HLS流媒体服务器的设计与实现
发布时间：2020-08-11 15:18
【摘要】：近年来,流媒体业务已逐渐成为移动互联网中最具代表性的典型应用,然而由于移动互联网及其终端设备的独特性,传统流媒体协议在移动互联网中的应用在许多方面都受到不同程度的制约,于是APPLE公司提出了一种新的移动流媒体协议HLS(HTTP Live Streaming),允许内容提供者通过普通的WEB服务器向客户提供接近实时的流媒体服务。然而,使用普通的WEB服务器进行内容分发虽然降低了部署成本,但却因为频繁的I/O操作导致了严重的性能问题,并且平添了许多不必要的延迟。 针对上述问题,作者在研究HLS协议和VLC流媒体服务器框架的基础上,应用模块化的思想,设计并实现了HLS流媒体服务器流分割模块和虚拟文件系统模块,并将其整合进VLC流媒体服务器框架；然后又对VLC现有的HTTP服务器支撑模块进行了部分修改,最终由这三部分共同构成了功能相对完备的HLS流媒体服务器,使其在性能和延迟方面都全面优于传统架构；同时,借助于VLC强大的媒体接入和转码能力,解决了服务器对数据输入格式的限制,并使得服务器对VOD和Live数据流的处理流程得以统一。 首先,本文简要介绍了项目用到的关键技术,包括HLS协议和TS文件格式的相关内容。接着,给出了HLS服务器的整体设计方案,并按照数据处理流程对HLS流媒体服务器的整体功能进行模块划分,对内容分片模块,内容维护模块和内容分发模块都进行了详细的模块说明和功能设计。然后,对各个模块的必要性进行了分析,并给出了各个模块的详细设计与实现,以及模块内部程序工作序列图。最后,对HLS流媒体服务器实时流媒体转发功能进行了验证,给出了测试环境和测试目标,阐述了测试的详细流程。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.05
【图文】：
第二章HLS流媒体相关技术概述S传输基本原理流媒体传输协议最初是由APPLE公司针对其iPhone、iPod、iTouch和移动终端设备而设计的移动流媒体传输协议，后来在其桌面播放器ime中也得到了广泛应用。HLS流媒体传输协议允许内容提供者通过标准的务器向客户端提供接近实时的移动音视频流媒体服务，包括多媒体内容直播。HLS流媒体传输协议支持将同一节目编码为不同码率的多个替换流，客以根据具体的网络带宽的动态变化在这些不同码率的替换流之间自动进行切外，HLS流媒体传输协议还支持通过内容加密和用户认证等方式来达到对内权进行保护的目的。目前HLS流媒体传输协议己被提交成为IETF的et-Draft。一个典型的HLS流媒体系统由内容准备、内容分发和客户端软件组成ti]，如图2-1所示。内容准备 ： I
第二章HLS流媒体相关技术概述 ~流分割器(Stream Sepienter)负责将第一步中编码器输出的MPEG-2 TS流分割为一系列连续的、播放时间长度均等的小的TS切片文件(后缀名为.ts),并依次将其发送至内容分发组件中的标准HTTP服务器进行存储。与此同时，为了跟踪播放过程中多媒体文件的可用性和当前位置，流分割器还需要创建一个含有指向这些小的TS切片文件位置的索引文件，同样放置于标准的HTTP服务器之中。这个索引文件可以看作是一个连续媒体流中的播放列表的滑动窗口，每当流分割器生成一个新的小的TS切片文件时，这个索引文件的内容也将会被更新，这个时间最新的小的TS切片文件的URI(统一资源定位符)将会被加入到滑动窗口的末尾，时间信息最旧的小的TS切片文件的URI则被移出滑动窗口开头部分，这样索引文件中将始终包含最新的固定数量的N个小的TS切片文件分段，如图2-2所示。流分割器还可以对其生成的每个小TS切片文件进行加密，并生成相应的密锅文件，该密钥文件的处理方式同小的TS切片文件的处理方式一致，该密钢文件的URI将随同被加密的TS切片文件的URI —起被写入滑动窗口，而该密锅文件本身也将会被送至标准的HTTP服务器进行存放[3]。长,?为X的播放表滑动? 口
图2-4 HLS替换流索引示意图在移动互联网环境下，由于网络覆盖面的不同和信号强弱的变化，移动终端可断在不同的无线接入网络(例如3G，EDGE，GPRS和WiFi等)之间进行切换。此端可根据网络和带宽的变化情况随时切换到不同的替换流索引文件所指向的进行下载，从而自适应地为用户提供相应网络条件下接近最优的流媒体QoS上述替换流和二级替换流索引文件机制除了可以用于基于带宽波动的动态流切换外，还可以用于HLS流媒体服务器的故障保护。为此目的，首先在一台媒体服务器上按照正常流程生成一个媒体流或者多个替换流，以及对应的索件，然后再在另一台HLS流媒体服务器上生成一套并行的备份媒体流和索引文下来将指向备份流的索引加入到主索引文件之中，使得其中针对每个带宽值有一个主媒体流和一个备份媒体流[”。例如，假定主服务器和备份服务器分MAIN和SALVE,则主索引文件中的内容可能如下所示：EXTM3UEXT-X-STREAM-1NF: PROGRAM-1D=1, BANDWIDTH=300000ttp: // MAIN, example, com/low/index. ni3u8
本文编号：2789235
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.05
【图文】：
第二章HLS流媒体相关技术概述S传输基本原理流媒体传输协议最初是由APPLE公司针对其iPhone、iPod、iTouch和移动终端设备而设计的移动流媒体传输协议，后来在其桌面播放器ime中也得到了广泛应用。HLS流媒体传输协议允许内容提供者通过标准的务器向客户端提供接近实时的移动音视频流媒体服务，包括多媒体内容直播。HLS流媒体传输协议支持将同一节目编码为不同码率的多个替换流，客以根据具体的网络带宽的动态变化在这些不同码率的替换流之间自动进行切外，HLS流媒体传输协议还支持通过内容加密和用户认证等方式来达到对内权进行保护的目的。目前HLS流媒体传输协议己被提交成为IETF的et-Draft。一个典型的HLS流媒体系统由内容准备、内容分发和客户端软件组成ti]，如图2-1所示。内容准备 ： I
第二章HLS流媒体相关技术概述 ~流分割器(Stream Sepienter)负责将第一步中编码器输出的MPEG-2 TS流分割为一系列连续的、播放时间长度均等的小的TS切片文件(后缀名为.ts),并依次将其发送至内容分发组件中的标准HTTP服务器进行存储。与此同时，为了跟踪播放过程中多媒体文件的可用性和当前位置，流分割器还需要创建一个含有指向这些小的TS切片文件位置的索引文件，同样放置于标准的HTTP服务器之中。这个索引文件可以看作是一个连续媒体流中的播放列表的滑动窗口，每当流分割器生成一个新的小的TS切片文件时，这个索引文件的内容也将会被更新，这个时间最新的小的TS切片文件的URI(统一资源定位符)将会被加入到滑动窗口的末尾，时间信息最旧的小的TS切片文件的URI则被移出滑动窗口开头部分，这样索引文件中将始终包含最新的固定数量的N个小的TS切片文件分段，如图2-2所示。流分割器还可以对其生成的每个小TS切片文件进行加密，并生成相应的密锅文件，该密钥文件的处理方式同小的TS切片文件的处理方式一致，该密钢文件的URI将随同被加密的TS切片文件的URI —起被写入滑动窗口，而该密锅文件本身也将会被送至标准的HTTP服务器进行存放[3]。长,?为X的播放表滑动? 口
图2-4 HLS替换流索引示意图在移动互联网环境下，由于网络覆盖面的不同和信号强弱的变化，移动终端可断在不同的无线接入网络(例如3G，EDGE，GPRS和WiFi等)之间进行切换。此端可根据网络和带宽的变化情况随时切换到不同的替换流索引文件所指向的进行下载，从而自适应地为用户提供相应网络条件下接近最优的流媒体QoS上述替换流和二级替换流索引文件机制除了可以用于基于带宽波动的动态流切换外，还可以用于HLS流媒体服务器的故障保护。为此目的，首先在一台媒体服务器上按照正常流程生成一个媒体流或者多个替换流，以及对应的索件，然后再在另一台HLS流媒体服务器上生成一套并行的备份媒体流和索引文下来将指向备份流的索引加入到主索引文件之中，使得其中针对每个带宽值有一个主媒体流和一个备份媒体流[”。例如，假定主服务器和备份服务器分MAIN和SALVE,则主索引文件中的内容可能如下所示：EXTM3UEXT-X-STREAM-1NF: PROGRAM-1D=1, BANDWIDTH=300000ttp: // MAIN, example, com/low/index. ni3u8
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 霍龙社;甘震;;移动流媒体协议综述[J];信息通信技术;2010年04期
本文编号：2789235
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/ydhl/2789235.html
