(kù)就是將數(shù)據(jù)組織成有向有序的樹結(jié)構(gòu)，并用“一對(duì)多”的關(guān)系聯(lián)結(jié)不同層次的數(shù)據(jù)庫(kù)。1.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)演進(jìn)①關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是建立在關(guān)系模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫(kù)，借助于集合代數(shù)等數(shù)學(xué)概念和方法來(lái)處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)實(shí)世界中的各種實(shí)體以及實(shí)體之間的各種聯(lián)系均用關(guān)系模型來(lái)表示。關(guān)系模型是由EdgarF.Codd于1970年首先提出的，并配合“EdgarF.Cdd十二定律”?，F(xiàn)如今隨著非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(如NOSQL數(shù)據(jù)庫(kù))的起，雖然部分專家對(duì)此關(guān)系模型有一些不同意見，但它還是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言SOL就是一種基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的語(yǔ)言，這種語(yǔ)言執(zhí)行對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的檢索和操作。關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合、關(guān)系完整性約束3部分組成。關(guān)系模型就是指二維表格模型，因而一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)就是由二維表及其之間的聯(lián)系組成的一個(gè)數(shù)據(jù)組織。當(dāng)前主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)有Oracle、DB2、SOLServer、Access、MySOL等。1.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)演進(jìn)①關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)自2000年以后，由于互聯(lián)網(wǎng)交互應(yīng)用、移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)以及社交化應(yīng)用等的廣泛普及，導(dǎo)致人類每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量實(shí)現(xiàn)快速爆炸式增長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)管理正式進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。在體量(Volume)龐大、形態(tài)(Variety)多樣、價(jià)值(Value)密度低和處理速度(Velocity)快的大數(shù)據(jù)沖擊下，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，因此數(shù)據(jù)管理技術(shù)出現(xiàn)了分化發(fā)展，其核心思想是引入分布式技術(shù)。1.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)演進(jìn)②NOSOL數(shù)據(jù)庫(kù)NoSQL(NotOnlySQL)數(shù)據(jù)庫(kù)作為一種易于橫向擴(kuò)展(Scaleout)非關(guān)系、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)本身分為KV數(shù)據(jù)庫(kù)、面向文檔數(shù)據(jù)庫(kù)(DocumentOriented)、圖形數(shù)據(jù)庫(kù)(GraphDB)等幾個(gè)主要類型，它們的共性是不需要固定的關(guān)系模式(Schema)。NoSOL數(shù)據(jù)庫(kù)易于滿足極高讀寫性能需求、易于滿足海量文檔存儲(chǔ)和訪問(wèn)、易于滿足高擴(kuò)展性和高可用性、適用于面向分布式計(jì)算的業(yè)務(wù)處理。對(duì)于NOSOL數(shù)據(jù)庫(kù)而言，數(shù)據(jù)不再局限于計(jì)算機(jī)原始的數(shù)據(jù)類型如整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符串等，而可能是整個(gè)文件。從某種意義上講，NOSOL數(shù)據(jù)庫(kù)可作為We應(yīng)用服務(wù)器、內(nèi)容管理器、結(jié)構(gòu)化的事件日志、移動(dòng)應(yīng)用程序的服務(wù)器端和文件存儲(chǔ)的后備存儲(chǔ)。1.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)演進(jìn)②NOSOL數(shù)據(jù)庫(kù)由于新興NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)事物處理(ACID特性)等方面的不足，一類NewSOI數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生。NewSOL數(shù)據(jù)庫(kù)是對(duì)各種新的可擴(kuò)展/高性能數(shù)據(jù)庫(kù)的簡(jiǎn)稱，這類數(shù)據(jù)庫(kù)不僅具有NOSQL數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理能力，還保持了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)支持ACID和SOL等特性NewSQL數(shù)據(jù)庫(kù)是指這樣一類新式的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，針對(duì)OLTP(OnLineTransactionProcessing)工作負(fù)載追求提供和NOSOL系統(tǒng)相同的擴(kuò)展性能且仍然保持ACID和SOL等特性。1.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)演進(jìn)③內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)由于計(jì)算機(jī)內(nèi)存成本的不斷降低以及大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析(Real-timeDataAnalytics)需求的不斷增長(zhǎng)，誕生了內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)(In-memoryDatabase)。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，顧名思義就是將數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中直接操作的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。相對(duì)于磁盤(HDD)，內(nèi)存的數(shù)據(jù)讀寫速度要高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)，將數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中比從磁盤上訪問(wèn)數(shù)據(jù)能夠極大地提高應(yīng)用的性能。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)拋棄了磁盤數(shù)據(jù)管理的傳統(tǒng)方式，基于全部數(shù)據(jù)在內(nèi)存中重新設(shè)計(jì)了體系結(jié)構(gòu)，并且在數(shù)據(jù)緩存、快速算法、并行提作方面也進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，所以數(shù)據(jù)處理速度比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)處理速度快很多，一般在10倍甚至100倍以上。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的最大特點(diǎn)是其“主拷貝”或“工作版本”常駐內(nèi)存，即活動(dòng)事務(wù)(TransactionalProcessing)只與實(shí)時(shí)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)的“內(nèi)存拷貝”打交道。1.數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)2數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)演進(jìn)總之，一般內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)具有以下特點(diǎn):

采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)冗余小，易擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；具有較高的數(shù)據(jù)和程序獨(dú)立性，其獨(dú)立性包括物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性;能夠?yàn)橛脩籼峁┓奖愕慕涌?可以提供4個(gè)方面的數(shù)據(jù)控制功能，分別是并發(fā)控制、恢復(fù)、完整性和安全性，各個(gè)應(yīng)用程序所使用的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一規(guī)定，按照一定的數(shù)據(jù)模型組織和建立，由系統(tǒng)統(tǒng)一管理和集中控制;增加了系統(tǒng)的靈活性。數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域還是傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(RDBMS)的天下全世界數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)基本上被Oracle、IBM的DB2、Microsoft的SQLServer所斷，其他公司市場(chǎng)份額都比較小。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)1分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的定義分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是一組結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合，它們?cè)谶壿嬌蠈儆谕幌到y(tǒng)

而在物理上分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)上。網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)(也稱為“場(chǎng)地”》一般都是集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)和若干終端組成。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不是存儲(chǔ)在同一場(chǎng)地的，這就是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的“分布性”特點(diǎn)，也是與集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的最大區(qū)別。從表面上看，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)分散在各個(gè)場(chǎng)地，但這些數(shù)據(jù)在邏輯上卻是一個(gè)整體，如同一個(gè)集中式數(shù)據(jù)庫(kù)，這就是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的“邏輯整體性”特點(diǎn)，也是其與分散式數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別。在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中有了全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)和局部數(shù)據(jù)庫(kù)兩個(gè)概念所謂全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)就是從系統(tǒng)的角度出發(fā)，邏輯上的一組結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合或邏輯項(xiàng)集。而局部數(shù)據(jù)庫(kù)是從各個(gè)場(chǎng)地的角度出發(fā)，物理節(jié)點(diǎn)上的各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，即子集或物理項(xiàng)集。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)可以建立在以局域網(wǎng)連接的一組工作站上

也可以建立在廣域網(wǎng)(或稱遠(yuǎn)程網(wǎng))的環(huán)境中。但分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)并不是簡(jiǎn)單地把集中式數(shù)據(jù)庫(kù)安裝在不同的場(chǎng)地，而是具有自己的性質(zhì)和特點(diǎn)。①自治與共享分布式數(shù)據(jù)庫(kù)有集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的共享性與集成性，但它更強(qiáng)調(diào)自治及可控制的共享。這里的自治是指局部數(shù)據(jù)庫(kù)可以是專用資源，也可以是共享資源。這種共享資源體現(xiàn)了物理上的分散性，是由一定的約束條件劃分而形成的，因此，要由一定的協(xié)調(diào)機(jī)制來(lái)控制以實(shí)現(xiàn)共享。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)②冗余的控制在礦究集中式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)時(shí)強(qiáng)調(diào)減少冗余，但在研究分布式數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)允許幾余一一物理上的重復(fù)。這種冗余《多副本)增加了自治性，即數(shù)據(jù)可以重復(fù)地駐留在常用的節(jié)點(diǎn)上以減少通信代價(jià)，提供自治基礎(chǔ)上的共享。冗余不僅可以改善系統(tǒng)性能，而且增加了系統(tǒng)的可用性，即不會(huì)由于某個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障而引起全系統(tǒng)的癱瘓。但這無(wú)疑增加了存儲(chǔ)代價(jià)，也增加了副本更新時(shí)的一致性代價(jià)，特別是當(dāng)有故障時(shí)，節(jié)點(diǎn)重新恢復(fù)后保持多個(gè)副本一致性的代價(jià)。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)③分布事務(wù)執(zhí)行的復(fù)雜性邏輯數(shù)據(jù)項(xiàng)集實(shí)際上是由分布在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)關(guān)系片段(子集)組成的。一個(gè)項(xiàng)可以在物理上被劃分為不相交《或相交)的片段，也可以有多個(gè)相同的副本且存儲(chǔ)在不同的節(jié)點(diǎn)上。因此，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)存取的事務(wù)是一種全局性事務(wù)，它是由許多在不同節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行對(duì)各局部數(shù)據(jù)庫(kù)存取的局部子事務(wù)組成的。如果仍保持事務(wù)執(zhí)行的原子性，則必須保證全局事務(wù)的原子性。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)④數(shù)據(jù)的獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的一個(gè)目標(biāo)是使數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序間盡量獨(dú)立，相互之間影響最小，也就是數(shù)據(jù)的邏輯和物理存儲(chǔ)對(duì)用戶是透明的。在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)的獨(dú)立性有更豐富的內(nèi)容。使用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，應(yīng)該像使用集中式數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，系統(tǒng)要提供一種完全透明的性能，具體包括以下內(nèi)容。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)2分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)④數(shù)據(jù)的獨(dú)立性邏輯數(shù)據(jù)透明性。某些用戶的邏輯數(shù)據(jù)文件改變時(shí)，或者增加新的應(yīng)用使全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，對(duì)其他用戶的應(yīng)用程序沒(méi)有或有盡量少的影響。物理數(shù)據(jù)透明性。數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)上的存儲(chǔ)格式或組織方式改變時(shí)，數(shù)據(jù)的全局結(jié)構(gòu)與應(yīng)用程序無(wú)須改變。數(shù)據(jù)分布透明性。用戶不必知道全局?jǐn)?shù)據(jù)如何劃分。數(shù)據(jù)冗余的透明性。用戶無(wú)須知道數(shù)據(jù)重復(fù)，即數(shù)據(jù)子集在不同節(jié)點(diǎn)上冗余存儲(chǔ)的情況2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)3分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)技術(shù)①分布式查詢分布式查詢是用戶與分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的接口，也是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中研究的主要問(wèn)題之一。在集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，查詢代價(jià)主要是由CPU代價(jià)和0代價(jià)來(lái)衡量的。在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，由于數(shù)據(jù)分布在多個(gè)不同的場(chǎng)地上，使得查詢處理中還要考慮站點(diǎn)間傳輸數(shù)據(jù)的通信代價(jià)。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)3分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)技術(shù)①分布式查詢一般來(lái)說(shuō)，分布式查詢優(yōu)化主要考慮以下策略。操作執(zhí)行的順序。操作執(zhí)行的算法(主要是連接操作和并操作)。不同場(chǎng)地間數(shù)據(jù)流動(dòng)的順序。在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢中，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸量大的主要原因是數(shù)據(jù)間的連接操作和并操作，因此有必要對(duì)連接操作進(jìn)行優(yōu)化。目前，廣泛使用的優(yōu)化策略有兩種:基于半連接的優(yōu)化策略和基于連接的優(yōu)化策略。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)3分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)技術(shù)②分布式事務(wù)管理分布式事務(wù)管理主要包括恢復(fù)控制和并發(fā)控制。由于在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，一個(gè)全局事務(wù)的完成需要多個(gè)場(chǎng)地共同參與，因而為了保持事務(wù)的原子性，參與事務(wù)執(zhí)行的所有場(chǎng)地需全部提交，或者全部撤銷，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)比集中式數(shù)據(jù)庫(kù)較為復(fù)雜。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的恢復(fù)控制采用的策略最典型的是基于兩階段的提交協(xié)議，該協(xié)議將場(chǎng)地的事務(wù)管理器分為協(xié)調(diào)者和參與者。該協(xié)議通過(guò)協(xié)調(diào)者在第一階段詢問(wèn)所有參與者事務(wù)是否可以提交，參與者做出應(yīng)答，在第二階段協(xié)調(diào)者根據(jù)參與者的回答決定事務(wù)是否提交。協(xié)調(diào)者與參與者都在穩(wěn)定的存儲(chǔ)器中維護(hù)日志信息，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，各場(chǎng)地利用各自有關(guān)的日志信息便可以執(zhí)行恢復(fù)操作。兩階段提交協(xié)議的主要缺點(diǎn)是在協(xié)調(diào)者發(fā)生故障時(shí)可能導(dǎo)致阻塞。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)3分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)技術(shù)②分布式事務(wù)管理針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn)，提出了三階段提交協(xié)議。三階段提交協(xié)議在某種前提條件下可以避免阻塞問(wèn)題，但是由于其開銷較大而沒(méi)有被廣泛使用。對(duì)于并發(fā)控制而言，在大多數(shù)分布式系統(tǒng)中，并發(fā)控制主要是基于封鎖協(xié)議的，集中式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的各種封鎖協(xié)議都可以用于分布式系統(tǒng)，需要改變的是鎖管理器處理復(fù)制數(shù)據(jù)的方式。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)4分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成和功能分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要目的在于實(shí)現(xiàn)各個(gè)場(chǎng)地自治和數(shù)據(jù)的全局透明共享

不要求利用網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)提高系統(tǒng)的整體性能。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DBA)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DDBMS)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)字典(NDD)和網(wǎng)絡(luò)存取進(jìn)程(NAP)6部分組成。其中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)字典為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)單元位置信息。網(wǎng)絡(luò)存取進(jìn)程為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供進(jìn)程和通信子系統(tǒng)之間的接口。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要功能:接收用戶的請(qǐng)求，并判定把它送到哪里，或者要訪問(wèn)哪些計(jì)算機(jī)才能滿足該請(qǐng)求;訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)字典，如果數(shù)據(jù)存放在系統(tǒng)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)中，則需進(jìn)行并行處理:通信接口，充當(dāng)用戶、局部DBMS和其他計(jì)算機(jī)的DBMS之間的接;如果系統(tǒng)為異構(gòu)型的，則還需要提供數(shù)據(jù)和進(jìn)程移植的支持。2.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)5分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用及展望一個(gè)完全分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)共享時(shí)

其利用率高、有站點(diǎn)自治性、能隨意擴(kuò)充、可靠性和可用性好，有效且靈活，就像使用本地的集中式數(shù)據(jù)庫(kù)一樣。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)已廣泛應(yīng)用于企業(yè)人事、財(cái)務(wù)和庫(kù)存等管理系統(tǒng)，百貨公司、銷售店的經(jīng)營(yíng)信息系統(tǒng)，電子銀行、民航訂票、鐵路訂票等在線處理系統(tǒng)，國(guó)家政府部門的經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)，大規(guī)模數(shù)據(jù)資源等信息系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不一定保持全局邏輯的一致性，而僅提供一種協(xié)商談判機(jī)制，使各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)維持其獨(dú)立性，但能支持部分有控制的數(shù)據(jù)共享，這對(duì)0A等信息處理領(lǐng)域很有吸引力。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)有廣闊的應(yīng)用前景隨著計(jì)算機(jī)軟件、硬件技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)也將不斷地向前發(fā)展。04數(shù)字媒體存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展PARTFOUR1.虛擬存儲(chǔ)基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化是近年來(lái)存儲(chǔ)行業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向

與基于主機(jī)和存儲(chǔ)子系統(tǒng)的虛擬化不同，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬化功能是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部完成的。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)一般指的是存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)(SAN)。具體的虛擬功能的實(shí)現(xiàn)可以在交換機(jī)、路由器、存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行，同時(shí)也支持帶內(nèi)(In-band)虛擬或帶外(Out-ofband)虛擬。虛擬存儲(chǔ)(StorageVirtualization)就是把多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備模塊(如硬盤、RAID)通過(guò)一定的手段集中管理

所有的存儲(chǔ)模塊在一個(gè)存儲(chǔ)池中得到統(tǒng)一管理。這種可以將多種、多級(jí)、多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備統(tǒng)一管理并能為使用者提供大容量、高速數(shù)據(jù)傳輸性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)，就稱為虛擬存儲(chǔ)。1.虛擬存儲(chǔ)1帶內(nèi)虛擬,也稱對(duì)稱虛擬是在應(yīng)用服務(wù)器和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通路內(nèi)部得以實(shí)現(xiàn)的

在標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置中，在存儲(chǔ)服務(wù)器上運(yùn)行的虛擬軟件允許元數(shù)據(jù)(如名稱、屬性、內(nèi)容描述等)和媒體數(shù)據(jù)在相同的數(shù)據(jù)通路內(nèi)傳遞。存儲(chǔ)服務(wù)器接收來(lái)自主機(jī)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，隨后存儲(chǔ)服務(wù)器會(huì)在其后臺(tái)的存儲(chǔ)設(shè)備中搜索數(shù)據(jù)(被請(qǐng)求的數(shù)據(jù)可能分布于多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備中)，當(dāng)數(shù)據(jù)被找到后，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)，完成一次完整的請(qǐng)求響應(yīng)。在用戶看來(lái)帶內(nèi)虛擬存儲(chǔ)服務(wù)器好像是直接附屬在主機(jī)上的一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備(或子系統(tǒng))。1.虛擬存儲(chǔ)2帶外虛擬，又稱不對(duì)稱虛擬是在數(shù)據(jù)通路外的存儲(chǔ)服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)的虛擬功能

元數(shù)據(jù)和媒體數(shù)據(jù)在不同的數(shù)據(jù)通路上傳輸。一般情況下，元數(shù)據(jù)存放在使用單獨(dú)通路連接到應(yīng)用服務(wù)器的存儲(chǔ)服務(wù)器上，而媒體數(shù)據(jù)在另外的通路中傳遞(或者直接通過(guò)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備間傳遞)。帶外虛擬減少了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量，一般需要在主機(jī)端安裝客戶軟件。1.虛擬存儲(chǔ)2帶外虛擬，又稱不對(duì)稱虛擬根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，按照存儲(chǔ)虛擬的實(shí)現(xiàn)方案來(lái)分類，主要有以下3種。①基于存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬。一般是存儲(chǔ)廠商實(shí)施的，如同真實(shí)的設(shè)備一樣，對(duì)用戶和管理員透明。②基于主機(jī)的虛擬。存儲(chǔ)依賴于代理或管理軟件，它們安裝在一個(gè)或多個(gè)主機(jī)上，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)虛擬化的控制和管理。③基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬的實(shí)施。個(gè)于服務(wù)端和設(shè)備端之間，其特點(diǎn)為充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，使用戶感覺(jué)不到虛擬化的存在，而且在操作上屏蔽各種細(xì)節(jié)，具有很高的擴(kuò)展性、靈活性，是存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。2.媒資管理完全滿足媒體資產(chǎn)擁有者收集、保存、發(fā)布各種媒體信息的功能要求和工作流程管理

為媒體資產(chǎn)的消費(fèi)者提供了對(duì)媒體內(nèi)容在線檢索、提取的方法，能夠安全、完整地保存媒體資產(chǎn)和高效、低成本地利用媒體資產(chǎn)。媒資管理是媒體資產(chǎn)管理(MediaAssetManagement，MAM)的簡(jiǎn)稱

結(jié)合計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體等多項(xiàng)技術(shù)，主要解決多媒體數(shù)據(jù)資料的存儲(chǔ)、編目檢索管理、資料查詢發(fā)布等問(wèn)題。媒體資產(chǎn)(音視頻、動(dòng)畫、圖形、文本等)是有關(guān)企業(yè)所擁有的有價(jià)值的媒體信息資料。媒資管理系統(tǒng)是媒體數(shù)字化以后媒體的生產(chǎn)線和保管箱

可以監(jiān)督管理媒體從素材到加工成產(chǎn)品的整個(gè)流程，也可以將媒體資產(chǎn)有效地保存起來(lái)，并提供方便的檢索手段，使媒體信息成為媒體企業(yè)的有交換價(jià)值的資產(chǎn)。而存儲(chǔ)子系統(tǒng)在整個(gè)媒資管理系統(tǒng)中扮演著基礎(chǔ)的角色。2.媒資管理因?yàn)榇鎯?chǔ)方案的選擇一方面關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)承載及其輸入/輸出的能力另一方面也是整個(gè)系統(tǒng)硬件造價(jià)的主要部分。特別是對(duì)于大型的媒資管理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如何經(jīng)濟(jì)有效地搭建整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)，是媒資管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。盡管分級(jí)存儲(chǔ)中的各級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備并不相同，但可以通過(guò)分級(jí)存儲(chǔ)管理軟件將其虛擬成一個(gè)統(tǒng)一存儲(chǔ)體。媒體數(shù)據(jù)在各級(jí)存儲(chǔ)設(shè)備間的遷移，都由分級(jí)式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)，不需要手動(dòng)操作，完全自動(dòng)化。此外，由于廣播級(jí)音視頻數(shù)據(jù)碼率較高，為保證系統(tǒng)存儲(chǔ)性能，音視頻數(shù)據(jù)分級(jí)存儲(chǔ)交換必須建立在SAN(StorageAreaNetwork)的結(jié)構(gòu)上。在SAN上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)調(diào)度不僅要慮硬層面的支持，還要綜合考慮系統(tǒng)平臺(tái)、文件系統(tǒng)、SAN文件共享軟件、分級(jí)存儲(chǔ)管理軟件等多方面的因素。2.媒資管理1在線存儲(chǔ)存放高優(yōu)先級(jí)的媒體數(shù)據(jù)

要求訪問(wèn)的效率特別高(稱為熱數(shù)據(jù))，要有足夠的讀寫速度和網(wǎng)絡(luò)帶寬，以保證用戶的即時(shí)訪問(wèn)。在電視臺(tái)應(yīng)用中，在線的要求是能夠?qū)崟r(shí)地顯示音視頻素材。因此，在線存儲(chǔ)一般采用FC磁盤陣列以保證訪問(wèn)的效率。在線存儲(chǔ)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)流的不同需求采用不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具體可采用SAN、iSCSI.NAS等存儲(chǔ)方式。2.媒資管理2近線存儲(chǔ)存放的媒體數(shù)據(jù)無(wú)實(shí)時(shí)訪問(wèn)要求

訪問(wèn)的頻率相對(duì)較低，所以對(duì)速度和帶寬的要求相對(duì)較低(稱為溫?cái)?shù)據(jù))。對(duì)于電視臺(tái)來(lái)說(shuō)，這類數(shù)據(jù)一般是已播出不久，近期可能有再利用價(jià)值的媒體數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)比正被訪問(wèn)的熱數(shù)據(jù)多得多。由于數(shù)量龐大，又沒(méi)有實(shí)時(shí)性要求，所以這部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)主要考慮低成本的保存方式。同時(shí)需要考慮與在線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換性能、可靠性、運(yùn)行成本、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性(容量與性能)等因素。近線存儲(chǔ)系統(tǒng)一般由存儲(chǔ)軟件、存儲(chǔ)服務(wù)器和自動(dòng)化數(shù)據(jù)流磁帶庫(kù)組成存儲(chǔ)設(shè)備為數(shù)據(jù)流磁帶。存儲(chǔ)性能主要取決于磁帶庫(kù)性能、分級(jí)存儲(chǔ)服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換性能及與在線系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。2.媒資管理3離線存儲(chǔ)所存放的數(shù)據(jù)確定在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)再使用的數(shù)據(jù)

但這些數(shù)據(jù)又具有定的保存價(jià)值(稱為冷數(shù)據(jù))。例如，某些歷史記錄或者數(shù)據(jù)備份等。這些數(shù)據(jù)由于暫時(shí)不會(huì)被訪問(wèn)，所以不必掛在線上，將其存放在低成本的磁帶庫(kù)或制成光盤。如果是數(shù)據(jù)備份，則要求其物理位置應(yīng)遠(yuǎn)離在線系統(tǒng)，以保證數(shù)據(jù)安全。超出磁帶庫(kù)容量的數(shù)據(jù)流磁帶及其他存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)人工將磁帶放入系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。采用這種方式，可以大大節(jié)約存儲(chǔ)成本，整個(gè)管理由軟件完成。離線存儲(chǔ)概念的引入使得媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)的存儲(chǔ)可以無(wú)限擴(kuò)展。3.云技術(shù)這些服務(wù)將數(shù)據(jù)的處理過(guò)程從個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心

將IT技術(shù)外包給云服務(wù)提供商來(lái)減少硬件、軟件和專業(yè)的投資。云技術(shù)有3種重要的服務(wù)模式。云技術(shù)是將各種計(jì)算資源和商業(yè)應(yīng)用程序以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)

利用分布式處理、并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)，提供給用戶的計(jì)算服務(wù)3.云技術(shù)①軟件即服務(wù)(Software-as-a-Service，SaaS):以服務(wù)的方式將應(yīng)用程序提供給互聯(lián)網(wǎng)用戶。用戶不需要在自己的計(jì)算機(jī)上安裝這些軟件，而是以租賃方式使用網(wǎng)絡(luò)上的軟件。②平臺(tái)即服務(wù)(Platform-as-a-Service,PaaS):以服務(wù)的方式提供應(yīng)用程序開發(fā)和部署平臺(tái)用戶不需要直接購(gòu)買這樣的平臺(tái)，可以在網(wǎng)絡(luò)上租賃這些平臺(tái)進(jìn)行自有程序的開發(fā)與部署。③基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure-as-a-Service,IaaS):以服務(wù)的方式提供服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)硬件以及相關(guān)軟件。用戶不需要直接購(gòu)買這些硬件，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)租賃這些硬件設(shè)施。3.云技術(shù)所謂云技術(shù)，就是將原來(lái)需要用戶自己購(gòu)買的軟件、平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施以租賃方式通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶。因此，云技術(shù)就是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算技術(shù)租賃服務(wù)模式。隨著云技術(shù)的成熟，大家普遍認(rèn)同將云技術(shù)分為3個(gè)組成部分:云服務(wù)、云計(jì)算、云存儲(chǔ)。云系統(tǒng)利用節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力來(lái)計(jì)算用戶提交的數(shù)據(jù)(云計(jì)算)，將滿足用戶要求的數(shù)據(jù)返回給用戶(云服務(wù))，同時(shí)用戶根據(jù)需要將數(shù)據(jù)存放在云存儲(chǔ)部件之上(云存儲(chǔ))。云存儲(chǔ)專注于向用戶提供以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的在線存儲(chǔ)服務(wù)

用戶無(wú)須考慮存儲(chǔ)容量、存儲(chǔ)設(shè)備類型、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置以及數(shù)據(jù)的可用性、可靠性、安全性等煩瑣的底層技術(shù)細(xì)節(jié)，只要根據(jù)需要付費(fèi)，就可以從云存儲(chǔ)服條提供商那里獲得自己所需要的存儲(chǔ)空間和企業(yè)級(jí)的服務(wù)質(zhì)量。目前典型的云存儲(chǔ)系統(tǒng)由一整套資源管理與訪問(wèn)控制技術(shù)支持，可以將位于互聯(lián)網(wǎng)上的大量存儲(chǔ)資源整合為可供用戶透明訪問(wèn)的資源池。3.云技術(shù)為保證高可用、高可靠和經(jīng)濟(jì)性云存儲(chǔ)采用分布式存儲(chǔ)的方式來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用冗余存儲(chǔ)的方式來(lái)保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性。另外，云計(jì)算系統(tǒng)需要同時(shí)滿足大量用戶的需求，并行地為大量用戶提供服務(wù)。因此，云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)必須具有高吞吐率和高傳輸率的特點(diǎn)。云存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)如下①云存儲(chǔ)能夠更加高效、簡(jiǎn)單、節(jié)約地存儲(chǔ)傳統(tǒng)媒體的資源，并且能減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的冗余和數(shù)據(jù)維護(hù)的資源。②云存儲(chǔ)系統(tǒng)采用開放式架構(gòu)，能夠方便快捷地進(jìn)行資源的上傳、管理和共享。③云存儲(chǔ)系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，以及和多種協(xié)議的兼容性。④在三網(wǎng)融合趨勢(shì)下，云存儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)有利于對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和電視網(wǎng)上分散的海量資源進(jìn)行良好的整合和調(diào)度。4.存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)①在以光纖為基礎(chǔ)的存儲(chǔ)技術(shù)方面信息數(shù)據(jù)的傳輸效率更高，在未來(lái)的發(fā)展中會(huì)有很大的潛力。③網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)

發(fā)展正在向著智能化及虛擬化的方向邁進(jìn)。虛擬化的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)能夠把不同接口協(xié)議的物理存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行整合，然后再結(jié)合主機(jī)加以創(chuàng)建本地邏輯設(shè)備虛擬存儲(chǔ)卷，這樣能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)化管理，存儲(chǔ)的效率就得到了進(jìn)一步提升。②未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)會(huì)逐漸走向融合

存儲(chǔ)的效率也會(huì)不斷提升。隨著新一代以太網(wǎng)的推出，基于寬帶以太網(wǎng)的iSCSI技術(shù)也越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)追捧，并促進(jìn)SAN與NAS的融合發(fā)展。④推動(dòng)高性能存儲(chǔ)技術(shù)的飛躍發(fā)展

也使得存儲(chǔ)技術(shù)面臨新的需求、新的挑戰(zhàn)，如谷歌公司、Apache公司、亞馬公司等主流公司已經(jīng)推出了一些云存儲(chǔ)技術(shù)，準(zhǔn)備在云平臺(tái)上投入商用。第十三章數(shù)字媒體傳輸技術(shù)高等學(xué)校動(dòng)畫與數(shù)字媒體專業(yè)“全媒體”創(chuàng)意創(chuàng)新系列教材數(shù)字媒體技術(shù)與應(yīng)用01數(shù)字媒體傳輸技術(shù)概述PARTONE數(shù)字媒體傳輸技術(shù)概述數(shù)字媒體傳輸技術(shù)主要包括兩個(gè)方面:

一是數(shù)字傳輸技術(shù)，主要是各類調(diào)制技術(shù)、差鋪控制技術(shù)、數(shù)字復(fù)用技術(shù)、多址技術(shù)等;二是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要是公共通信網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及接入網(wǎng)技術(shù)等。目前具有代表性的通信網(wǎng)包括公眾電話交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、以太網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、無(wú)線和移動(dòng)通信網(wǎng)等。另外，兩大網(wǎng)絡(luò)是廣播電視網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。眾多的信息傳輸方式和網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字媒體傳播網(wǎng)絡(luò)內(nèi)將合為一體。數(shù)字媒體傳輸技術(shù)為數(shù)字媒體的傳輸與信息交流提供了高速、高效的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

這也是數(shù)字媒體所具備的最顯著的特征，數(shù)字媒體傳輸技術(shù)綜合了現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，“無(wú)所不在”的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是其最終目標(biāo)。人們不會(huì)意識(shí)到網(wǎng)絡(luò)的存在，卻又能隨時(shí)隨地通過(guò)任何終端設(shè)備上網(wǎng)，并享受到各項(xiàng)數(shù)字媒體內(nèi)容服務(wù)。數(shù)字媒體傳輸技術(shù)概述現(xiàn)在流行的“三網(wǎng)融合”就是指電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的相互滲透、相互兼容，并逐步整合成為統(tǒng)一的信息通信網(wǎng)絡(luò)。“三網(wǎng)融合”是為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，避免低水平的重復(fù)建設(shè)，形成適應(yīng)性廣、易維護(hù)、低費(fèi)用的高速寬帶的多媒體基礎(chǔ)平臺(tái)。其表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致，在網(wǎng)絡(luò)層上可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，形成無(wú)縫覆蓋

在業(yè)務(wù)層上互相滲透和交叉，在應(yīng)用層上趨向使用統(tǒng)一的P協(xié)議。另外，“三網(wǎng)融合”在經(jīng)營(yíng)上表現(xiàn)為互相競(jìng)爭(zhēng)、互相合作，以期未來(lái)為用戶提供多樣化、多媒體化、個(gè)性化的綜合服務(wù)。同時(shí)，在行業(yè)管制和政策方面，“三網(wǎng)融合”也趨向統(tǒng)一。1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從專業(yè)角度看，其定義為:

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備和通信介質(zhì)，將地理位置不同、具有獨(dú)立工作能力的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相互連接，并按照一定通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以實(shí)現(xiàn)資源共享和信息交換為目的的系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指兩臺(tái)或兩臺(tái)以上計(jì)算機(jī)通過(guò)某種方式連在起，以便交換信息。從系統(tǒng)功能的角度看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路建立信號(hào)傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。資源子網(wǎng)是高層應(yīng)用的統(tǒng)稱。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與數(shù)字媒體傳輸技術(shù)的發(fā)展與變革密切相關(guān)

目前，學(xué)術(shù)界對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的精確定義尚未統(tǒng)一，本文從3個(gè)角度進(jìn)行解析。1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從系統(tǒng)構(gòu)成的角度看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由硬件和軟件兩大部分組成網(wǎng)絡(luò)硬件包括主機(jī)、終端、傳輸介質(zhì)、通信設(shè)備等。網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)工具軟件、應(yīng)用軟件等。①傳輸介質(zhì)它是網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ?，常用的傳輸介質(zhì)分為有線傳輸介質(zhì)和無(wú)線傳輸介質(zhì)兩種。有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜、光纖。無(wú)線傳輸介質(zhì)主要有紅外線、微波、激光、無(wú)線電、衛(wèi)星等?，F(xiàn)實(shí)生活中常見的雙絞線、光纖是有線傳輸介質(zhì)，Wi-Fi是無(wú)線傳輸介質(zhì)。1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)③網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)它是網(wǎng)絡(luò)的心臟和靈魂，能夠控制和管理網(wǎng)絡(luò)資源。與一般計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)不同的是，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)下工作，為其增加了網(wǎng)絡(luò)操作所需要的能力。②通信設(shè)備它主要有數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備兩種。數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備處于網(wǎng)絡(luò)“中間”負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的中間處理與轉(zhuǎn)發(fā)，常用的有中繼器、集線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器等。數(shù)據(jù)終端設(shè)備處于網(wǎng)絡(luò)的“終端”，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，包括用戶計(jì)算機(jī)、網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等。1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)④網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)通信線路和設(shè)備互連起來(lái)的各種大小不同、廠家不同、結(jié)構(gòu)不同、系統(tǒng)軟件不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要能協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)信息交換，必須具有共同的語(yǔ)言，即遵守事先約定好的規(guī)則，即交流什么、怎樣交流及何時(shí)交流。這些為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的關(guān)于信息格式、內(nèi)容及傳輸順序等方面的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。通信雙方只有遵循相同的物理和邏輯標(biāo)準(zhǔn)，才能實(shí)現(xiàn)互通互訪。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議由語(yǔ)法、語(yǔ)義、語(yǔ)序三要素組成，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議成千上萬(wàn)，常用的有NETBEUI、IPX/SPX、TCP/IP等，而目前使用最廣泛的因特網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))是基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中安裝了TCP/IP協(xié)議后才能使用因特網(wǎng)。2.數(shù)字媒體傳播模式數(shù)字媒體通過(guò)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳播，將改變傳統(tǒng)大眾傳播中傳播者和受眾的關(guān)系以及信息的組成、結(jié)構(gòu)、傳播過(guò)程、方式和效果。數(shù)字信息傳播模式主要包括大眾傳播模式、數(shù)字媒體傳播模式和超媒體傳播模式等。信息技術(shù)的革命和發(fā)展不斷改變?nèi)藗兊膶W(xué)習(xí)方式、工作方式和娛樂(lè)方式。大眾傳播模式是一對(duì)多的傳播過(guò)程，由一個(gè)媒體出發(fā)觸達(dá)大量受眾。數(shù)字媒體的大眾傳播使得無(wú)論何種媒體信息，如文本、圖像、圖形、聲音或視頻，都要通過(guò)編碼后轉(zhuǎn)換成比特。2.數(shù)字媒體傳播模式1949年，信息論創(chuàng)始人、貝爾實(shí)驗(yàn)室的數(shù)學(xué)家香農(nóng)與韋弗一起提出了香農(nóng)-韋弗傳播的數(shù)學(xué)模式一個(gè)完整的信息傳播過(guò)程應(yīng)包括信息來(lái)源(Source)編碼器(Encoder)、信息(Message)、通道(Channel)、解碼器(Decoder)和接收器(Receiver)。2.數(shù)字媒體傳播模式數(shù)字媒體系統(tǒng)完全遵循信息論的通信模式從通信技術(shù)上看，它主要由計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，在傳播應(yīng)用方面比傳統(tǒng)的大眾傳播更有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在數(shù)字媒體傳播模式中，信源和信宿都是計(jì)算機(jī)，因此，信源與信宿的位置是可以隨時(shí)互換的。這與傳統(tǒng)的大眾傳播如報(bào)紙、廣播電視等相比，發(fā)生了深刻的變化。2.數(shù)字媒體傳播模式數(shù)字媒體傳播的理想信道是具有足夠帶寬、可以傳輸比特流的高速網(wǎng)絡(luò)信道網(wǎng)絡(luò)可能由電話線、光纜或衛(wèi)星通信構(gòu)成，數(shù)字媒體可以在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多點(diǎn)之間的傳播。它具有傳播者多樣化.傳播內(nèi)容海量化、傳播渠道交互化、受傳者個(gè)性化、傳播效果智能化的特點(diǎn)。2.數(shù)字媒體傳播模式崔夫曼(Hoffman)與納瓦克(Novak)提出了超媒體的概念夫曼認(rèn)為以計(jì)算機(jī)為媒體的超媒體傳播模式延伸成多人的互動(dòng)溝通模式。傳播者F(Fim)與消費(fèi)C(Consumcr)之間的信息傳遞是雙向互動(dòng)、非線性、多途徑的過(guò)程，如圖13.4所示。超媒體整合全球互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境平臺(tái)的電子媒體，包括存取該網(wǎng)絡(luò)所需的各項(xiàng)軟硬件。此媒體可實(shí)現(xiàn)個(gè)人或企業(yè)二者彼此以互動(dòng)方式存取媒體內(nèi)容，并通過(guò)媒體進(jìn)行溝通。超媒體傳播理論是學(xué)者們第一次從傳播學(xué)的角度研究互聯(lián)網(wǎng)等新型媒體，得到了國(guó)際網(wǎng)絡(luò)傳播學(xué)研究者的重視。02流媒體技術(shù)PARTTWO流媒體技術(shù)該技術(shù)先在使用者端的計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)

在播放前預(yù)先下載一段數(shù)據(jù)作為緩沖，在網(wǎng)絡(luò)實(shí)際連線速度小于播放所耗的速度時(shí)。流媒體技術(shù)也稱流式媒體技術(shù)

所謂流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過(guò)壓縮處理后放到網(wǎng)站服務(wù)器中，讓用戶一邊下載一邊觀看收聽，而不要等整個(gè)壓縮文件下載到自已的計(jì)算機(jī)上才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。播放程序就會(huì)取用一小段緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)

這樣可以避免播放的中斷，也使得播放品質(zhì)得以保證。1.流媒體的原理與基本組成與傳統(tǒng)的播放方式不同，流媒體在播放前并不下載整個(gè)文件

只將部分內(nèi)容緩存，使流媒體數(shù)據(jù)流邊傳送邊播放，這樣就節(jié)省了下載等待時(shí)間和存儲(chǔ)空間。流媒體是指在網(wǎng)絡(luò)上按時(shí)間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音視頻數(shù)據(jù)流

以前人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上觀看電影或收聽音樂(lè)時(shí)，必須先將整個(gè)影音文件下載并存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)上，然后才可以播放。流媒體數(shù)據(jù)流具有連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、時(shí)序性3個(gè)特點(diǎn)

即其數(shù)據(jù)流具有嚴(yán)格的前后時(shí)序關(guān)系流式傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要緩存，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)以包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸，對(duì)一個(gè)實(shí)時(shí)A/V源或存儲(chǔ)的A/V文件，在傳輸中要被分解為許多包，由于網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)變化的，各個(gè)包選擇的路由可能不盡相同，故到達(dá)客戶端的時(shí)間延遲也就不等，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包還有可能后到。1.流媒體的原理與基本組成流媒體技術(shù)可以使用緩存系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)延遲和抖動(dòng)的影響并保證數(shù)據(jù)包的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)暫時(shí)擁塞，使播放出現(xiàn)停頓。通常，高速緩存所需容量并不大，因?yàn)楦咚倬彺媸褂铆h(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)丟棄已經(jīng)播放的內(nèi)容，流媒體可以重新利用空出的高速緩存空間來(lái)緩存后續(xù)尚未播放的內(nèi)容。通常，組成一個(gè)完整的流媒體系統(tǒng)包括以下5個(gè)部分:

①一種用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體格式的編碼工具；②流媒體數(shù)據(jù)；③一個(gè)存放和控制流媒體數(shù)據(jù)的服務(wù)器；④適合多媒體傳輸協(xié)議甚至是實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)；⑤供客戶端瀏覽流媒體文件的播放器。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸流式傳輸主要是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送媒體(如視頻、音頻)的技術(shù)總稱

其特定含義為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將影視節(jié)目傳送到計(jì)算機(jī)中。實(shí)現(xiàn)流式傳輸?shù)姆椒ㄓ袃煞N:順序流式傳輸(ProgressiveStreaming)和實(shí)時(shí)流式傳輸(RealtimeStreaming)。一般來(lái)說(shuō)，如果視頻為實(shí)時(shí)廣播，或使用流式傳輸媒體服務(wù)器，或應(yīng)用如RTSP的實(shí)時(shí)協(xié)議。則為實(shí)時(shí)流式傳輸，如果使用HTTP服務(wù)器，即文件通過(guò)順序流發(fā)送，則為順序流式傳輸。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸①順序流式傳輸順序流式傳輸是順序下載，在下載文件的同時(shí)用戶可觀看在線媒體，但是在給定時(shí)間內(nèi)，用戶只能觀看已下載的部分，不能跳到還未下載的部分，不能像實(shí)時(shí)流式傳輸一樣在傳輸期間根據(jù)用戶連接的速度做調(diào)整。由于標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)器可發(fā)送這種形式的文件并且不需要其他特殊協(xié)議，所以順序流式傳輸經(jīng)常被稱為HTTP流式傳輸。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸①順序流式傳輸順序流式傳輸比較適合高質(zhì)量的短片段，如片頭、片尾和廣告，因?yàn)樵撐募诓シ徘坝^看的部分是無(wú)損下載的，這種方法可以保證電影播放的最終質(zhì)量，但這也意味著用戶在觀看前，必須經(jīng)歷延遲，對(duì)較慢的連接尤其如此。也就是說(shuō)，順序流式傳輸不適合長(zhǎng)片段和有隨機(jī)訪問(wèn)要求的視頻，如講座、演說(shuō)與演示。它也不支持現(xiàn)場(chǎng)廣播，嚴(yán)格地說(shuō)，它是一種點(diǎn)播技術(shù)。不過(guò)，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器發(fā)布短片段時(shí)，順序流式傳輸就顯得很實(shí)用，因?yàn)樗试S用比調(diào)制解調(diào)器更高的數(shù)據(jù)速率創(chuàng)建視頻片段，盡管有延遲，但可發(fā)布較高質(zhì)量的視頻片段。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸②實(shí)時(shí)流式傳輸實(shí)時(shí)流式傳輸是指保證媒體信號(hào)帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接匹配，使媒體可被實(shí)時(shí)觀看到。實(shí)時(shí)流式傳輸與順序流式傳輸不同，它需要專用的流媒體服務(wù)器與傳輸協(xié)議。實(shí)時(shí)流式傳輸總是實(shí)時(shí)傳送的，特別適合現(xiàn)場(chǎng)事件，也支持隨機(jī)訪問(wèn)，用戶可快進(jìn)或后退以觀看前面或后面的內(nèi)容。理論上，實(shí)時(shí)流一經(jīng)播放就可以不停止，但實(shí)際上，也有可能發(fā)生周期暫停。2.流式傳輸與播送方式1流式傳輸②實(shí)時(shí)流式傳輸實(shí)時(shí)流式傳輸必須匹配連接帶寬，這意味著在以調(diào)制解調(diào)器速度連接時(shí)圖像質(zhì)量較差。而且，由于出錯(cuò)丟失的信息被忽略，在網(wǎng)絡(luò)擁擠或出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，視頻質(zhì)量很差，如欲保證視頻質(zhì)量，順序流式傳輸也許更好。實(shí)時(shí)流式傳輸需要特定服務(wù)器，如QickTimeStreamingServer、RealServet與WindowsMediaServer。這些服務(wù)器允許對(duì)媒體發(fā)送進(jìn)行更多級(jí)別的控制，因而系統(tǒng)設(shè)置、管理比標(biāo)準(zhǔn)HTTP服務(wù)器更復(fù)雜。實(shí)時(shí)流式傳輸還需要特殊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如RTSP(RealtimeStrcamingProtocol)或MMS(MicrosoftMediaServer)。這些協(xié)議在有防火墻時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致用戶不能看到實(shí)時(shí)內(nèi)容。2.流式傳輸與播送方式2播送方式流媒體服務(wù)器可以提供多種播送方式

它可以根據(jù)用戶的要求，為每個(gè)用戶獨(dú)立地傳送流數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)VOD(VideoOnDemand)的功能，也可以為多個(gè)用戶同時(shí)傳送流數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在線電視或現(xiàn)場(chǎng)直播的功能。①單播源主機(jī)發(fā)送的每個(gè)信息包都具有唯一的IP目標(biāo)地址。在單播方式中，每個(gè)客戶端都與流媒體服務(wù)器建立了一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)通道，從服務(wù)器發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都只能傳給一臺(tái)客戶機(jī)。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，單播方式可以滿足自己的個(gè)性化要求，可以根據(jù)需要隨時(shí)使用停止、暫停、快進(jìn)等控制功能。但對(duì)于服務(wù)器來(lái)說(shuō)，單播方式無(wú)疑會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)，因?yàn)樗仨殲槊總€(gè)用戶提供單獨(dú)的查詢，向每個(gè)用戶復(fù)制并發(fā)送所申請(qǐng)的數(shù)據(jù)包。當(dāng)用戶數(shù)很多時(shí)，單播對(duì)網(wǎng)絡(luò)速度、服務(wù)器性能的要求也很高，如果這些性能不能滿足要求，就會(huì)造成播放停頓，甚至停止播放。2.流式傳輸與播送方式2播送方式②廣播源主機(jī)發(fā)送的每個(gè)信息包都能被網(wǎng)段上的所有IP主機(jī)接收。在廣播方式中，承載流數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文還可以使用廣播方式發(fā)送給子網(wǎng)上所有的用戶。此時(shí)，所有的用戶同時(shí)接收一樣的流數(shù)據(jù)，因此，服務(wù)器只需要發(fā)送一份數(shù)據(jù)就可以為子網(wǎng)上所有的用戶服務(wù)，大大減輕了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。但是，客戶機(jī)只能被動(dòng)地接收流數(shù)據(jù)，而不能控制流，也就是說(shuō)，用戶不能暫停、快進(jìn)或后退所播放的內(nèi)容，而且，用戶也不能對(duì)節(jié)目進(jìn)行選擇。2.流式傳輸與播送方式2播送方式③組播單播方式雖然為用戶提供了最大的靈活性，但網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的負(fù)擔(dān)很重。廣播方式雖然可以減輕服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，但用戶不能選擇播放內(nèi)容，只能被動(dòng)地接收流數(shù)據(jù)。組播方式吸取了上述兩種傳輸方式的長(zhǎng)處，可以將數(shù)據(jù)包復(fù)制發(fā)送給需要的多個(gè)用戶，而不是像單播方式那樣復(fù)制數(shù)據(jù)包的多個(gè)文件到網(wǎng)絡(luò)上，也不是像廣播方式那樣將數(shù)據(jù)包發(fā)送給那些不需要的用戶，保證數(shù)據(jù)包占用最小的網(wǎng)絡(luò)帶寬。2.流式傳輸與播送方式2播送方式③組播組播方式是發(fā)送方有選擇地向一群接收方傳送數(shù)據(jù)，能夠使網(wǎng)絡(luò)利用效率大大提高，成本大大降低。當(dāng)然，組播方式需要在具有組播能力的網(wǎng)絡(luò)上使用。組播方式介于單播方式與廣播方式之間源主機(jī)發(fā)送的每個(gè)信息包都可以被若干主機(jī)接收。但是，這些主機(jī)必須是同一個(gè)組播織的成員。2.流式傳輸與播送方式2播送方式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)(PeertoPeerNetwork，P2P)技術(shù)也可以應(yīng)用到流媒體的播送中

P2P是一種分布式網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的參與者共享其擁有的一部分資源(處理能力、存儲(chǔ)能力、網(wǎng)絡(luò)連接能力、打印機(jī)等)，這些共享資源能被其他對(duì)等節(jié)點(diǎn)直接訪問(wèn)而無(wú)須經(jīng)過(guò)中間實(shí)體。此網(wǎng)絡(luò)中的參與者既是資源(服務(wù)和內(nèi)容)提供者，又是資源(服務(wù)和內(nèi)容)獲取者。P2P打破了傳統(tǒng)的C/S模式在網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位都是對(duì)等的每個(gè)節(jié)點(diǎn)既充當(dāng)服務(wù)器，為其他節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，同時(shí)也享用其他節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)。這種技術(shù)一般較適合播送集中的熱門事件。3.流媒體的相關(guān)協(xié)議為了保證好的QoS控制，必須考慮傳輸模式、協(xié)議棧和應(yīng)用體系控制等問(wèn)題

在流式傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議領(lǐng)域，已經(jīng)頒布的傳輸協(xié)議主要有實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RTP)實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議(RTCP)、實(shí)時(shí)流協(xié)議(RTSP)及資源預(yù)約協(xié)議(RSVP)等。多媒體業(yè)務(wù)流由于其數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)

對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸也提出了相應(yīng)的要求，主要表現(xiàn)在高帶寬、低傳輸延遲、同步和高可靠性幾方面。一般情況下，為了實(shí)現(xiàn)流媒體在IP上的實(shí)時(shí)傳輸播放

設(shè)計(jì)流媒體服務(wù)器時(shí)需要在傳輸層(TCP/UDP)和應(yīng)用層之間增加一個(gè)通信控制層，采用相應(yīng)的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，主要有數(shù)據(jù)流部分的RTP和用于控制部分的RTCP。流式傳輸一般采用HTTP/TCP來(lái)傳輸控制信息，而用RTP/UDP來(lái)傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。4.常見的流媒體文件壓縮格式數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)也是流媒體技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容龐大容量的視頻數(shù)據(jù)，如果不經(jīng)過(guò)壓縮或壓縮得不夠，不僅會(huì)增加服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，更重要的是還會(huì)占用大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，影響播放效果。如何在保證不影響觀看效果或?qū)τ^看效果影響很小的前提下

最大限度地對(duì)流數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，是流媒體技術(shù)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。4.常見的流媒體文件壓縮格式1AVI格式音頻視頻交錯(cuò)(AudioVideoInterleave，AVI)是符合RIFF文件規(guī)范的數(shù)字音頻與視頻文件格式

由微軟公司開發(fā)，目前得到了廣泛的支持。AVI格式支持256色和RLE壓縮，并允許音頻和視頻交錯(cuò)在一起同步播放。但AVI格式文件并未限定壓縮算法，只是提供了作為控制界面的標(biāo)準(zhǔn)，用不同壓縮算法生成的AVI格式文件，必須使用相同的解壓縮算法才能解壓播放。此外，AVI格式文件主要應(yīng)用在多媒體光盤上，用來(lái)保存電影、電視等各種影像信息。4.常見的流媒體文件壓縮格式2MPEG格式動(dòng)態(tài)圖像專家組(MovingPictureExpertsGroup，MPEG)是運(yùn)動(dòng)圖像壓縮算法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

已被幾乎所有的計(jì)算機(jī)平臺(tái)共同支持，它采用有損壓縮算法減少運(yùn)動(dòng)圖像中的冗余信息，同時(shí)保證每秒30的圖像刷新率。MPEG標(biāo)準(zhǔn)包括視頻壓縮、音頻壓縮和音視頻同步3個(gè)部分，MPEG音頻最典型的應(yīng)用就是MP3音頻文件，廣泛使用的消費(fèi)類視頻產(chǎn)品如VCD、DVD，其壓縮算法采用的也是MPEG標(biāo)準(zhǔn)。MPBG壓縮算法是針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像而設(shè)計(jì)的，其基本思路是把視頻圖像按時(shí)間分段，然后采集并保存每一段的第一幀數(shù)據(jù)，其余各幀只存儲(chǔ)相對(duì)第一幀發(fā)生變化的部分，從而達(dá)到了數(shù)據(jù)壓縮的目的。MPEG采用了兩個(gè)基本的壓縮技術(shù):運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(預(yù)測(cè)編碼和插補(bǔ)碼)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了時(shí)間上的壓縮，變換域(離散余弦變換DCT)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了空間上的壓縮。MPEG在保證圖像和聲音質(zhì)量的前提下，壓縮效率非常高，平均壓縮比為50:1，最高可達(dá)200:1。4.常見的流媒體文件壓縮格式3RealVideo格式RealVideo是由RealNetworks公司開發(fā)的一種流式視頻文件格式

包含在RealMedia音頻與視頻壓縮規(guī)范中，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是在低速率的廣域網(wǎng)上實(shí)時(shí)傳輸視頻影像。RealVideo可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度來(lái)決定視頻數(shù)據(jù)的壓縮比率，從而提高適應(yīng)能力，充分利用帶寬。RealVideo格式文件的擴(kuò)展名有3種，RA是音頻文件、RM和RMVB是視頻文件。RMVB格式文件具有可變比特率的特性。它在處理較復(fù)雜的動(dòng)態(tài)影像時(shí)使用較高的采樣率而在處理一般靜止畫面時(shí)則靈活地轉(zhuǎn)換至較低的采樣率，從而在不增加文件大小的前提下提高了圖像質(zhì)量。4.常見的流媒體文件壓縮格式4OuickTime格式QuickTime是由蘋果公司開發(fā)的一種音視頻數(shù)據(jù)壓縮格式

得到了macOS、Windows等主流操作系統(tǒng)平臺(tái)的支持。OuickTime格式文件提供了150多種視頻效果支持25位彩色支持RLEJPEG等領(lǐng)先的集成壓縮技術(shù)。此外，OuickTime還強(qiáng)化了對(duì)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的支持，并采用一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使用戶可以通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤的交互式控制，觀察某一地點(diǎn)周圍360”的景象，或者從空間的任何角度觀察某一物體。QuickTime以其領(lǐng)先的多媒體技術(shù)和跨平臺(tái)特性、較小的存儲(chǔ)空間要求、技術(shù)細(xì)節(jié)的獨(dú)立性以及系統(tǒng)的高度開放性得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可。OuickTime格式文件的擴(kuò)展名是MOV或OT。4.常見的流媒體文件壓縮格式5ASF和WMV格式高級(jí)流格式(AdvancedStreamingFormat，ASF)和WMV是由微軟公司推出的一種在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)時(shí)傳播多媒體數(shù)據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

其提供了本地或網(wǎng)絡(luò)回放、可擴(kuò)充的媒體類型部件下載以及可擴(kuò)展性等功能。ASF的應(yīng)用平臺(tái)是NetShow服務(wù)器和NetShow播放器。WMV也是微軟公司推出的一種流媒體格式，它是以ASF為基礎(chǔ)，升級(jí)擴(kuò)展后得到的。在同等視頻質(zhì)量下，WMV格式文件的體積非常小，因此很適合在網(wǎng)上播放和傳輸。WMV格式文般同時(shí)包含視頻和音頻部分視頻部分使用WindowsMediaVideo編碼，而音頻部分使用WindowsMediaAudio編碼。音頻文件可以獨(dú)立存在，其擴(kuò)展名是WMA。03P2P技術(shù)PARTTHREE1.P2P技術(shù)概述國(guó)內(nèi)的媒體一般將P2P翻譯成“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”或者“端對(duì)端”

學(xué)術(shù)界則稱為對(duì)等。P2P的原意是一種通信模式，在這種通信模式中，每一個(gè)部分都具有相同的能力，任意一個(gè)部分都能開始一次通信。P2P(Peer-to-Peer)網(wǎng)絡(luò)迅速成為計(jì)算機(jī)界關(guān)注的熱門話題之一

《財(cái)富》雜志將P2P列為影響互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的四項(xiàng)科技之一。“Peer”在英語(yǔ)里有“對(duì)等者”和“伙伴”的意義，因此，從字面上，P2P網(wǎng)絡(luò)可以理解為對(duì)等互聯(lián)網(wǎng)。從計(jì)算模式上來(lái)說(shuō)，P2P打破了傳統(tǒng)的Client/Server(C/S，客戶/服務(wù)器)模式

在網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位都是對(duì)等的。P2P網(wǎng)絡(luò)由若干互聯(lián)協(xié)作的計(jì)算機(jī)構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)的參與者共享其所擁有的一部分資源(處理能力、存儲(chǔ)能力、網(wǎng)絡(luò)連接能力、打印機(jī)等)，這些共享資源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供內(nèi)容和服務(wù)，能被其他對(duì)等節(jié)點(diǎn)(Peer)直接訪問(wèn)而無(wú)須經(jīng)過(guò)中間實(shí)體，在此網(wǎng)絡(luò)中的參與者既是資源(內(nèi)容和服務(wù))提供者(Server)，又是資源獲取者(Client)。1.P2P技術(shù)概述客觀地說(shuō)，P2P這種計(jì)算模式并不是什么新技術(shù)自從20世紀(jì)60年代網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生以來(lái)就存在了，只不過(guò)當(dāng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)帶寬和傳播速度限制了這種計(jì)算模式的發(fā)展。20世紀(jì)90年代末，隨著高速互聯(lián)網(wǎng)的普及、個(gè)人計(jì)算機(jī)計(jì)算和存儲(chǔ)能力的提升，P2P技術(shù)重新登上歷史舞臺(tái)并帶來(lái)了一場(chǎng)技術(shù)上的革命，許多基于P2P技術(shù)的“殺手級(jí)”應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生，給人們的生活帶來(lái)了極大的便利。P2P技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)成為一種更趨向“分布式”的大眾媒體

，人際傳播的影響力進(jìn)一步加強(qiáng)。它的發(fā)展對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的傳播形態(tài)、傳播模式、信息流向、信息內(nèi)容結(jié)構(gòu)及傳播控制等都會(huì)產(chǎn)生重要的影響。目前在加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)交流、文件交換、即時(shí)通信、多媒體應(yīng)用、分布計(jì)算和任務(wù)協(xié)作等領(lǐng)域，P2P技術(shù)都有良好的發(fā)展前景。2.P2P技術(shù)的特征P2P技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用模式其意思是指網(wǎng)絡(luò)上的任何設(shè)備(包括大型機(jī)、PC、PDA、手機(jī)、機(jī)頂盒等)都可以平等地直接連接并進(jìn)行協(xié)作，其特征如圖13.5所示。與當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)上主流的應(yīng)用模式Client/Server或者Client/Service(客戶/服務(wù))相比，P2P技術(shù)具有自己鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，具體如下。2.P2P技術(shù)的特征①每一個(gè)對(duì)等點(diǎn)具有相同的地位。既可以請(qǐng)求服務(wù)也可以提供服務(wù)，同時(shí)扮演著CIS模式中的服務(wù)器和客戶端兩個(gè)角色，還可以具有路由器和高速緩沖存儲(chǔ)器的功能，從而弱化了服務(wù)器的功能，甚至取消了服務(wù)器。②P2P技術(shù)可以使得非聯(lián)網(wǎng)用戶很容易地加入系統(tǒng)中。在P2P技術(shù)的計(jì)算環(huán)境中，任何設(shè)備從大型機(jī)到移動(dòng)電話均可以在任何地點(diǎn)方便地加入進(jìn)來(lái)。P2P技術(shù)不僅可以應(yīng)用于目前有線的互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)該技術(shù)還可以應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)。⑤P2P技術(shù)可以使得非聯(lián)網(wǎng)用戶很容易地加入系統(tǒng)中。在P2P技術(shù)的計(jì)算環(huán)境中，任何設(shè)備從大型機(jī)到移動(dòng)電話均可以在任何地點(diǎn)方便地加入進(jìn)來(lái)。P2P技術(shù)不僅可以應(yīng)用于目前有線的互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)該技術(shù)還可以應(yīng)用于無(wú)線網(wǎng)。2.P2P技術(shù)的特征④P2P技術(shù)是基于內(nèi)容的尋址方式。這里的內(nèi)容不僅包括信息的內(nèi)容，還包括空閑機(jī)、存儲(chǔ)空間等。在P2P網(wǎng)絡(luò)中，用戶直接輸入要索取的信息的內(nèi)容，而不是信息的地址。P2P技術(shù)軟件將會(huì)把用戶的請(qǐng)求翻譯成包含這些信息節(jié)點(diǎn)的實(shí)際地址，而這個(gè)地址對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是透明的。⑤P2P技術(shù)中的每一個(gè)對(duì)等體不一定要有固定的IP地址，并可以隨時(shí)加入或者從網(wǎng)絡(luò)上離開。⑥信息的存儲(chǔ)及發(fā)布具有隨意性，缺乏集中管理。3.P2P技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理目前常見的P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有3種

集中索引模式、純P2P模式、混合P2P模式。在這3種模式中各個(gè)對(duì)等點(diǎn)在搜索時(shí)承擔(dān)的任務(wù)是不同的。實(shí)現(xiàn)P2P技術(shù)的關(guān)鍵是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不斷變化的情況下

如何快速定位節(jié)點(diǎn)位置，確定合適路徑，并建立連接。在P2P搜索系統(tǒng)中，以資源搜索的集中程度為標(biāo)準(zhǔn)3.P2P技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理1集中索引模式在集中索引模式中，一臺(tái)或多臺(tái)中央目錄服務(wù)器連接若于個(gè)對(duì)等點(diǎn)

為其提供目錄服務(wù)。對(duì)等點(diǎn)向目錄服務(wù)器注冊(cè)自身的信息，通過(guò)對(duì)目錄服務(wù)資源索引結(jié)果器的訪問(wèn)，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)信息的查詢，從而定位其他對(duì)等點(diǎn)，如圖13.6所示。當(dāng)各個(gè)對(duì)等點(diǎn)的資源出現(xiàn)變化時(shí)(如資源的增加、刪除等)，索引服務(wù)器將收到更新消息，并根據(jù)此消息修改本地緩存，但對(duì)等點(diǎn)查詢不在邊緣節(jié)點(diǎn)間傳遞。3.P2P技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理1集中索引模式這種模式的優(yōu)點(diǎn)如下。①查詢效率高。索引服務(wù)器使用本地保存的資源信息，并且僅在本地執(zhí)行全部查詢。②邊緣對(duì)等點(diǎn)負(fù)載低。用于查詢、結(jié)果返回和資源更新的處理量都很小。邊緣對(duì)等點(diǎn)可以將其更多的資源用于實(shí)際的資源共享。3.P2P技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理1集中索引模式這種模式的缺點(diǎn)如下。①對(duì)索引服務(wù)器的處理能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬要求很高。②索引服務(wù)器的單點(diǎn)失效，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)的失效。3.P2P技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理2純P2P模式在純P2P模式中不再使用集中目錄索引服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)中只存在對(duì)等的節(jié)點(diǎn)

每個(gè)節(jié)點(diǎn)自行接入網(wǎng)絡(luò)，與自己相鄰的節(jié)點(diǎn)建立連接，每一個(gè)對(duì)等點(diǎn)在內(nèi)容的共享和搜索兩個(gè)方面都具有完全相同的作用和責(zé)任。所有的對(duì)等點(diǎn)都既是搜索查詢的發(fā)出者，同時(shí)也是搜索處理的執(zhí)行者。對(duì)等點(diǎn)之間的信息查詢和文件共享在相鄰節(jié)點(diǎn)間通過(guò)廣播的方式進(jìn)行接力傳遞，即一個(gè)對(duì)等點(diǎn)發(fā)起的查詢可在整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)中傳播。每一個(gè)收到查詢的對(duì)等點(diǎn)，在本地找到符合查詢要求的結(jié)果后，都要向查詢發(fā)出者返回結(jié)果，同時(shí)也要向自己的所有相鄰對(duì)等點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)查詢，查詢的范圍通常以消息的TTL(TimetoLive，存活時(shí)間)來(lái)控制。3.P2P技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理2純P2P模式這種模式的優(yōu)點(diǎn)如下。①最大的容錯(cuò)性。單一對(duì)等點(diǎn)的失敗，僅使自身的資源不被別的對(duì)等點(diǎn)利用，而不會(huì)造成其他影響。②能潛在地獲得最多的查詢結(jié)果。從一個(gè)對(duì)等點(diǎn)發(fā)起的查詢可在整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)中傳播，滿足查詢條件的對(duì)等點(diǎn)必須給予回應(yīng)。3.P2P技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理2純P2P模式這種模式的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在擴(kuò)展性的不足，具體內(nèi)容如下。①查詢數(shù)量的激增。隨著對(duì)等點(diǎn)的增加，每一個(gè)對(duì)等點(diǎn)接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)的查詢數(shù)量急劇增加，表現(xiàn)在來(lái)自某一對(duì)等點(diǎn)的同一個(gè)查詢可能經(jīng)過(guò)多個(gè)對(duì)等點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，多次傳到同一個(gè)對(duì)等點(diǎn)。②能力有限的對(duì)等點(diǎn)造成系統(tǒng)瓶預(yù)。一些計(jì)算能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬很低的對(duì)等點(diǎn)，使P2P網(wǎng)絡(luò)的總體響應(yīng)時(shí)間和資源利用率惡化。3.P2P技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理3混合P2P模式混合P2P模式綜合了前兩種模式的優(yōu)點(diǎn)，用分布的超級(jí)節(jié)點(diǎn)(RVP)取代集中索引目錄服務(wù)器

節(jié)點(diǎn)按能力不同(計(jì)算能力、連接帶寬、網(wǎng)絡(luò)滯留時(shí)間等)分為普通節(jié)點(diǎn)和RVP兩個(gè)層次其中RVP與其臨近的若普通節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)成一個(gè)自治的簇，族內(nèi)采用集中索引模式，而簇與簇之間再通過(guò)純P2P模式將RVP連接起來(lái)。對(duì)于資源的查詢，每一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)在某一時(shí)刻僅與一個(gè)RVP連接，普通節(jié)點(diǎn)向其發(fā)送自己的資源索引，也向其發(fā)出查詢。RVP在收到查詢后要根據(jù)本地緩存處理，也會(huì)在RVP間傳播查詢發(fā)起查詢傳播的RVP在收到其他RVP的回應(yīng)后，會(huì)把這些回應(yīng)連同本地查詢結(jié)果返回給普通節(jié)點(diǎn)，如圖13.8所示。目前P2P技術(shù)的應(yīng)用大多數(shù)為這種模式，較為典型的如KaZaa。3.P2P技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理3混合P2P模式這種模式的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在對(duì)P2P網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性的良好支持，具體內(nèi)容如下。②與純P2P模式相比，可大量減少查詢消息傳播的數(shù)量。查詢消息僅在RVP傳播，因此傳播涉及的節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少。③與集中索引模式相比，降低了單點(diǎn)失效對(duì)整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)的影響。一個(gè)RVP失效后，與其直接連接的普通節(jié)點(diǎn)能夠再次發(fā)現(xiàn)并同其他RVP建立連接。①根據(jù)對(duì)等點(diǎn)的能力合理分擔(dān)負(fù)載。只有計(jì)算能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)帶寬高的對(duì)等點(diǎn)才能成為RVP并承擔(dān)查詢?nèi)蝿?wù)。4.P2P流媒體構(gòu)建和維持一個(gè)高效的P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)，需要考慮3個(gè)主要問(wèn)題

一是覆蓋網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；二是如何管理覆蓋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的參與節(jié)點(diǎn)，尤其是當(dāng)用戶出現(xiàn)不一樣的能力和行為時(shí)，即異構(gòu)性；三是覆蓋網(wǎng)絡(luò)在不可預(yù)測(cè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下路由和調(diào)度媒體數(shù)據(jù)的適應(yīng)能力。與此相對(duì)應(yīng)，P2P媒體傳輸系統(tǒng)有3個(gè)重要的組成部分，即內(nèi)容路由和索引策略、拓?fù)浯罱ú呗?、?shù)據(jù)調(diào)度策略。P2P流媒體的基本原理

系統(tǒng)中存在大量用戶和一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)有視頻的服務(wù)器，服務(wù)器將視頻切成許多小片段，然后分別發(fā)送這些片段給某些用戶，再讓用戶之間互相交換數(shù)據(jù)，最終所有用戶都接收到視頻流的所有片段。4.P2P流媒體內(nèi)容路由和索引策略是P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基礎(chǔ)它主要用于檢索互聯(lián)網(wǎng)上具有相同感興趣數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)位置，從而與這些節(jié)點(diǎn)形成覆蓋網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)容路由和索引策略主要包括3種模式:集中式、分布式(Gossip)、混合式。拓?fù)浯罱ú呗允菢?gòu)建P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臋C(jī)制，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆肪€圖。根據(jù)不同的OOS目標(biāo)和管理方式，可以構(gòu)建不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。P2P覆蓋網(wǎng)絡(luò)主要包括兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):樹狀結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)調(diào)度策略是在構(gòu)建好的覆蓋網(wǎng)絡(luò)上去解決如何減少數(shù)據(jù)傳輸延遲、最大化解碼視頻質(zhì)量、減少數(shù)據(jù)擁塞影響等問(wèn)題

目前數(shù)據(jù)調(diào)度策略主要有兩種;稀少優(yōu)先策略和基于率失真的優(yōu)先級(jí)調(diào)度。4.P2P流媒體自2000年初期國(guó)內(nèi)出現(xiàn)第一款P2P流媒體系統(tǒng)以來(lái)

網(wǎng)絡(luò)上已經(jīng)有許多該類軟件或系統(tǒng)同時(shí)P2P流媒體的用戶數(shù)量也急劇增加。如P2Cast系統(tǒng)(基于狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建應(yīng)用層組播來(lái)提供視頻點(diǎn)播服務(wù))、ZigZag系統(tǒng)(采用層次化結(jié)構(gòu)構(gòu)造自適應(yīng)組播樹來(lái)提供直播流媒體服務(wù))、SplitStream系統(tǒng)(采用構(gòu)建多組播的方式進(jìn)行流媒體直播服務(wù))、CoolStreaming系統(tǒng)(采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的流媒體內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng))等。以上各種策略的研究，主要是按照P2P流媒體的QoS問(wèn)題進(jìn)行分類的

不同的文獻(xiàn)會(huì)有不同的分類方法和名稱，但總體目標(biāo)都是一致的，即如何提高P2P流媒體的服務(wù)質(zhì)量OoS。4.P2P流媒體1P2Cast系統(tǒng)P2Cast系統(tǒng)基于樹狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建應(yīng)用層組播來(lái)提供視頻點(diǎn)播服務(wù)

在P2Cast系統(tǒng)中，用戶按照到達(dá)時(shí)間進(jìn)行分組，然后構(gòu)成不同的會(huì)話。在一定時(shí)間闕值內(nèi)到達(dá)的用戶構(gòu)成一個(gè)組播樹(會(huì)話)。對(duì)于每個(gè)會(huì)話，服務(wù)器均從節(jié)目的開始部分對(duì)流媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)。對(duì)于同一會(huì)話中較晚加入的節(jié)點(diǎn)，需要尋找一個(gè)較早加入的節(jié)點(diǎn)以獲取其加入時(shí)間點(diǎn)之前的數(shù)據(jù)，即所謂補(bǔ)丁(Patching)。在P2Cast系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)要同時(shí)提供兩種轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)一個(gè)是內(nèi)容分發(fā)由服務(wù)器提供、包含完整媒體內(nèi)容的基本流,另一個(gè)是為后來(lái)的用戶提供補(bǔ)丁流。由于采用單棵樹組播,P2Cast系統(tǒng)在抗擾動(dòng)性和帶寬利用方面存在弊端。4.P2P流媒體2ZigZag系統(tǒng)ZigZag系統(tǒng)采用層次化結(jié)構(gòu)構(gòu)造自適應(yīng)組播樹來(lái)提供直播流媒體服務(wù)

它通過(guò)把節(jié)點(diǎn)分配到不同的層次來(lái)創(chuàng)建層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從底層開始順序編號(hào)，每個(gè)層次的節(jié)點(diǎn)都被分成多個(gè)節(jié)點(diǎn)集簇，通常物理位置較近的節(jié)點(diǎn)位于同個(gè)集簇中。每個(gè)集族都有一個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)。依據(jù)集簇的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇中心的節(jié)點(diǎn)作為簇首節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)的距離之和在這個(gè)集簇的所有節(jié)點(diǎn)中最小。節(jié)點(diǎn)層次化的規(guī)則:所有節(jié)點(diǎn)都屬于底層。將底層的節(jié)點(diǎn)分成多個(gè)集簇，并選擇出每個(gè)集簇的簇首節(jié)點(diǎn)，這些簇首節(jié)點(diǎn)便構(gòu)成其上一層的成員節(jié)點(diǎn)，依次類推。通過(guò)定義每個(gè)集簇下屬節(jié)點(diǎn)和外部下屬節(jié)點(diǎn)，組播樹中每個(gè)節(jié)點(diǎn)只向其外部下屬節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。集簇的維護(hù)成本低且獨(dú)立于節(jié)點(diǎn)總數(shù)同時(shí)，將由節(jié)點(diǎn)離開或失效而造成的組播樹的修復(fù)工作限制在局部區(qū)域，不會(huì)給數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)帶來(lái)任何負(fù)擔(dān)。其控制協(xié)議開銷低，新節(jié)點(diǎn)可快速加入組播樹中。4.P2P流媒體3SplitStream系統(tǒng)SplitStrcam系統(tǒng)采用構(gòu)建多組播樹的方式進(jìn)行流媒體直播服務(wù)

提高了系統(tǒng)的容錯(cuò)性。在服務(wù)器端利用多描述編碼(MultipleDescriptionCoding，MDC)對(duì)視頻節(jié)目數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。一個(gè)單棵組播樹對(duì)應(yīng)傳輸一個(gè)MDC子碼流。通過(guò)MDC可以降低節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)性對(duì)系統(tǒng)中其他節(jié)點(diǎn)播放質(zhì)量的影響。另外，該系統(tǒng)通過(guò)Pastry結(jié)構(gòu)化內(nèi)容路由方式進(jìn)行索引，并使用SCRIBE建立組播樹相對(duì)基于單組播樹的內(nèi)容分發(fā)方案?；诙嘟M播樹的內(nèi)容分發(fā)可以充分利用系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的帶寬資源但同時(shí)其系統(tǒng)維護(hù)開銷要大于單棵樹組播方案，并且在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上多組播樹的方案具有更高的實(shí)現(xiàn)難度。4.P2P流媒體4CoolStreaming系統(tǒng)X.Zhang等人發(fā)表在INFOCOM05會(huì)議上的CoolStreaming系統(tǒng)

也稱DONet，是采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的流媒體內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)，在P2P流媒體系統(tǒng)的發(fā)展歷程上具有重要意義。在2004年5月歐洲杯期間，CoolStreaming原型系統(tǒng)就已在Planet-Lab平臺(tái)上試用獲得成功，在3臺(tái)服務(wù)器上并發(fā)用戶迅速積累到25萬(wàn)人，奠定了P2P直播技術(shù)進(jìn)入工業(yè)界的基礎(chǔ)。CoolStreaming系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的通用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包含3個(gè)模塊:①負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)中部分在線節(jié)點(diǎn)的成員節(jié)點(diǎn)管理(MembershipManager)模塊；②負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)建立協(xié)作關(guān)系的鄰居節(jié)點(diǎn)管理(PartnershipManager)；③模塊負(fù)責(zé)和居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)調(diào)度(Scheduler)模塊。4.P2P流媒體4CoolStreaming系統(tǒng)數(shù)據(jù)調(diào)度模塊根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)圖(BufferMap，BM)的情況選擇當(dāng)前節(jié)點(diǎn)沒(méi)小有的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行調(diào)度每個(gè)節(jié)點(diǎn)利用Gossip協(xié)議和其鄰居節(jié)點(diǎn)周期性地交換數(shù)據(jù)可用性信息。然后通過(guò)分析數(shù)據(jù)可用性信息有選擇地以“拉”(Pull)的方式向鄰居節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求并獲得數(shù)據(jù)。在CoolStreaming系統(tǒng)之前，基于Gossip協(xié)議的P2P流媒體系統(tǒng)理論和設(shè)計(jì)已經(jīng)相當(dāng)完善，但始終缺乏現(xiàn)實(shí)的說(shuō)服力，面CoolStreaming系統(tǒng)則通過(guò)其實(shí)踐證實(shí)了這種說(shuō)服力。CoolStreaming系統(tǒng)所采用的模式具有健壯、高效、可擴(kuò)展性好且易于實(shí)現(xiàn)等特征，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界均得到了廣泛推廣。類似的系統(tǒng)還有PRIME、Bullet、GridMedia等。04數(shù)字媒體傳輸技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展PARTFOUR1.數(shù)字媒體傳輸技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用幾年來(lái)，遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展，它以現(xiàn)代傳媒技術(shù)為基礎(chǔ)

通過(guò)多媒體和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將與課程相關(guān)的授課視頻、音頻以及電子教案?jìng)鬏斀o學(xué)生，并以同樣的方式將學(xué)生的表現(xiàn)反饋給教師，以此來(lái)模擬學(xué)校的授課方式。隨著時(shí)代的發(fā)展和知識(shí)傳輸方式的更新，網(wǎng)上教育順應(yīng)時(shí)代發(fā)展走進(jìn)了人們的生活

網(wǎng)上教育為不同的學(xué)習(xí)者提供了碎片化的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，徹底打破了傳統(tǒng)教育中“面授”式教學(xué)的限制，從而為大眾提供了資源更為豐富、時(shí)間更為靈活、交流更為密切的新的學(xué)習(xí)方式。遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)

已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)課件點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)課堂教授以及教學(xué)直播等功能。1.數(shù)字媒體傳輸技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用1同步教學(xué)這里的同步教學(xué)指的是實(shí)時(shí)教學(xué)中學(xué)生可以自主選擇教師

一些名師課堂學(xué)生增多，就算是最大的教室，容納學(xué)生的數(shù)目也畢竟有限，而同步教學(xué)就可以解決這一問(wèn)題。具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為在教學(xué)開始之后，利用攝像頭和擴(kuò)音器，將教師講述的課程錄制成視頻和音