應(yīng)用層流媒體測量專項(xiàng)方案

應(yīng)用層流媒體測量方案提要：背景介紹測量技術(shù)指標(biāo)，功效（即該指標(biāo)作用）測量方案，包含測量系統(tǒng)框架模型，測量步驟和協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)鍵問題分析方案特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)測量實(shí)例中國外相關(guān)工作和參考文件應(yīng)用層流媒體測量技術(shù)介紹背景：流媒體服務(wù)框架模型：圖1：流媒體通訊過程圖1[Measurementandanalysisofastreaming-mediaworkloadMeasurementandanalysisofastreaming-mediaworkload基礎(chǔ)概念和方法：應(yīng)用層流媒體測量技術(shù)是從流媒體最終用戶角度測量和評定流媒體服務(wù)性能。應(yīng)用層流媒體測量基礎(chǔ)方法是經(jīng)過分布在網(wǎng)絡(luò)不一樣地方測量實(shí)體（通常稱為agent），直接模擬用戶流媒體應(yīng)用程序，如realplayplayer或mediaplayer取得流媒體播放性能指標(biāo)，如緩沖時(shí)間，重緩沖次數(shù)。測量結(jié)果直接反應(yīng)了在用戶看來流媒體服務(wù)滿意程度。所以，應(yīng)用層流媒體測量對于流媒體服務(wù)商而言含相關(guān)鍵意義。流媒體測量目標(biāo)和意義：構(gòu)建流媒體測量平臺目標(biāo)關(guān)鍵包含：1）提供測試，評定流媒體服務(wù)平臺。作為測試平臺，流媒體測量能夠?yàn)榱髅襟w服務(wù)商提供中立，可信測量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅能夠作為流媒體服務(wù)性能指標(biāo)，也能夠作為診療流媒體服務(wù)故障基礎(chǔ)。2）測量對于流媒體相關(guān)設(shè)備（流媒體服務(wù)平臺）制造商提供在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中測量數(shù)據(jù)，對于制造商提升設(shè)備性能，故障診療相關(guān)鍵意義；3）流媒體測量系統(tǒng)對于ISP價(jià)值在于，首先它能夠作為一個(gè)服務(wù)提供給用戶，尤其是提供流媒體服務(wù)用戶；其次，流媒體流量作為未來網(wǎng)絡(luò)流量關(guān)鍵組成部分，其性能能夠反應(yīng)ISP網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行性能，也為在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中有效支持流媒體業(yè)務(wù)提供了測量數(shù)據(jù)；最終，考慮到大規(guī)模流媒體測量對網(wǎng)絡(luò)平臺要求，流媒體測量最適合由ISP構(gòu)建。測量指標(biāo)或參數(shù)流傳輸性能指標(biāo)（針對某個(gè)具體流）：流性能指標(biāo)能夠刻畫某個(gè)特定流播放性能，我們把流指標(biāo)根據(jù)協(xié)議層次劃分為兩層：用戶級性能指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)層性能指標(biāo)。其中用戶級指標(biāo)是從用戶取得服務(wù)角度來刻畫流媒體傳輸，而網(wǎng)絡(luò)層指標(biāo)則從網(wǎng)絡(luò)傳輸性能角度刻畫流媒體傳輸。用戶級性能指標(biāo)包含請求時(shí)間，重定向時(shí)間，緩沖時(shí)間，重緩沖時(shí)間和次數(shù)，有效播放時(shí)間。網(wǎng)絡(luò)層性能指標(biāo)則包含傳輸速率（隨時(shí)間改變），包丟失率，網(wǎng)絡(luò)延遲/響應(yīng)時(shí)間，幀速率（用于視頻）。下面進(jìn)行具體介紹：用戶級性能指標(biāo)：請求時(shí)間：指用戶（在測量系統(tǒng)中指agent）流播放設(shè)備（如realplayer）依據(jù)流媒體對象URL（比如rtsp://和mms://開頭URL）向流媒體服務(wù)器發(fā)出請求到開始數(shù)據(jù)緩沖時(shí)間。請求時(shí)間衡量服務(wù)器響應(yīng)速率。重定向時(shí)間：假如流媒體服務(wù)需要把URL重新定向到另一個(gè)流媒體服務(wù)器中（在一些分布式流媒體服務(wù)結(jié)構(gòu)中），則需要重定向時(shí)間。重定向時(shí)間能夠定義為發(fā)出重定向請求到開始重定向數(shù)據(jù)緩沖時(shí)間。重定向時(shí)間能夠和請求時(shí)間一樣，全部用于衡量服務(wù)器響應(yīng)性能。緩沖時(shí)間：從流媒體數(shù)據(jù)抵達(dá)播放器到開始播放時(shí)間。緩沖時(shí)間能夠衡量媒體流數(shù)據(jù)傳輸延遲和延遲抖動等性能，對流媒體播放性能有直接影響。重緩沖時(shí)間和次數(shù)：假如在播放過程中，流媒體數(shù)據(jù)不能達(dá)成播放要求，可能需要重新進(jìn)行緩沖。重緩沖時(shí)間和次數(shù)網(wǎng)絡(luò)層性能指標(biāo)傳輸速率：傳輸速率表示從流媒體服務(wù)器到用戶播放器數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)，該速率大小直接影響播放性能。傳輸延遲抖動：延遲抖動能夠定義為傳輸延遲改變，延遲抖動影響播放器緩沖時(shí)間和次數(shù)。包丟失率：包丟失率是指在傳輸中丟失包和全部包比，丟包會影響播放質(zhì)量。幀速率：對于video而言，因?yàn)槊總€(gè)幀很大，需要多個(gè)包來傳送，所以幀速率比包速率更能刻畫傳輸速率性能。服務(wù)器性能指標(biāo)：服務(wù)器性能指標(biāo)是從宏觀上，不是針對某個(gè)具體流來刻畫整個(gè)流媒體服務(wù)器服務(wù)性能。請求連接成功率：定義為請求連接成功次數(shù)占總請求次數(shù)比。請求連接成功率能夠衡量流媒體服務(wù)器提供服務(wù)能力（可用性）。服務(wù)中止率：指在連接建立成功，不過在提供數(shù)據(jù)流服務(wù)完成之前，因?yàn)槠渌蚪K止服務(wù)占總服務(wù)次數(shù)比率?？赡茉虬髅襟w服務(wù)器負(fù)荷造成不再能提供服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸原因等。它反應(yīng)流媒體服務(wù)可靠性。同時(shí)支持并發(fā)請求數(shù)量和對性能影響：指一臺流媒體服務(wù)器能同時(shí)支持多少個(gè)請求，當(dāng)請求數(shù)量增加時(shí)對服務(wù)性能造成什么影響。該指標(biāo)反應(yīng)流媒體服務(wù)器性能。其它相關(guān)信息：這些指標(biāo)提供流媒體測量附加信息。流媒體服務(wù)器基礎(chǔ)信息：如IP地址，OS，媒體服務(wù)類型和格式。采取流媒體服務(wù)平臺信息，支持流媒體協(xié)議，包含協(xié)議名稱，版本號。agent到流媒體服務(wù)器traceroute信息假如流媒體服務(wù)平臺由多個(gè)分布式流媒體服務(wù)器組成，這些服務(wù)器分布細(xì)節(jié)等。測量方案測量框架模型：測量框架模型包含四層，包含：1）被測量系統(tǒng)（流媒體服務(wù)器）；2）分布式測量agent，3）測量控制中心；4）用戶瀏覽器。其中測量控制中心能夠細(xì)分為三部分，包含：1）為測量用戶提供測量服務(wù)Web服務(wù)器平臺；2）測量agent管理，任務(wù)分布服務(wù)器；3）測量數(shù)據(jù)搜集，存放和分析服務(wù)器。圖2顯示了測量各個(gè)部分組成關(guān)系。流媒體服務(wù)器流媒體服務(wù)器流媒體服務(wù)器測量Agent測量Agent測量Agent測量Agent測量AgentAgent管理控制服務(wù)器測量數(shù)據(jù)處理服務(wù)器測量服務(wù)Web服務(wù)器用戶瀏覽器用戶瀏覽器用戶瀏覽器測量控制中心圖2：測量系統(tǒng)框架模型各部分關(guān)鍵功效以下：測量agent：測量agent關(guān)鍵功效是模擬最終用戶獲取流媒體服務(wù)，并依據(jù)取得流媒體數(shù)據(jù)測量流媒體服務(wù)性能。測量agent應(yīng)該支持現(xiàn)在比較流行媒體播放格式，如rm,asf,mov等。agent管理控制服務(wù)器：負(fù)責(zé)測量agent管理和控制，包含經(jīng)過和測量agent交互協(xié)議，維護(hù)測量agent狀態(tài)，向測量agent公布測量指令，從測量agent處取得測量原始數(shù)據(jù)。測量數(shù)據(jù)處理服務(wù)器：負(fù)責(zé)把來自各個(gè)測量agent原始數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，存放，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行不一樣層次分析和處理。處理后最終止果也保留在服務(wù)器中方便測量服務(wù)web服務(wù)器訪問。測量服務(wù)web服務(wù)器：它實(shí)際上是為測量用戶提供web接口，經(jīng)過該web服務(wù)器，需要測量服務(wù)用戶能夠提交測量請求，配置測量要求和環(huán)境，并取得測量結(jié)果。對測量用戶管理，如測量用戶信息，計(jì)費(fèi)等全部由在該服務(wù)器完成。測量基礎(chǔ)步驟測量過程能夠定義為從用戶發(fā)出測量請求到用戶取得最終測量數(shù)據(jù)匯報(bào)為止，測量系統(tǒng)需要進(jìn)行測量操作。具體說，測量過程大致能夠分為以下多個(gè)步驟：用戶提交測量請求：用戶提升測量請求應(yīng)該是一個(gè)正當(dāng)URL，該URL能夠是一個(gè)流媒體元文件，或是一個(gè)指向該元文件httpURL，也能夠直接指向一個(gè)具體流媒體文件。用戶測量定制過程：用戶能夠經(jīng)過web定制測量過程，比如設(shè)置測量agent數(shù)量和范圍，設(shè)置測量序列相關(guān)屬性等，我們在下一部分深入討論。測量控制中心依據(jù)用戶提交URL解析出流媒體文件位置（URL）。然后依據(jù)用戶設(shè)定（或缺省策略）選擇測量agent和測量序列。Agent選擇和測量序列生成我們在下一部分深入討論?？刂浦行陌研枰獪y量URL和測量序列指令發(fā)送給對應(yīng)測量agent，測量agent實(shí)施測量序列。每個(gè)測量agent在測量序列完成后，將測量結(jié)果發(fā)回到測量控制中心。測量控制中心對全部agent測量結(jié)果進(jìn)行匯總，分析，最終以一定形式（包含web頁或email）提交給用戶。測量Agent管理協(xié)議測量agent作為測量直接實(shí)施者，其管理和控制是整個(gè)測量系統(tǒng)關(guān)鍵。測量agent管理由測量控制中心測量agent管理控制服務(wù)器（簡稱管理服務(wù)器）完成。在本部分，我們從三個(gè)方面討論測量agent管理：管理服務(wù)器中測量agent狀態(tài)配置表：該表維護(hù)管理服務(wù)器中注冊測量agent狀態(tài)信息，包含：測量agent列表：紀(jì)錄agent相關(guān)信息，如IP地址，網(wǎng)絡(luò)連接類型，最大支持測量任務(wù)數(shù)，操作系統(tǒng)，硬件配置等信息等等；測量agent狀態(tài)：紀(jì)錄agent動態(tài)狀態(tài)信息，如是否處于活動狀態(tài)，正在運(yùn)行任務(wù)數(shù)（處于測量狀態(tài)），活動任務(wù)數(shù)等；認(rèn)證信息：為了安全期間，管理服務(wù)器需要對測量agent進(jìn)行安全認(rèn)證。測量agent配置表：在測量agent中需要維護(hù)信息，關(guān)鍵包含：管理服務(wù)器信息：包含管理服務(wù)器IP等相關(guān)信息，假如配置了備用管理服務(wù)器，還應(yīng)該紀(jì)錄備用服務(wù)器相關(guān)信息。管理服務(wù)器狀態(tài)目前測量任務(wù)隊(duì)列交互協(xié)議：定義測量agent和管理服務(wù)器交互過程。認(rèn)證過程，在初始化時(shí)進(jìn)行。測量agent狀態(tài)更新，測量agent周期性向管理服務(wù)器發(fā)送狀態(tài)信息。假如在要求周期管理服務(wù)器沒有受到狀態(tài)信息，管理服務(wù)器發(fā)送一個(gè)狀態(tài)查詢請求，以確保測量agent存活性。（可選）測量任務(wù)測試（test）請求，這是一個(gè)可選過程，管理服務(wù)器能夠在選擇某個(gè)測量agent實(shí)施測量任務(wù)之前先運(yùn)行一個(gè)測試過程，這個(gè)過程關(guān)鍵目標(biāo)是取得相關(guān)測量agent和被測量系統(tǒng)距離（hops）等信息方便作出愈加好選擇。測試（test）結(jié)果返回。測量請求，測量請求中包含測量URL和測量序列說明。測量序列包含測列次數(shù)，測量周期，每次測量連續(xù)時(shí)間和同時(shí)信息（需要并發(fā)測試情況下）等。測量請求確定。測量agent在正確了解了測量任務(wù)后發(fā)送測量請求確定，不然返回錯(cuò)誤信息。測量進(jìn)度匯報(bào)和結(jié)果返回，在測量序列每個(gè)測量完成后，測量agent向管理服務(wù)器發(fā)送進(jìn)度匯報(bào)并返回該次測量結(jié)果。全部測量序列結(jié)束后，發(fā)送測量結(jié)束信息。關(guān)鍵技術(shù)分析測量agent布署：測量系統(tǒng)一個(gè)關(guān)鍵問題是確定測量agent在網(wǎng)絡(luò)中位置分布和數(shù)量。我們把測量agent位置屬性定義為兩個(gè)：網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)傩院途W(wǎng)絡(luò)層次屬性。網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)傩灾冈揳gent在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湮恢?，比如AS號，網(wǎng)絡(luò)號等，它能夠被簡單認(rèn)為是一個(gè)橫向得屬性；網(wǎng)絡(luò)層次屬性指該agent在網(wǎng)絡(luò)那個(gè)層次，如關(guān)鍵層，匯聚層，接入層（包含不一樣接入方法：局域網(wǎng)接入，ADSL接入等），能夠簡單了解為縱向?qū)傩?。從測量角度來看，這兩個(gè)屬性對測量結(jié)果有不一樣影響。橫向?qū)傩苑磻?yīng)拓?fù)鋮^(qū)域?qū)α髅襟w服務(wù)影響，而縱向?qū)傩苑磻?yīng)網(wǎng)絡(luò)鏈路和傳輸介質(zhì)對流媒體服務(wù)影響。相對而言，后者影響更為顯著?；谏鲜龆x，我們制訂測量agent布署以下：首先布署少許測量agent在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵和關(guān)鍵區(qū)域，并對每種經(jīng)典接入網(wǎng)絡(luò)類性布署一定數(shù)量測量agent，比如在寬帶接入網(wǎng)絡(luò)，在城域網(wǎng)，在ADSL接入點(diǎn)等地點(diǎn)布署一定數(shù)量測量agent。伴隨測量系統(tǒng)擴(kuò)展，Agent數(shù)量逐步增加。測量agent分布能夠愈加密集，在橫向上分布更廣。這時(shí)可能需要選擇分布式管理服務(wù)器（在后面討論）測量agent能夠擴(kuò)展到其它ISP網(wǎng)絡(luò)中去，這些跨ISP測量agent能夠測量流媒體傳輸在跨越ISP時(shí)性能?？偠灾?，測量agent布署總標(biāo)準(zhǔn)是逐步布署，先縱向布署，再橫向發(fā)展。測量agent選擇在測量agent數(shù)量較少情況下，沒有測量agent選擇問題，通常使用全部agent進(jìn)行測量，伴隨測量系統(tǒng)擴(kuò)大，測量agent數(shù)量增加，對同一個(gè)流媒體服務(wù)采取全部測量agent進(jìn)行測量會造成浪費(fèi)，而且不利于測量系統(tǒng)擴(kuò)展性，所以，一個(gè)需要處理問題是怎樣選擇測量agent。測量agent選擇和測量agent布署是相關(guān)，測量agent選擇問題也關(guān)鍵考慮被選擇agent數(shù)量和分布。測量agent選擇一個(gè)總標(biāo)準(zhǔn)是和測量要求相關(guān)。下面是選擇測量agent部分參考標(biāo)準(zhǔn)：選擇agent數(shù)量：實(shí)際上，被選擇agent數(shù)量并非越多越好，測量agent數(shù)量在達(dá)成一定數(shù)量后就不再對測量結(jié)果有顯著意義。具體數(shù)量可由試驗(yàn)確定或依據(jù)測試要求制訂。選擇agent分布：一樣，選擇agent應(yīng)該考慮這些agent橫向分布和縱向分布屬性，避免選擇含有一樣分布屬性agent。因?yàn)橐恍┓植紝傩裕ㄈ鏷ops）是相對于被測量流媒體服務(wù)器而言，所以，必需時(shí)需要開啟測試（test）過程。選擇agent考慮其它原因：在候選agent中選擇需要考慮agent目前狀態(tài)，盡可能是各個(gè)測量agent負(fù)載均衡。agent選擇能夠讓用戶參與，因?yàn)闇y量要求是用戶制訂，我們在用戶定制服務(wù)中將深入討論這個(gè)問題。測量序列生成測量序列是對某個(gè)具體流媒體服務(wù)測量過程過程描述。從宏觀來看（整個(gè)測量過程），測量序列包含兩個(gè)屬性，一個(gè)是時(shí)間強(qiáng)度。能夠表示為測量行為時(shí)間分布。包含：測量次數(shù)，相鄰測量之間間隔（假如是周期性測量，則表示為測量周期，假如是非周期測量，則定義為部分離散時(shí)間地點(diǎn)），每次測量連續(xù)時(shí)間。一個(gè)是空間強(qiáng)度。能夠表示為同時(shí)提議測量數(shù)。最終，測量序列會被細(xì)分到每個(gè)測量agent中，組成當(dāng)個(gè)測量agent測量序列，這時(shí)，測量序列僅有時(shí)間屬性。測量序列生成取決于多個(gè)方面原因：測量類性：周期性測量，按需測試。測量要求：用戶依據(jù)自己需要對測量序列作出要求，比如對時(shí)間強(qiáng)度和空間強(qiáng)度要求。測量agent負(fù)載。用戶定制測量服務(wù)前面兩個(gè)問題全部指出測量服務(wù)和用戶測量要求親密相關(guān)。所以，測量系統(tǒng)應(yīng)該提供一個(gè)用戶可配置測量平臺。即提供用戶定制測量服務(wù)以愈加好滿足用戶對于測量要求。比如用戶對測量agent選擇，用戶對測量序列選擇，和用戶對返回測量結(jié)果要求等等。用戶定制測量服務(wù)還便于為不相同級（費(fèi)用不一樣）用戶提供不相同級服務(wù)。用戶定制測量服務(wù)關(guān)鍵問