1、流媒體性能參數測試與分析目前，現有網上的流媒體業務大都采用CDN網絡架構以提高質量，但隨著流媒體點播用戶數量的迅猛增長，用戶端在使用流媒體服務時，尤其是在忙時段，黑屏、馬賽克、圖像停格、緩沖等現象仍然時有發 生，大大影響了流媒體的服務質量。本文從客戶端、服務器以及網絡參數等方面對流媒體系統進行了實驗室測試和探索，以對現有網絡開 展流媒體業務提供技術參考。一、流媒體簡介流媒體即Streaming Media，是指視頻、聲音和數據以實時傳輸協議作為連續實時流從源端同時向目的 地傳輸，在目的地接收到一定緩存數據后就可以立即播放出來的多媒體應用。流媒體有以下特點：1 體在分組網絡上傳輸，傳輸和播放可以

2、同時進行，所以“流媒體”又叫做Continuous Media ；2 于時間的，在同步、最小延時、等時性方面有嚴格要求，所以又叫做Time-based Media ；3 對于網絡和處理器資源有伸縮性：編碼分層、平滑降速等； 所以流媒體系統對用戶的客戶端系統、傳輸網絡和服務器均提出了較高要求，本文即從這三個角度對 流媒體業務做一些測試。二、測試環境和內容實驗室流媒體系統由服務器、網絡(交換機)和客戶端三部分組成，本文中采用了微軟Media Server作為流媒體服務器，整個測試環境配置如下所示：1. 流媒體服務器，配置是l 處理器： 2*XEON 1.8G ， 512K 二級緩存；l 內存： 2

3、56M*8DDR， 266MHz；l 磁盤： 10000轉 SCSI ； 36G*9 做 RAID0l網絡：外插INTEL PR01000千兆網卡2. 網絡損傷儀：IPWAVE，兩塊網卡，機器配置是 PIII1.6GHz 的 CPU，256M內存、16M顯存，系統是 Win98。3. 掛接在損傷儀上的客戶端2；直接掛接在交換機上的客戶端1、 3、 4；4. 測試內容(1) 機器配置測試：網絡損傷儀不開啟，更換客戶端 1、 3、 4機器，查看所有客戶端點播是否正常，并 記錄相應的點播效果、點播數據統計數據。(2) 服務器壓力測試：網絡損傷儀不開啟，增加高性能客戶端，啟動模擬客戶端測試軟件測試服務

4、器， 并記錄相應的點播效果、點播數據統計數據。(3) 流媒體網絡參數測試：網絡損傷儀開啟后，設置不同損傷方式，查看所有客戶端點播是否正常，并 記錄相應的點播效果、點播數據統計數據。四、測試結果1. 機器配置測試結果經過測試，我們發現同樣的片源、同樣的網絡效果，不同性能的機器點播效果有所不同，根據表1中對750K片源(448*336,25幀)的測試結果，我們得出機器的最低配置為：CPU: PII233,內存：32M,操作系統：WIN98,WINME,WIN2K另外，我們發現在客戶端配置比較高的情況下，正常屏幕和全屏的圖像質量差別不大，但是在其機器 配置不高的情況下，全屏的圖像質量會出現圖像不流暢

5、但聲音流暢的現象。而筆記本電腦的處理能力和圖 像解析能力較弱，不適合做測試終端。表1機器配置測試表格機器配置操作系統 WIN98 WINMECPUP 166,內存：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會選擇 TCP連接，配置較高的客戶端自動會選擇UDP的連接。2. 服務器端壓力測試服務器測試需要具有相當數量的客戶端對測試服務器施加壓力，才能獲得服務器 的實際性能，因此以下是我們參照了一些服務器測試報告中測試結果和測試資料得到的結論，以供參考。服務器壓力測試的目標是測試服務器在大并發流情況下的性能狀況。為了使有限的物理客戶端能支持 更多的并發流，測試程序采用 WINDOWS Media Load Simulator 來模擬客戶端，只是從服務器收數據而不播 放，這樣在測試時，每臺機器都是連上 40-50 模擬測試程序客戶端后，再用真實的播放器檢察播

7、放效果。 在服務器高負荷情況下有圖像出現馬賽克、影像的重疊、播放不連續、黑屏(即不能連接上服務器)等現 象。根據服務器壓力測試數據，得出以下結論。(1) 磁盤子系統瓶頸就服務器的配置，可以負載495個300Kps的用戶并發訪問不同的文件。此時設定內存每次從磁盤讀取 256K 的數據。可以負載 430 個 300Kps 的用戶并發訪問不同的文件。此時設定內存每 次從磁盤讀取 512K 的數據，此時因為內存與磁盤之間進行頻繁的數據交換，使磁盤子系統成為系統瓶頸。結論：內存每次從磁盤讀取數據的大小(256K512K1M )與要傳輸的數據大小(300K)越接近越好，這樣不僅可以節約內存值，也可以減輕磁

8、盤的負載。(2) 內存瓶頸就服務器的配置，可以負載 350 個 534Kps 的并發用戶訪問不同的文件，此時設定內存每 次從磁盤讀取512K的數據，圖像依然保持連續，服務器資源中內存被消耗光，成為系統瓶頸。當用戶數為 354 時，圖像開始不連續。(3) 網卡瓶頸當將網卡換成 100M網卡時，發現服務器網絡帶寬長期保存在85%90時，流媒體會產生丟幀和緩沖的現象；(4) 處理器CPU瓶頸在本服務器的情況下，當處理器占用70%上時圖像仍然連續播放，沒有影響。但現網上CDN平臺采用的是 Cache設備，其CPU處理能力仍然可能成為瓶頸。3. 流媒體網絡QoS參數測試 經測試發現網絡丟包率和時延與片源

9、的碼率有密切關系，不同碼率的片源出現的現象是不同的，所以我們分低速率和高速率的片源分別做一描述；另外，設置網絡抖動的參數后，視頻點播軟件的統計數據會 顯示出丟包率的上升。客戶端設置的緩沖區(Buffer )也會對測試結果產生影響，一般的，客戶端設置515秒的 Buffer 以起到減輕抖動的影響、 通過重傳進行錯誤恢復、 容錯以及對吞吐量發生波動時起平滑的作 用等等，但是設置緩沖區也增加了初始延遲。表2 丟包率測試表格丟包率 現象 低碼率的場景、 電影和球賽的片源 高碼率的場景、 電影和球賽的片 源丟包率為10%時的現象 聲音的停頓、圖像的停格、馬塞克：點播1M以下的片源可以播放，但出現了圖像停

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

11、播效果不可接受。丟包率為3%寸的現象 效果很好：點播400k-350k-160k智能流、700k-350k智能流、350K、700K、750K視頻片源的點播效果比較好； 可以接受：1.2M、1.5M及2M的視頻片源均出現不同程度的馬塞克、停頓、聲音時斷等現象，點播效果可以 接受丟包率為1%寸的現象 網絡損傷儀設置的丟包率為1%勺時侯，2M及以下所有片源的點播效果都很好。結論：I 10 %的網絡丟包率對 VOD來講是不可接受的；I網絡丟包率在5%時，較適合點播 500K以下 的片源；I網絡的丟包率在3%時，較適合點播1M以下的片源；I網絡的整體丟包率在 1河下時，點播2M 以內的片源沒有任何問題

12、。總體來說，流媒體可以接受的網絡的丟包率為1%3%。表 3 時延測試表格時延 現象 低碼率的場景、電影和球賽的片源 高碼率的場景、電影和球賽的片源 500ms 緩沖、圖像聲音不流暢：點播 300k 的片源出現了圖像不流暢，聲音流暢的現象；其中對 700k 的片 源出現了緩沖、圖像聲音均不流暢的現象“緩沖”：點播 1.2M、1.5M、2M的片源均無法播放，服務器已經連接，但一直停留在“緩沖”狀態；圖像聲音靜止等現象；50ms 效果很好：點播 300k、 350K 視頻片源的點播效果比較好，圖像聲音流暢； 緩沖、圖像不流暢：點播 700k 視頻片源的點播出現了圖像停頓、聲 音流暢的現象；點播 1M

13、視頻片源的點播效果很好；點播1.5M視頻片源的點播出現了緩沖、圖像停頓但聲音流暢的現象，但可以接受。10ms網絡時延50ms的時侯，2M及以下所有片源的點播效果都很好。結論：I流媒體應用是非交互式的，對實時性的要求不是很高，可以通過在客戶端軟件設置1S甚至更長的緩存空間來降低對時延的敏感度，一定程度的時間延遲是可以接受的，用戶也不會有明顯的感覺。I 隨著網絡時延的不斷增大，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，其他廠家的產品如 real對時延的敏感更低，500ms內幾乎沒有影響；只是當延時超過100ms時，點播速度會稍慢一些；I 總體來說，流媒體可以接

14、受的網絡的時延為50ms100ms。四、結論根據已有的一些調研和測試，對一些常見故障的原因分析總結如下：1. 黑屏現象的原因分析，黑屏現象：即播放器連接上服務器后，經過緩沖階段進入“準備就緒”狀態 后停止，播放器出現了黑屏。可能的原因：(1) 服務器處于高負荷狀態， 使用戶連接不上服務器： 可能的服務器高負荷瓶頸可參考服務器壓力測試。(2) 多個服務器間的流量瓶頸：如當采用CDN平臺時，Cache設備到片源點之間網絡帶寬瓶頸。(3) 點播的PC機沒有安裝高版本的 DirectX，一般需要8.0以上版本。(4) 客戶端的PC機顯卡性能較低，點播 1M以上高質量片源時顯卡處理不過來。2. 馬塞克現象的原因分析(1) 流媒體點播端到端的丟包率超過了一定限度。例如端到端的丟包率超過3%時，點播所有的流媒體都會出現不同程度的馬塞克。(2) 流媒體服務器負載過大，無法正常、流暢的發送數據流(服務器壓力測試)；(3) 客戶端的PC機顯卡性能較低，點播 1M以上高質量片源或者有激烈運動、搏斗場景時顯卡處理不過 來。而點播1M以下和場面較為舒緩的片源，質量會有明顯的改善。(4) 流媒體片源壓縮時已經產生的問題，壓縮后供點播的片源本身就有馬塞克，這會導致所有的點播都 出現馬塞克現象。3. 停格和跳幀現象的原因分析(1) 網絡擁塞，網絡帶寬或網絡QoS質量在一定的時間內不能很好的保證，導致畫面停頓