1、流媒體性能參數(shù)測(cè)試與分析目前，現(xiàn)有網(wǎng)上的流媒體業(yè)務(wù)大都采用CDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以提高質(zhì)量，但隨著流媒體點(diǎn)播用戶數(shù)量的迅猛增長(zhǎng)，用戶端在使用流媒體服務(wù)時(shí)，尤其是在忙時(shí)段，黑屏、馬賽克、圖像停格、緩沖等現(xiàn)象仍然時(shí)有發(fā) 生，大大影響了流媒體的服務(wù)質(zhì)量。本文從客戶端、服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等方面對(duì)流媒體系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和探索，以對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)開(kāi) 展流媒體業(yè)務(wù)提供技術(shù)參考。一、流媒體簡(jiǎn)介流媒體即Streaming Media，是指視頻、聲音和數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議作為連續(xù)實(shí)時(shí)流從源端同時(shí)向目的 地傳輸，在目的地接收到一定緩存數(shù)據(jù)后就可以立即播放出來(lái)的多媒體應(yīng)用。流媒體有以下特點(diǎn)：1 體在分組網(wǎng)絡(luò)上傳輸，傳輸和播放可以

2、同時(shí)進(jìn)行，所以“流媒體”又叫做Continuous Media ；2 于時(shí)間的，在同步、最小延時(shí)、等時(shí)性方面有嚴(yán)格要求，所以又叫做Time-based Media ；3 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)和處理器資源有伸縮性：編碼分層、平滑降速等； 所以流媒體系統(tǒng)對(duì)用戶的客戶端系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器均提出了較高要求，本文即從這三個(gè)角度對(duì) 流媒體業(yè)務(wù)做一些測(cè)試。二、測(cè)試環(huán)境和內(nèi)容實(shí)驗(yàn)室流媒體系統(tǒng)由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)(交換機(jī))和客戶端三部分組成，本文中采用了微軟Media Server作為流媒體服務(wù)器，整個(gè)測(cè)試環(huán)境配置如下所示：1. 流媒體服務(wù)器，配置是l 處理器： 2*XEON 1.8G ， 512K 二級(jí)緩存；l 內(nèi)存： 2

3、56M*8DDR， 266MHz；l 磁盤(pán)： 10000轉(zhuǎn) SCSI ； 36G*9 做 RAID0l網(wǎng)絡(luò)：外插INTEL PR01000千兆網(wǎng)卡2. 網(wǎng)絡(luò)損傷儀：IPWAVE，兩塊網(wǎng)卡，機(jī)器配置是 PIII1.6GHz 的 CPU，256M內(nèi)存、16M顯存，系統(tǒng)是 Win98。3. 掛接在損傷儀上的客戶端2；直接掛接在交換機(jī)上的客戶端1、 3、 4；4. 測(cè)試內(nèi)容(1) 機(jī)器配置測(cè)試：網(wǎng)絡(luò)損傷儀不開(kāi)啟，更換客戶端 1、 3、 4機(jī)器，查看所有客戶端點(diǎn)播是否正常，并 記錄相應(yīng)的點(diǎn)播效果、點(diǎn)播數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。(2) 服務(wù)器壓力測(cè)試：網(wǎng)絡(luò)損傷儀不開(kāi)啟，增加高性能客戶端，啟動(dòng)模擬客戶端測(cè)試軟件測(cè)試服務(wù)

4、器， 并記錄相應(yīng)的點(diǎn)播效果、點(diǎn)播數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。(3) 流媒體網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)試：網(wǎng)絡(luò)損傷儀開(kāi)啟后，設(shè)置不同損傷方式，查看所有客戶端點(diǎn)播是否正常，并 記錄相應(yīng)的點(diǎn)播效果、點(diǎn)播數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。四、測(cè)試結(jié)果1. 機(jī)器配置測(cè)試結(jié)果經(jīng)過(guò)測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)同樣的片源、同樣的網(wǎng)絡(luò)效果，不同性能的機(jī)器點(diǎn)播效果有所不同，根據(jù)表1中對(duì)750K片源(448*336,25幀)的測(cè)試結(jié)果，我們得出機(jī)器的最低配置為：CPU: PII233,內(nèi)存：32M,操作系統(tǒng)：WIN98,WINME,WIN2K另外，我們發(fā)現(xiàn)在客戶端配置比較高的情況下，正常屏幕和全屏的圖像質(zhì)量差別不大，但是在其機(jī)器 配置不高的情況下，全屏的圖像質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)圖像不流暢

5、但聲音流暢的現(xiàn)象。而筆記本電腦的處理能力和圖 像解析能力較弱，不適合做測(cè)試終端。表1機(jī)器配置測(cè)試表格機(jī)器配置操作系統(tǒng) WIN98 WINMECPUP 166,內(nèi)存：32MMedia payer7.1, IE5.0,顯示為 800*600,16 位，顯卡： S3 64V2/2M 有停頓 稍有停頓，可接受 CPU: PII233, 內(nèi)存： 32M Media payer7.1,IE5.0, 顯示為 800*600,24 位，顯卡： SIS6326 4M 流暢 流暢 CPU:PII400, 內(nèi)存： 32MMedia payer7.1,IE5.0, 顯示為 800*600,24 位，顯卡： SIS63

6、26 4M 流暢 流暢注：配置較低的客戶端自動(dòng)會(huì)選擇 TCP連接，配置較高的客戶端自動(dòng)會(huì)選擇UDP的連接。2. 服務(wù)器端壓力測(cè)試服務(wù)器測(cè)試需要具有相當(dāng)數(shù)量的客戶端對(duì)測(cè)試服務(wù)器施加壓力，才能獲得服務(wù)器 的實(shí)際性能，因此以下是我們參照了一些服務(wù)器測(cè)試報(bào)告中測(cè)試結(jié)果和測(cè)試資料得到的結(jié)論，以供參考。服務(wù)器壓力測(cè)試的目標(biāo)是測(cè)試服務(wù)器在大并發(fā)流情況下的性能狀況。為了使有限的物理客戶端能支持 更多的并發(fā)流，測(cè)試程序采用 WINDOWS Media Load Simulator 來(lái)模擬客戶端，只是從服務(wù)器收數(shù)據(jù)而不播 放，這樣在測(cè)試時(shí)，每臺(tái)機(jī)器都是連上 40-50 模擬測(cè)試程序客戶端后，再用真實(shí)的播放器檢察播

7、放效果。 在服務(wù)器高負(fù)荷情況下有圖像出現(xiàn)馬賽克、影像的重疊、播放不連續(xù)、黑屏(即不能連接上服務(wù)器)等現(xiàn) 象。根據(jù)服務(wù)器壓力測(cè)試數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論。(1) 磁盤(pán)子系統(tǒng)瓶頸就服務(wù)器的配置，可以負(fù)載495個(gè)300Kps的用戶并發(fā)訪問(wèn)不同的文件。此時(shí)設(shè)定內(nèi)存每次從磁盤(pán)讀取 256K 的數(shù)據(jù)。可以負(fù)載 430 個(gè) 300Kps 的用戶并發(fā)訪問(wèn)不同的文件。此時(shí)設(shè)定內(nèi)存每 次從磁盤(pán)讀取 512K 的數(shù)據(jù)，此時(shí)因?yàn)閮?nèi)存與磁盤(pán)之間進(jìn)行頻繁的數(shù)據(jù)交換，使磁盤(pán)子系統(tǒng)成為系統(tǒng)瓶頸。結(jié)論：內(nèi)存每次從磁盤(pán)讀取數(shù)據(jù)的大小(256K512K1M )與要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小(300K)越接近越好，這樣不僅可以節(jié)約內(nèi)存值，也可以減輕磁

8、盤(pán)的負(fù)載。(2) 內(nèi)存瓶頸就服務(wù)器的配置，可以負(fù)載 350 個(gè) 534Kps 的并發(fā)用戶訪問(wèn)不同的文件，此時(shí)設(shè)定內(nèi)存每 次從磁盤(pán)讀取512K的數(shù)據(jù)，圖像依然保持連續(xù)，服務(wù)器資源中內(nèi)存被消耗光，成為系統(tǒng)瓶頸。當(dāng)用戶數(shù)為 354 時(shí)，圖像開(kāi)始不連續(xù)。(3) 網(wǎng)卡瓶頸當(dāng)將網(wǎng)卡換成 100M網(wǎng)卡時(shí)，發(fā)現(xiàn)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)帶寬長(zhǎng)期保存在85%90時(shí)，流媒體會(huì)產(chǎn)生丟幀和緩沖的現(xiàn)象；(4) 處理器CPU瓶頸在本服務(wù)器的情況下，當(dāng)處理器占用70%上時(shí)圖像仍然連續(xù)播放，沒(méi)有影響。但現(xiàn)網(wǎng)上CDN平臺(tái)采用的是 Cache設(shè)備，其CPU處理能力仍然可能成為瓶頸。3. 流媒體網(wǎng)絡(luò)QoS參數(shù)測(cè)試 經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)丟包率和時(shí)延與片源

9、的碼率有密切關(guān)系，不同碼率的片源出現(xiàn)的現(xiàn)象是不同的，所以我們分低速率和高速率的片源分別做一描述；另外，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)的參數(shù)后，視頻點(diǎn)播軟件的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì) 顯示出丟包率的上升。客戶端設(shè)置的緩沖區(qū)(Buffer )也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生影響，一般的，客戶端設(shè)置515秒的 Buffer 以起到減輕抖動(dòng)的影響、 通過(guò)重傳進(jìn)行錯(cuò)誤恢復(fù)、 容錯(cuò)以及對(duì)吞吐量發(fā)生波動(dòng)時(shí)起平滑的作 用等等，但是設(shè)置緩沖區(qū)也增加了初始延遲。表2 丟包率測(cè)試表格丟包率 現(xiàn)象 低碼率的場(chǎng)景、 電影和球賽的片源 高碼率的場(chǎng)景、 電影和球賽的片 源丟包率為10%時(shí)的現(xiàn)象 聲音的停頓、圖像的停格、馬塞克：點(diǎn)播1M以下的片源可以播放，但出現(xiàn)了圖像停

10、止，聲音流暢的現(xiàn)象；其中對(duì)400M-350M-160 M智能流的點(diǎn)播也出現(xiàn)聲音的停頓、圖像的停格，馬塞克等現(xiàn)象。另外一點(diǎn)，當(dāng)把緩沖加到60S時(shí)，效果有所改觀，但仍不理想。“緩沖”：點(diǎn)播1.2M、1.5M、2M的片源均無(wú)法播放， 服務(wù)器已經(jīng)連接， 但一直停留在“緩沖”狀態(tài)； 圖像聲音不流暢； 丟包率為 5%時(shí)的現(xiàn)象 偶 爾有瞬間的停頓：點(diǎn)播 400k-350k-160k智能流、700k-350k智能流、350K視頻片源的點(diǎn)播效果比較好，只 是偶爾有瞬間的停頓現(xiàn)象，聲音一直很流暢，整體效果可以接受；馬塞克、停頓、聲音時(shí)斷：700K、 750K以及1M以上的片源均出現(xiàn)馬塞克、停頓、聲音時(shí)斷等現(xiàn)象，點(diǎn)

11、播效果不可接受。丟包率為3%寸的現(xiàn)象 效果很好：點(diǎn)播400k-350k-160k智能流、700k-350k智能流、350K、700K、750K視頻片源的點(diǎn)播效果比較好； 可以接受：1.2M、1.5M及2M的視頻片源均出現(xiàn)不同程度的馬塞克、停頓、聲音時(shí)斷等現(xiàn)象，點(diǎn)播效果可以 接受丟包率為1%寸的現(xiàn)象 網(wǎng)絡(luò)損傷儀設(shè)置的丟包率為1%勺時(shí)侯，2M及以下所有片源的點(diǎn)播效果都很好。結(jié)論：I 10 %的網(wǎng)絡(luò)丟包率對(duì) VOD來(lái)講是不可接受的；I網(wǎng)絡(luò)丟包率在5%時(shí)，較適合點(diǎn)播 500K以下 的片源；I網(wǎng)絡(luò)的丟包率在3%時(shí)，較適合點(diǎn)播1M以下的片源；I網(wǎng)絡(luò)的整體丟包率在 1河下時(shí)，點(diǎn)播2M 以內(nèi)的片源沒(méi)有任何問(wèn)題

12、。總體來(lái)說(shuō)，流媒體可以接受的網(wǎng)絡(luò)的丟包率為1%3%。表 3 時(shí)延測(cè)試表格時(shí)延 現(xiàn)象 低碼率的場(chǎng)景、電影和球賽的片源 高碼率的場(chǎng)景、電影和球賽的片源 500ms 緩沖、圖像聲音不流暢：點(diǎn)播 300k 的片源出現(xiàn)了圖像不流暢，聲音流暢的現(xiàn)象；其中對(duì) 700k 的片 源出現(xiàn)了緩沖、圖像聲音均不流暢的現(xiàn)象“緩沖”：點(diǎn)播 1.2M、1.5M、2M的片源均無(wú)法播放，服務(wù)器已經(jīng)連接，但一直停留在“緩沖”狀態(tài)；圖像聲音靜止等現(xiàn)象；50ms 效果很好：點(diǎn)播 300k、 350K 視頻片源的點(diǎn)播效果比較好，圖像聲音流暢； 緩沖、圖像不流暢：點(diǎn)播 700k 視頻片源的點(diǎn)播出現(xiàn)了圖像停頓、聲 音流暢的現(xiàn)象；點(diǎn)播 1M

13、視頻片源的點(diǎn)播效果很好；點(diǎn)播1.5M視頻片源的點(diǎn)播出現(xiàn)了緩沖、圖像停頓但聲音流暢的現(xiàn)象，但可以接受。10ms網(wǎng)絡(luò)時(shí)延50ms的時(shí)侯，2M及以下所有片源的點(diǎn)播效果都很好。結(jié)論：I流媒體應(yīng)用是非交互式的，對(duì)實(shí)時(shí)性的要求不是很高，可以通過(guò)在客戶端軟件設(shè)置1S甚至更長(zhǎng)的緩存空間來(lái)降低對(duì)時(shí)延的敏感度，一定程度的時(shí)間延遲是可以接受的，用戶也不會(huì)有明顯的感覺(jué)。I 隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的不斷增大，首先影響的是高碼率的流媒體；I本文中的流媒體是選用微軟media server，其他廠家的產(chǎn)品如 real對(duì)時(shí)延的敏感更低，500ms內(nèi)幾乎沒(méi)有影響；只是當(dāng)延時(shí)超過(guò)100ms時(shí)，點(diǎn)播速度會(huì)稍慢一些；I 總體來(lái)說(shuō)，流媒體可以接

14、受的網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延為50ms100ms。四、結(jié)論根據(jù)已有的一些調(diào)研和測(cè)試，對(duì)一些常見(jiàn)故障的原因分析總結(jié)如下：1. 黑屏現(xiàn)象的原因分析，黑屏現(xiàn)象：即播放器連接上服務(wù)器后，經(jīng)過(guò)緩沖階段進(jìn)入“準(zhǔn)備就緒”狀態(tài) 后停止，播放器出現(xiàn)了黑屏。可能的原因：(1) 服務(wù)器處于高負(fù)荷狀態(tài)， 使用戶連接不上服務(wù)器： 可能的服務(wù)器高負(fù)荷瓶頸可參考服務(wù)器壓力測(cè)試。(2) 多個(gè)服務(wù)器間的流量瓶頸：如當(dāng)采用CDN平臺(tái)時(shí)，Cache設(shè)備到片源點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸。(3) 點(diǎn)播的PC機(jī)沒(méi)有安裝高版本的 DirectX，一般需要8.0以上版本。(4) 客戶端的PC機(jī)顯卡性能較低，點(diǎn)播 1M以上高質(zhì)量片源時(shí)顯卡處理不過(guò)來(lái)。2. 馬塞克現(xiàn)象的原因分析(1) 流媒體點(diǎn)播端到端的丟包率超過(guò)了一定限度。例如端到端的丟包率超過(guò)3%時(shí)，點(diǎn)播所有的流媒體都會(huì)出現(xiàn)不同程度的馬塞克。(2) 流媒體服務(wù)器負(fù)載過(guò)大，無(wú)法正常、流暢的發(fā)送數(shù)據(jù)流(服務(wù)器壓力測(cè)試)；(3) 客戶端的PC機(jī)顯卡性能較低，點(diǎn)播 1M以上高質(zhì)量片源或者有激烈運(yùn)動(dòng)、搏斗場(chǎng)景時(shí)顯卡處理不過(guò) 來(lái)。而點(diǎn)播1M以下和場(chǎng)面較為舒緩的片源，質(zhì)量會(huì)有明顯的改善。(4) 流媒體片源壓縮時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生的問(wèn)題，壓縮后供點(diǎn)播的片源本身就有馬塞克，這會(huì)導(dǎo)致所有的點(diǎn)播都 出現(xiàn)馬塞克現(xiàn)象。3. 停格和跳幀現(xiàn)象的原因分析(1) 網(wǎng)絡(luò)擁塞，網(wǎng)絡(luò)帶寬或網(wǎng)絡(luò)QoS質(zhì)量在一定的時(shí)間內(nèi)不能很好的保證，導(dǎo)致畫(huà)面停頓