侯峰

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，多媒體服務(wù)中應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)將成為今后發(fā)展的必然。但是由于多媒體云計(jì)算平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)的研究還存在著一些技術(shù)問題，導(dǎo)致多媒體云計(jì)算的普及應(yīng)用還存在著較大的現(xiàn)實(shí)差距。本文首先會(huì)對云計(jì)算技術(shù)和近年來新近涌出的各種新型媒體業(yè)務(wù)進(jìn)行簡要闡述，然后再分析多媒體云計(jì)算平臺(tái)存在的技術(shù)問題，并對一些關(guān)鍵問題提出一些建議，希望會(huì)對我國多媒體云計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)提供些許幫助。

關(guān)鍵詞：多媒體業(yè)務(wù)；云計(jì)算平臺(tái)研究

一、云計(jì)算出現(xiàn)的背景及其基本概念

1、云計(jì)算的發(fā)展

云計(jì)算是一種信息技術(shù)的新概念于2007年被提出，因?yàn)槠渚哂袠O大的創(chuàng)新性所以自其出現(xiàn)之日起就受到了廣大業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。云計(jì)算具有覆蓋范圍廣、概念牽扯大等特點(diǎn)，在現(xiàn)今的整個(gè)IT行業(yè)中，這都是無可比擬的。就云計(jì)算發(fā)展的具體動(dòng)向而言，在平臺(tái)和基礎(chǔ)架構(gòu)層面，包括Microsoft、Amazon、Google、Cisco、EMC、IBM、Oracle、Intel、阿里巴巴、中國移動(dòng)、華為、百度等，都先后發(fā)布了具有各自鮮明特色的云計(jì)算平臺(tái)產(chǎn)品與解決方案；在云技術(shù)的應(yīng)用層面，關(guān)于“云”的基礎(chǔ)設(shè)施正處于飛速發(fā)展之中，涌現(xiàn)出的新互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、服務(wù)與商業(yè)模式等也在積極地與云計(jì)算技術(shù)相融合，以期獲得更大的市場潛力，為用戶提供更細(xì)致貼心的服務(wù)?？偟膩砜?，云計(jì)算以其巨大的潛力無論在研究領(lǐng)域還是在應(yīng)用領(lǐng)域都受到了廣泛的追捧。

2、我國云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展

自云計(jì)算技術(shù)出現(xiàn)之日起就受到了我國企業(yè)與相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的重視，經(jīng)過不斷的研究與探索，現(xiàn)在我國國內(nèi)的云計(jì)算計(jì)算已經(jīng)取得了長足的發(fā)展。我國云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的規(guī)模在近幾年不斷的擴(kuò)大，目前，我國已經(jīng)有多家公司進(jìn)入了云計(jì)算領(lǐng)域，相應(yīng)的研究工作也做得十分充分，這些企業(yè)中既有以中國移動(dòng)為代表的傳統(tǒng)電信運(yùn)營商，也有以華為為代表的傳統(tǒng)電信設(shè)備商，還有以阿里巴巴和百度為代表的我國新型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和以金山、瑞星、奇虎360為代表的安全公司等。這些公司針對不同的業(yè)務(wù)層面，從不同角度對云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行研究，開發(fā)出了極具特色的產(chǎn)品。

3、云計(jì)算的概念

關(guān)于云計(jì)算定義眾說紛紜，目前，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）關(guān)于云計(jì)算的定義得到了最多的支持，其定義如下：云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件，服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。由此定義中可以看出云計(jì)算是一種具有可靠性高、大規(guī)模、按需服務(wù)、訪問迅速、費(fèi)用低廉、使用便捷的新型計(jì)算機(jī)技術(shù)。

二、新型多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展

隨著Web技術(shù)的不斷發(fā)展，Web2.0和Web3.0的興起，互聯(lián)網(wǎng)上的多媒體信息被廣大用戶所接受。與此同時(shí)的是眾多針對多媒體內(nèi)容的特定服務(wù)，例如，多媒體信息的共享、編輯、檢索、廣告等業(yè)務(wù)也在不斷興起。為了能夠給用戶提供更多的多媒體信息的相關(guān)服務(wù)，多媒體計(jì)算也越來越為人們所重視。下面，筆者就將對部分新型多媒體業(yè)務(wù)以及在多媒體業(yè)務(wù)中應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)的必要性進(jìn)行介紹。

1、地理位置信息服務(wù)

地理位置信息服務(wù)（Geographic Information Service，GIS）是在地理位置信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，地理信息系統(tǒng)經(jīng)過40年的發(fā)展，已經(jīng)得到了極其廣泛的應(yīng)用。并且隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，地理信息服務(wù)已經(jīng)被賦予了新的表現(xiàn)形式，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)終端實(shí)時(shí)的獲得位置信息并可接受特色推送，例如，可了解用戶所在地點(diǎn)的商店、餐廳、旅館等位置信息。由此可見如今的地理位置信息服務(wù)需要對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而且由于加入了用戶的個(gè)性化數(shù)據(jù)，并需要考慮社會(huì)網(wǎng)絡(luò)等多維信息，地理位置信息服務(wù)的后臺(tái)數(shù)據(jù)量已經(jīng)不僅僅只是原來簡單的坐標(biāo)和地名，所以，它的使用面和可擴(kuò)展性極高，云計(jì)算由于在理論上有著無限計(jì)算和存儲(chǔ)資源，將是十分合適的承載該服務(wù)的平臺(tái)[1]。

2、基于內(nèi)容的圖像檢索

基于內(nèi)容的圖像檢索（Content Based Image Retrieval，CBIR）指的是直接通過圖像內(nèi)容作為檢索的查詢條件來對圖像信息進(jìn)行查詢的技術(shù)。雖然目前CBIR技術(shù)的實(shí)現(xiàn)仍然存在著較大的問題，但是不能否認(rèn)的是不久的將來CBIR技術(shù)的應(yīng)用一定會(huì)取得重大進(jìn)展。那么如何在較短的時(shí)間內(nèi)完成查詢圖片與圖像庫中圖片的特征匹配，并在盡可能短的時(shí)間內(nèi)給用戶搜索結(jié)果就成為了一個(gè)問題，但云計(jì)算使這成為可能。

3、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）是目前眾多頂尖科研院所所研究的熱點(diǎn)之一，雖然它的大規(guī)模普及尚未進(jìn)行，但這也是遲早之事。AR也被稱為混合現(xiàn)實(shí)，指的是將虛擬信息應(yīng)用到真實(shí)世界，并將兩者疊加之后，使真實(shí)和虛擬的物體共同的展示在同一畫面或空間之中，它可以為用戶提供超出真實(shí)生活環(huán)境之外的更多信息，是目前研究的熱點(diǎn)。而云計(jì)算技術(shù)同樣可以為其提供數(shù)據(jù)處理方面的支持，使它可以被早日普及。

4、使用云計(jì)算部署多媒體業(yè)務(wù)的必要性

新型多媒體業(yè)務(wù)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，勢必會(huì)引起人們生活的巨大變革，而云計(jì)算技術(shù)則因?yàn)榕c其的高度契合性，勢必將會(huì)得到更多的關(guān)注，將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用在多媒體業(yè)務(wù)中將是十分必要的。

（1）多媒體業(yè)務(wù)的計(jì)算密集特征

首先，多媒體業(yè)務(wù)需要大量的計(jì)算資源，具有計(jì)算密集的特征。多媒體業(yè)務(wù)涉及著圖像、圖形、音視頻的計(jì)算，而且多媒體業(yè)務(wù)還對實(shí)時(shí)性有著較高要求，所以這就需要大量的計(jì)算資源，而云計(jì)算是與這一需求吻合的。

（2）Web技術(shù)的發(fā)展

隨著Web技術(shù)的發(fā)展，Web2.0和Web3.0得到了廣泛的使用，多媒體服務(wù)的使用用戶有了大規(guī)模的增長。并且由于Web理念的升級(jí)，特別是Web3.0中將整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)大的泛型數(shù)據(jù)庫的理念，使多媒體服務(wù)的用戶群體和數(shù)據(jù)量產(chǎn)生了巨大膨脹，這就需要云計(jì)算來對這些數(shù)據(jù)量進(jìn)行處理。

（3）移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使得多媒體服務(wù)得到了廣泛的異構(gòu)終端（特別是手機(jī)）的支持，此種趨勢之下，任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能享受到高質(zhì)量的服務(wù)，已經(jīng)成為了多媒體業(yè)務(wù)不斷發(fā)展的一個(gè)要求。而云計(jì)算強(qiáng)大的后端處理能力則使“瘦終端”等理念得到了完美執(zhí)行，因此云計(jì)算技術(shù)已經(jīng)成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必要要素。

三、云計(jì)算中部署多媒體業(yè)務(wù)面臨的問題

筆者對目前新型多媒體業(yè)務(wù)和主流云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行實(shí)際體驗(yàn)和分析后發(fā)現(xiàn)，目前，云計(jì)算在多媒體服務(wù)部署中還存在著較多的問題，但總的來說主要體現(xiàn)在性能和安全這兩方面。從性能方面來說，首先是基礎(chǔ)設(shè)施支持上的不足，現(xiàn)今的云計(jì)算產(chǎn)品大都關(guān)注CPU計(jì)算與存儲(chǔ)這兩個(gè)方面，但是由于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的地理位置與硬件所限（如沒有GPU），很多多媒體應(yīng)用的需求得不到滿足，甚至無法在數(shù)據(jù)中心上部署；異構(gòu)終端對云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)性能帶來的挑戰(zhàn)，現(xiàn)在的大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)都將目標(biāo)對準(zhǔn)了移動(dòng)終端，使得移動(dòng)終端上的多媒體應(yīng)用也對云計(jì)算平臺(tái)提出了新的要求；分級(jí)服務(wù)與用戶體驗(yàn)之間的矛盾，根據(jù)用戶等級(jí)提供分級(jí)服務(wù)，是云服務(wù)，也是多媒體應(yīng)用的特點(diǎn)，但是這卻與用戶體驗(yàn)存在著矛盾。從安全方面分析，則主要是現(xiàn)有的云計(jì)算平臺(tái)中還是缺乏針對保護(hù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)安全的技術(shù)，由于云計(jì)算與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在著很大的區(qū)別，所以針對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攻擊的應(yīng)對手段不適用于多媒體應(yīng)用之中。

四、多媒體云計(jì)算平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架設(shè)計(jì)

本節(jié)中筆者將結(jié)合傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對多媒體云計(jì)算平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1、多媒體云計(jì)算平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相關(guān)技術(shù)

（1）內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)CDN

CDN的工作原理是：接收用戶請求后，對用戶的就近性與檢驗(yàn)，然后以理論上最高效的方式向用戶傳遞內(nèi)容，此種分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的核心組件包括：內(nèi)容管理、負(fù)載均衡、分布式存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)請求響應(yīng)等。

（2）分布式散列表DHT

DHT最初是被應(yīng)用于研究P2P文件系統(tǒng)的一種技術(shù)，在它的基本系統(tǒng)中每個(gè)文件都與一個(gè)關(guān)鍵值所對應(yīng)（用哈希算法計(jì)算的K值），而且每個(gè)文件也會(huì)根據(jù)其關(guān)鍵值在網(wǎng)絡(luò)中選擇與該值更加相似的節(jié)點(diǎn)集合進(jìn)行保存，在獲取文件時(shí)，將查詢請求消息提交到DHT網(wǎng)絡(luò)中，消息不斷地逐層轉(zhuǎn)發(fā)，接近并最終到達(dá)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)K值的節(jié)點(diǎn)，由該節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳回。

（3）緩存技術(shù)

多媒體業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展導(dǎo)致傳統(tǒng)web中的緩存策略已經(jīng)不再適用，需要采用不同的緩存策略，例如，可采取主動(dòng)緩存的策略。要針對不同業(yè)務(wù)對緩存進(jìn)度進(jìn)行調(diào)控，對緩存資源進(jìn)行合理分配。

2、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

筆者設(shè)計(jì)的是一種無中心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比能夠有效解決網(wǎng)絡(luò)中的單點(diǎn)失效問題。在新設(shè)計(jì)的云計(jì)算平臺(tái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的原始內(nèi)容服務(wù)器和分發(fā)服務(wù)器被在網(wǎng)絡(luò)中位于不同位置的子云（是指同一地理位置區(qū)域的服務(wù)器群）所取代。此種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有效的解決單點(diǎn)失效問題，并且由于服務(wù)的部署、發(fā)布、管理都是無中心的，若某個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，可以用它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行替換，所以這也可有效解決內(nèi)容發(fā)布的延時(shí)問題。

3、代理緩存框架

代理服務(wù)器的一項(xiàng)重要功能就是緩存，通過對用戶經(jīng)常訪問的資源進(jìn)行緩沖，可以極大的提高用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)的速度，避免用戶時(shí)間的浪費(fèi)。代理緩存框架設(shè)計(jì)的主要思想是，在常規(guī)緩存策略的基礎(chǔ)上，通過智能感知具體的服務(wù)內(nèi)容對服務(wù)效果進(jìn)行有針對性的選擇，以此來改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量。

五、流量控制的定義及功能

當(dāng)前多媒體云計(jì)算平臺(tái)流量控制技術(shù)存在著諸多不足，為此筆者結(jié)合相關(guān)資料在此提倡一種基于結(jié)構(gòu)的流水線模式，該模式消除了鎖結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)了并行化運(yùn)行，從而提高了HTB算法的性能。其基本思路是將入隊(duì)與出隊(duì)分別安置到多核處理器的不同核心上，并按照流水線模式運(yùn)行，由此實(shí)現(xiàn)HTB任務(wù)入隊(duì)與出隊(duì)的并行化分解。例如在enque和deque的雙核處理器中，雙核之間分別完成入隊(duì)和出隊(duì)操作并使用無鎖FIFO結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行連接。這表明無鎖FIFO是連接enque和deque的橋梁。采用該結(jié)構(gòu)后，F(xiàn)IFO結(jié)構(gòu)對所有節(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)包隊(duì)列進(jìn)行了取代。而且由于無鎖FIFO隊(duì)列不需要進(jìn)行加、解鎖的操作，所以在訪問它們所有的CPU的時(shí)間將會(huì)大大縮減，突破傳統(tǒng)HTB中的有鎖化與并行化的兩個(gè)限制。實(shí)驗(yàn)顯示，此算法在處理能力與平穩(wěn)性方面的優(yōu)勢突出，極大的提升了流量控制的處理能力[2]。

包括計(jì)算機(jī)技術(shù)在內(nèi)的科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大大豐富便利了人們的生活，也為社會(huì)發(fā)展帶來了活力?；谠朴?jì)算的多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，極大的改變了人們的生活方式，可以預(yù)見將來一定會(huì)有更多的多媒體業(yè)務(wù)將與云計(jì)算技術(shù)相融合，相關(guān)工作者，一定要認(rèn)清到這種趨勢，開拓進(jìn)取，爭取為我國多媒體云計(jì)算平臺(tái)事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份力量。（作者單位：河南財(cái)政稅務(wù)高等?？茖W(xué)校）

參考文獻(xiàn)：

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