一個基于操作系統(tǒng)的分布式多媒體系統(tǒng)的架構前言分布式多媒體應用程序引入了新的在所有系統(tǒng)設計挑戰(zhàn)水平從網絡協(xié)議和操作系統(tǒng)應用程序支持平臺。本文描述了一種面向對象的體系結構整合網絡服務和操作系統(tǒng)支持分布式多媒體系統(tǒng)。體系結構,稱為動態(tài)對象體系結構(DOA),是基于開放的分布式處理(ODP)、國際標準在分布式系統(tǒng)和客戶機-服務器體系結構。DOA利用面向對象的技術來滿足需求分布式多媒體系統(tǒng)如連續(xù)媒體,自然同步、動態(tài)的質量服務(QoS)和組通信。架構還提供了一個路徑使用成熟的行業(yè)標準開發(fā)新的應用程序,同時保留舊應用程序的兼容性。1介紹分布式多媒體應用程序引入了新的在所有系統(tǒng)設計挑戰(zhàn)水平從網絡協(xié)議和操作系統(tǒng)應用程序支持平臺。早期的多媒體系統(tǒng)(彩信)提供了一個硬件前端支持傳輸和表示不同的媒體類型這樣的作為視頻和音頻。然而,現在認識到這是不夠的,一個類的應用程序這需要直接訪問連續(xù)媒體數據類型的存在。它一直是公認的操作系統(tǒng)是需要促進多媒體應用程序,此外,它也被認出這微內核,用戶級線程和分裂水平調度都扮演著重要角色,在支持連續(xù)媒體。小研究,但是,完成了在網絡操作系統(tǒng)集成服務功能來支持分布式多媒體系統(tǒng)(DMS)。這一集成的主要目標是保持透明度之間的網絡通信協(xié)議和應用程序從而允許程序員使用熟悉的概念而調用遠程操作。彩信有一定的特點,現有的支持傳統(tǒng)的系統(tǒng)在技術上是無法解決的。這些包括連續(xù)媒體、自然同步,動態(tài)服務質量(QoS)和組通信2。例如,由于連續(xù)性質的多媒體數據、緩存不能被有效地用于提高數據訪問速率彩信。此外,這個連續(xù)的數據的特性使靜態(tài)語義的傳統(tǒng)的遙控器過程調用(RPC)在彩信不合適。盡管并行I/O技術已經有效地用于提高I/O速率在傳統(tǒng)的系統(tǒng)同步延遲需求的多媒體應用介紹另一個維度的問題。具體來說,套實時演示設備在多媒體系統(tǒng)必須綁在一起所以,他們消耗的數據在固定比率甚至當他們的輸入數據來源于不同的來源。雖然數據傳輸在傳統(tǒng)的應用程序強調只有數據的可靠性,同步延遲需求的多媒體系統(tǒng)需要的數據傳動不僅是可靠的,但也不太敏感。OS1的參考模型和協(xié)議還展示某些局性多媒體應用。特別是,在傳統(tǒng)的應用程序的值QoS參數是靜態(tài)的生命周期中一個連接。然而,在多媒體應用,它是可取的可以重新磋商QoS參數的值在運行時(1)。這是不可能的當前OS1協(xié)議。此外,點對點OS1參考模型的特點也讓它不適合組通信15。集團溝通一個典型的多媒體應用,是典型的是多媒體會議。分布式多媒體環(huán)境通常會是異構的,由許多不同的工作站各組件由一個或多個類型的網絡。這個固有的非均質性,它是重要的是DMS是開放的。方式的擔保需要互聯(lián)互通、互操作性和可移植性。盡管客戶端-服務器的分布式系統(tǒng)支持一個級別的互操作性,經驗這樣的系統(tǒng)一直主要由當地區(qū)域網絡(lan)。基本的客戶機-服務器模型不太可能提供完整的解決方案DMSs。因為遷移的復雜性從本地嗎分布式系統(tǒng)更多的全球系統(tǒng)9。這個面向對象的方法在解決了希望這種復雜性。因此,我們采用標準化工作開放分布式處理(ODP)的IS0和使用封裝和繼承的財產面向對象來提高互操作性。在本文中,我們發(fā)展動態(tài)對象體系結構(DOA)作為一個架構整合網絡服務與操作系統(tǒng)。這種架構基于開放的分布式處理(ODP),國際標準分布式系統(tǒng)和客戶機-服務器體系結構。利用面向對象的DOA技術解決新的需求分布式多媒體系統(tǒng)如連續(xù)媒體,自然同步、動態(tài)QoS和組通信。體系結構還提供了一個路徑,建立良好的行業(yè)標準可以用來開發(fā)新的應用程序方便嗎與舊應用程序的兼容性。本文的其余部分組織如下。第二節(jié)調查相關工作在這個區(qū)域。第三節(jié)提出了一個簡單的概述OSI和ODP標準。第四節(jié)給出我們的動態(tài)對象體系結構(DOA)基于ODP和參考模型面向對象技術。第五部分論述了實現DOA的關鍵組件。我們“得出摘要在第六節(jié)簡要注意正在進行的工作。2相關工作在這一節(jié)中,我們回顧一些以前的工作在這區(qū)域。研究在操作系統(tǒng)支持多媒體應用迄今落入兩大類別。在第一個類別,努力執(zhí)導主要是在構建定制軟件運行在專門的硬件支持多媒體應用程序。典型的努力在這個方向包括潘多拉系統(tǒng)5,飛馬座項目6和IBM BeiTS系統(tǒng)11 4。在第二個類別,現有的操作系統(tǒng)修改為包括支持多媒體應用程序。例子包括IJNIX工作調度器8SVR4,擴展到合唱微核3和線程實現在藝術操作系統(tǒng)的線程中執(zhí)行系統(tǒng)伊利諾伊州。潘多拉5,一個實驗系統(tǒng)網絡多媒體應用程序,使用一個子系統(tǒng)來處理多媒體外圍設備。它使用transputers,奧卡姆相關代碼來實現時間至關重要函數。流實現基于獨立的數據段包含信息交付、同步和錯誤恢復。緩沖區(qū)分配方案允許運輸音頻和視頻格式的數據。這是通過使用兩個專業(yè)類型的緩沖區(qū):解耦的緩沖區(qū)進程之間或硬件單元,不同步運行,使流和追回緩沖區(qū)隨著抖動是本地時鐘同步。在飛馬座項目6,試圖設計和實現一個通用的操作系統(tǒng)支持分布式多媒體應用。主要目標之一是該項目的促進用戶級的多媒體交互式處理數據同時維護所有的理想的屬性的一個分布式系統(tǒng)如資源共享、數據共享、安全性和容錯。飛馬座使用一個共享地址空間為當地組相互信任的機器,分享相同的數據表示。對象存儲我的定制來有效管理的持久化對象和多媒體數據和文件系統(tǒng)是日志結構。IBM已經開發(fā)了一種新一代的端到端通信系統(tǒng)稱為HeiTS4。HeiTS是設計用于處理高速數據應用程序以及多媒體應用程序在IBM s小系統(tǒng)線(PS / 2在OS / 2和RlSC系統(tǒng)/6000年在AIX)。兩個有許多吸引人的特性在HeiTS是滿足實時要求和高效的數據處理能力。HeiTS使用線程來處理視聽數據流與實時需求。一個資源管理系統(tǒng)在HeiTS實施支持這個嗎種調度。它允許最大的努力和保證連接,和提供調度程序的必要的信息實時調度。與尊重高效的數據處理、高性能緩沖區(qū)管理系統(tǒng)已經實現了它支持的數據分段和重組單位、鏈接和鎖定的緩沖區(qū)。凈效應這些特性是降低費用和減少許多不必要的數據系統(tǒng)中運動。HeiTS還實現了較低的四層OS1的參考模型,允許多播的網絡層、多路復用的數據鏈路層,分割,端到端流控制。在8一個方法使用現有的操作系統(tǒng)加工連續(xù)媒體數據是提供。結果表明,現有的調度器在UNIX SVR4中當處理連續(xù)的媒體應用程序是不能接受的。一個新的調度類SVR4在性能上提供了顯著的提升，超過現有的UNIX SVR4的調度和分析。一個微內核基礎的方法來處理需求的持續(xù)媒體也被提議3。具體來說,在3,它擴展了合唱微內核體系結構支持端到端質量服務(QoS)的建議。關鍵的概念處理代表QoS控制通信用戶級線程之間可能存在的不同機器上, 分割級的調度架構和一個進程基礎水平調度架構傳輸協(xié)議。用戶級線程的一個實現的ARTS操作系統(tǒng)討論了11。對兩個典型的線程周期和非周期線程進行了描述。周期性線程,被定義為開始時間，期間,期限和最差情況下的執(zhí)行時間,而非周期性線程被定義為最后期限,最糟糕的情況執(zhí)行時間和最壞情況間隔時間。ARTS支持分裂級別用戶調度方案解決用戶級線程調度管理水平在一個高級別調度器需要一個全局視圖在所有過程中。一個期限處理程序也可以被定義在一個線程-線程基礎來解決服務質量退化的問題。這些作品證明使用微內核，用戶級線程和分裂級調度方案在支持連續(xù)媒體時扮演著重要角色。然而,大量的工作是必需的操作系統(tǒng)的功能整合與網絡服務。其他相關工作在DMS一直在該地區(qū)的通信和網絡12。在端系統(tǒng)架構,工作在10,7,17是太摘要代表一個實際的端系統(tǒng)。此外,假設基本ISO / OSI模型,而不是建議的擴展,這些不同的研究工作被限制在自己的能力,以滿足新的嗎DMS的要求。3 OS1和ODP標準在我們開始討論DOA架構時,首先,讓我們來回顧OS1和ODP標準。這個IS0 OS1提供了一個框架來溝通協(xié)議16。它組織協(xié)議為七層并指定每一層的功能和用戶程序運行在應用程序層。盡管一個關于OSI-RM的詳細描述超出了本文的范圍(見16,13),我們簡要地強調每一層的目的在模型中。第一層或物理層，隱藏的本質物理媒體從數據鏈路層最大化更高的層協(xié)議的可移植性。第二層或數據鏈路層，負責錯誤免費數據傳輸數據鏈接。第三層或網絡層,提供互連服務。它提供了透明度在網絡的拓撲結構為好作為透明性傳輸媒體使用每個子網絡組成的網絡。第四層或傳輸層,負責可靠地移動數據從一個端系統(tǒng)到另一個端系統(tǒng)。而提供的端到端服務運輸層處理數據傳輸結束之間系統(tǒng),這三個最高的層(會話、表示和應用程序)提供一個決定的服務。第五層或會話層主，主要負責協(xié)調功能。而第六層或表示層，負責表示函數。第七層或應用程序層，提供了休息通信的功能可能是特定的到一個類或者通用的應用程序。正如已經提到的,這個標準來實現包括溝通和非溝通標準。ODP是非溝通演變標準地址分布處理在一個開放的系統(tǒng)環(huán)境。ODP是共同努力的成果,IS0和國際電報電話咨詢委員會來制定統(tǒng)一標準跨多個系統(tǒng)和組件。最初的目標ODP是一個參考模型來集成一個廣泛的未來的ODP標準分布式系統(tǒng)和保持一致性這樣的系統(tǒng),盡管異質性在硬件、操作系統(tǒng)、網絡、編程語言、數據庫和管理當局9。ODP參考模型(ODP-RM)14服務分布式處理模型方面的功能組件,識別的抽象級別的服務可以被描述,分類組件之間的界限,識別通用函數由分布式系統(tǒng),顯示模型的元素可以組合實現ODP。ODP標準列出了七個不同的方面ODP的系統(tǒng)。每一個方面是一個邏輯分組功能性需求的分布式系統(tǒng)。這七個方面是存儲、過程、用戶訪問、分離、鑒定、管理和安全。每一個方面可以從五個不同的方法。這五個觀點是企業(yè)、信息、計算、工程和技術的觀點9。每個觀點導致了一個表示或者一個抽象的系統(tǒng)的一個方面強調一個特定的問題。企業(yè)視點是關心社會,管理,金融和法律政策問題,限制人類和機器的角色的分布式系統(tǒng)和它的環(huán)境。信息的觀點集中于信息建模和流,再加上結構和信息處理約束。計算的觀點關注結構應用程序組件和數據的交換和控制在他們中間。工程的觀點與機制,提供分布幻燈片到應用程序組件。這個技術視角的觀點關注的限制通過技術和組件從哪個分布式系統(tǒng)被構建。我們的目標是整合網絡服務操作系統(tǒng)支持分布式多媒體58系統(tǒng)。最重要的要求是透明度。此外,我們關心的是互操作性和可移植性的觀點對操作系統(tǒng)支持系統(tǒng)相關的結束,而不是通信相關。鑒于這些需求和一些OS1模型的缺陷與尊重多媒體應用程序(請參見l),我們采用ODP作為適當的模型來解決這些問題。4動態(tài)對象架構在這一節(jié)中,我們描述了動態(tài)對象體系結構(DOA)和顯示它的關系參考模型打開的分布式處理(RM-ODP)。DOA是一個分層架構的為集成網絡服務與操作系統(tǒng)為了支持DMS。它支持機制,隱藏底層系統(tǒng)的異構性從用戶和應用程序。這些機制不僅解決這些在網絡服務一般問題作為訪問,位置,遷移,同時發(fā)生,失敗,和透明度,但還支持多媒體應用的特點,如連續(xù)媒體、自然同步,動態(tài)QoS和組通信。這個最基本的架構概念,我們使用是動態(tài)對象的概念。動態(tài)對象利用面向對象技術和提供網絡服務與動態(tài)功能和語義來滿足新的需求的DMS。構造的DOA完全根據ODP系統(tǒng)的總體架構。因為ODP是一個國際標準在分布式系統(tǒng),DOA基于ODP適當的反映分布式應用程序的性質和維護跨系統(tǒng)的一致性,盡管異質性在硬件、操作系統(tǒng)、網絡編程語言、數據庫和管理當局。因此,集成了分布、互操作性DOA和可移植性,并提供一個開放的基礎設施對于DMS。包括四個對象的DOA Xayc rs作為圖2所示。這些都是：計算對象,工程對象,透明度對象和細胞核對象層。4.1計算對象層計算對象層指定計算結構和聲明的屬性對象之間的交互。它聚焦于結構對應用程序組件和交流數據和控制在他們中間。這是一個典型的應用程序平臺基于客戶機/服務器模型。計算對象層包括客戶機和對象的實體。一個客戶端是一個實體,希望調用一個操作在一個目標對象的實體。一個對象是一種可識別的封裝的實體提供一個或嗎Computauonal維e lComputauonalObjecls計算對象層Engmeenng模型核對象打開分布式處理的參考模型。在左邊顯示動態(tài)對象體系結構(DOA)和th。e的權利是對應的參考模型的分布式處理的開放(RM - ODP)。更多的服務,客戶端可以請求。一個cllient可以識別對象,并知道服務的對象可以提供,但不能訪問內部一個對象的結構。一個對象可以創(chuàng)建和摧毀了由于執(zhí)行對象請求。對于舉個例子,在一個多媒體會議上,當一個人加入會議,一個對象實體被創(chuàng)建。當人退出會議,cortesponding對象實體被摧毀。4.2工程對象層工程對象1 a。你關注的機制確保實現應用程序的性能組件的結構中界定的計算對象層。在工程對象層,組件的客戶端實體包括動態(tài)對象接口(DOI),該接口庫(IR)和接口定義語言(IDL),雖然組件的一個對象實體包括IDL和對象適配器(OA)。4.2.1動態(tài)接口（DOI）一個客戶端程序使用DOI到名稱請求的目標對象并調用對象上的溝通支持(OCS)服務,以添加所需的參數請求。當一個客戶端程序調用一個操作在一個對象, 相應的DOI被稱為目標對象。這個DOI負責組織所需的信息來執(zhí)行操作在呼吁一個傳輸機制,如RPC,套接字來說,中華語文研習所,或NetBIOS、交付請求到目標對象來執(zhí)行。在傳統(tǒng)的電話,每個DOI對象對應一個特定的操作在一個特定的目標。我們把它叫做靜態(tài)調用接口。由于多媒體動態(tài)需求溝通、靜態(tài)cad界面是裝備不良動態(tài)對象接口(DOI)59處理多媒體通信。例如,在一個多媒體會議,要求系統(tǒng)資源是動態(tài)的。這可能導致的成員加入或離開一個會議在會話。一個結果可能是,服務質量(QoS)協(xié)商會議開始的時候不再是適當的。因此,一個需要重新磋商&OS的。傳統(tǒng)上,這將由終止當前會話和啟動一個完全新會話。這種技術顯然是不合適的,因此,需要能夠動態(tài)地重新談判獲取QoS的方式,是透明的當事人在正在進行的會議。也有其他動機動態(tài)接口在多媒體應用程序。比如,考慮一個典型的getvideo()函數和一個靜態(tài)接口這將檢索一個視頻節(jié)目點播。兩主要問題與這種類型的靜態(tài)接口是:1大量的視頻數據將被轉移到客戶端在一次飽和網絡。2之間的同步和媒體內一個動態(tài)接口將解決這些問題。在我們的DOA,DO1用于實現動態(tài)接口。它的主要功能是兩個褶皺:1接口重建:客戶端調用重構以滿足動態(tài)語義。例如,GetVideo的是,通常情況下,添加所需的限制媒體同步。這個過程對客戶機隱藏起來。一旦它構造新請求,OCS提供它一個對象適配器之前,解析請求安排其執(zhí)行。2接口繼承:這是用于傳統(tǒng)數據通信接口和固定多媒體應用程序接口。通常,接口對于數據通信可以是靜態(tài)的。因此,如果我們對所有接口調用動態(tài)調用的效率接口將會降低,因為一個動態(tài)調用的開銷顯然比一個靜態(tài)調用。換句話說,它是可取的使動態(tài)調用只在需要的地方。我們使用接口繼承直接利用現有的接口而不是重建的請求對象的實體。另一方面,我們也可以節(jié)省一些呼吁多媒體通信的接口庫從而提高系統(tǒng)效率。這是通過使用繼承在當前的接口而不是構建一個新的接口。4.2.2接口存儲庫接口庫支持DO1通過存儲對象代表IDL信息以一種使用在運行時。在收到一個應用程序的請求,一個客戶端通常質問該接口存儲庫這個DO1確定接口能夠滿足請求。如果需要,客戶端可以使用動態(tài)調用接口原語構建論點一個請求的列表選中的目標對象。一旦它構造請求,通信支持把它交付給一個對象適配器,解析請求之前安排其執(zhí)行。這個客戶機可以調用接口庫直接和決定滿足要求的接口。然后它使用DO1原語構建請求。第4.2.3接口定義語言(IDL)IDL描述了操作和相關的屬性一個對象接口的其他方面該系統(tǒng)可以理解。IDL也成為可能翻譯的資源所提供的功能面向對象的接口。事實上,它是用來定義DO1和提供信息,現有的編程語言不提供。從IDL,DO1和對象適配器可以自動生成通過一個IDL編譯器。IDL是來自c+和添加額外的信息包括方向在哪些參數旅行,鑒別器和如此對。4.2.4對象適配器分布式多媒體系統(tǒng)成為可能這個合成的現有對象存在整個系統(tǒng)。這些對象實體可以有不同的建筑。對象適配器提供了對象交流平臺,為便攜式對象實現。對象適配器具有雙重目的。首先,他們提供主要的接口,通過該對象實現調用對象通信支持服務。其次,他們增加了基本的對象通信支持模型通過實現支持對于富裕對象