基于Podcast Producer的講座資源支撐平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】從工作流程、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、功能模塊和關(guān)鍵技術(shù)等幾個(gè)方面介紹了基于Podcast Producer開發(fā)的北京大學(xué)講座網(wǎng)，并探索一個(gè)可實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、講座錄制任務(wù)分配、錄制進(jìn)度監(jiān)控和自動(dòng)轉(zhuǎn)碼處理與講座視頻發(fā)布等功能的高度自動(dòng)化的通用講座資源支撐平臺(tái)。

【關(guān)鍵詞】Podcast Producer;iSCSI;自動(dòng)轉(zhuǎn)碼;講座網(wǎng)

【中圖分類號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009—8097(2010)04—0103—05

一 前言

大學(xué)是人才的培養(yǎng)基地，豐富多彩的講座對(duì)于繁榮校園文化，活躍學(xué)術(shù)氣氛，鼓勵(lì)理論研究和學(xué)術(shù)創(chuàng)新等都具有良好的促進(jìn)作用。由于講座的重要性，學(xué)校常常會(huì)錄制各種講座用于資料保存與發(fā)布共享。

學(xué)生要聽講座、學(xué)校相關(guān)部門要錄制講座，這都需要講座預(yù)告信息的及時(shí)、準(zhǔn)確和暢通。而目前在北大獲得講座預(yù)告信息的方式主要有三種:通過查看“三角地”的講座宣傳海報(bào)和傳單;登陸bbs講座信息版塊;查看各院系最新新聞相關(guān)的講座信息。傳統(tǒng)的講座預(yù)告信息是分散的而且和其他信息混在一起不利于用戶及時(shí)有效地查詢和發(fā)布講座預(yù)告信息。與此同時(shí)，傳統(tǒng)的講座錄制流程也存在著很多弊端:添加講座視頻的片頭片尾，添加版權(quán)保護(hù)水印需要進(jìn)行人工轉(zhuǎn)碼;講座視頻的發(fā)布需要人工查看其他站點(diǎn)或者紙質(zhì)的講座預(yù)告信息，然后找到已經(jīng)人工轉(zhuǎn)碼的相應(yīng)的講座視頻發(fā)布到網(wǎng)站上。這些過程都是線性的，需要等到添加片頭片尾、編輯轉(zhuǎn)碼等工作完成之后才能進(jìn)行發(fā)布工作，這樣一來(lái)就需要消耗大量的人力物力，并且出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率也較大。所以，為了更好地促進(jìn)北大講座信息的有效送達(dá)，提高講座錄像在教學(xué)科研中的利用效率，在北大信息化管理辦公室的領(lǐng)導(dǎo)下，北大現(xiàn)代教育技術(shù)中心承擔(dān)了“北大講座網(wǎng)”的建設(shè)和技術(shù)支持工作。

二 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

讓講座預(yù)告信息的發(fā)布與管理及時(shí)準(zhǔn)確地提供給廣大師生，讓講座預(yù)告信息與講座錄制、編碼和發(fā)布過程在支撐平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)信息的整合，通過該系統(tǒng)可以方便地分派拍攝任務(wù)、監(jiān)控拍攝狀態(tài)、自動(dòng)編碼轉(zhuǎn)碼和自動(dòng)發(fā)布以提高整個(gè)錄制過程的效率是該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。具體說(shuō)來(lái)基于Podcast Producer的講座資源支撐平臺(tái)主要解決兩個(gè)方面的問題:

1 方便師生了解講座預(yù)告信息，訪問和查詢講座資源，它為北京大學(xué)各部門提供一個(gè)統(tǒng)一的講座信息和講座資源的發(fā)布平臺(tái)。用戶無(wú)須注冊(cè)就能在PC、iPod和移動(dòng)電話等設(shè)備上觀看、訂閱和下載講座資源。通過認(rèn)證的注冊(cè)用戶還可以自主發(fā)布講座信息和講座資源。

2 為講座拍攝單位提供講座拍攝信息，并完成講座拍攝任務(wù)分配、拍攝狀態(tài)監(jiān)控、講座視音頻自動(dòng)轉(zhuǎn)碼、添加片頭片尾和版權(quán)保護(hù)水印以及講座原始素材的自動(dòng)備份管理和流媒體發(fā)布共享等。

三 平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 Podcast Producer簡(jiǎn)介

Podcast Producer是美國(guó)蘋果公司(Apple Inc.)提供的一個(gè)用于編碼、發(fā)布和分配高質(zhì)量播客的端對(duì)端的解決方案。Podcast Producer在設(shè)計(jì)上使用了Xgrid和Xsan技術(shù)，能在網(wǎng)絡(luò)上的多臺(tái)Mac機(jī)和Xserver上分配編碼任務(wù)，以適用于大量的制作工作和制作高清晰度的視頻內(nèi)容。Podcast Producer將Xsan作為一個(gè)共享文件系統(tǒng)，讓每個(gè)編碼系統(tǒng)能通過區(qū)塊級(jí)直接訪問文件。因?yàn)槊總€(gè)系統(tǒng)都能同時(shí)訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)源，所以編碼和制作播客的時(shí)間將會(huì)大大減少。隨著用戶對(duì)播客制作要求的增加，只需簡(jiǎn)單地添加Podcast Producer計(jì)算節(jié)點(diǎn)，并連接到同一個(gè)Xsan即可。此外，通過Podcast Producer，管理員還可以創(chuàng)建完全是自動(dòng)化工作流程的播客制作項(xiàng)目。目前，最新版本Podcast Producer 2.0是Mac OS X Server version 10.6 Snow Leopard的一個(gè)組件，將現(xiàn)有系統(tǒng)升級(jí)到Mac OS X Server version 10.6 Snow Leopard就會(huì)得到Podcast Producer2.0。

2 工作流程設(shè)計(jì)

(1)搜集和發(fā)布講座信息

信息來(lái)源:A、講座網(wǎng)派專人搜集并發(fā)布講座預(yù)告信息。B、各院系信息管理員主動(dòng)發(fā)布講座預(yù)告信息。

信息內(nèi)容:信息內(nèi)容主要包括:*講座標(biāo)題、副標(biāo)題、*主講人、講座人簡(jiǎn)介、講座簡(jiǎn)介、聯(lián)系方式、*講座地點(diǎn)、*講座時(shí)間、*所屬部門(加星號(hào)的為必填項(xiàng))。

信息查詢:按照院系分類、提供全文搜索、按日期快速定位查詢等。

(2)講座視頻拍攝

派單:根據(jù)已發(fā)布的講座預(yù)告信息，通過支撐平臺(tái)的派單系統(tǒng)下發(fā)講座拍攝任務(wù)單給拍攝人員。

拍攝:拍攝人員持講座拍攝單去現(xiàn)場(chǎng)拍攝。

回執(zhí):拍攝完成后登陸系統(tǒng)提交拍攝回執(zhí)，回執(zhí)信息包括拍攝狀態(tài)，主講人授權(quán)發(fā)布情況等。

(3)將拍攝的原始視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為MPEG-2格式

拍攝完之后，把原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MPEG-2格式，主要參數(shù)如表1所示。

(4)發(fā)布講座視頻

發(fā)布人員:圖書館、現(xiàn)代教育技術(shù)中心、經(jīng)過認(rèn)證的各院系信息發(fā)布員。

發(fā)布平臺(tái):由現(xiàn)代教育技術(shù)中心搭建的基于蘋果系統(tǒng)的Podcast Producer的web發(fā)布平臺(tái)。

發(fā)布人員將轉(zhuǎn)換的MPEG-2格式的視頻文件提交給web發(fā)布平臺(tái)，并導(dǎo)入講座信息數(shù)據(jù)(講座標(biāo)題、主講人、簡(jiǎn)介、所屬院系等)，由事先編制在蘋果系統(tǒng)里面的發(fā)布工作流將發(fā)布員提交的MEPG-2視頻數(shù)據(jù)和資源信息提交到素材資源系統(tǒng)進(jìn)行備份，同時(shí)將提交的MPEG-2視頻數(shù)據(jù)按照定制的格式(目前暫定為MPEG-4)進(jìn)行視頻壓縮編碼、自動(dòng)添加片頭片尾和版權(quán)保護(hù)水印，最后自動(dòng)提交到講座發(fā)布資源系統(tǒng)發(fā)布到講座網(wǎng)，提供講座的視頻點(diǎn)播與查詢服務(wù)。

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)依托現(xiàn)有校園網(wǎng)架構(gòu)，以CERNET為應(yīng)用擴(kuò)展，分布結(jié)構(gòu)如圖2所示。

服務(wù)器采用蘋果公司的Xserver機(jī)架式服務(wù)器，具體配置為一顆四核Xeon CPU (每個(gè)CPU 主頻為3.0GHZ)，內(nèi)存為6GB，硬盤為2×146GB，雙千兆以太網(wǎng)卡，QLogic 4GB光纖通道卡(用于連接SAN存儲(chǔ)系統(tǒng))，集成RAID 1，雙電源冗余。根據(jù)需求不同分別建立兩套存儲(chǔ)系統(tǒng)，對(duì)于MPEG-4資源采用基于光纖通道的SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)，并且通過XSAN系統(tǒng)使多臺(tái)服務(wù)器可以共享讀寫訪問以滿足高速、高并發(fā)量的訪問需求，Podcast Producer將Xsan作為一個(gè)共享文件系統(tǒng)，讓每個(gè)編碼系統(tǒng)能通過區(qū)塊級(jí)直接訪問文件。因?yàn)槊總€(gè)系統(tǒng)都能同時(shí)訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)源，所以編碼和制作播客的時(shí)間將會(huì)大大減少。隨著對(duì)編碼、轉(zhuǎn)碼要求的增加，只需簡(jiǎn)單地添加 Podcast Producer 服務(wù)器，并連接到同一個(gè)Xsan即可。對(duì)于要求高質(zhì)量視頻信息作為素材保存的MPEG-2采用iSCSI存儲(chǔ)解決方案，該方案在得到大容量存儲(chǔ)空間的同時(shí)由于采用基于以太網(wǎng)傳輸?shù)膇SCSI技術(shù)，該資源庫(kù)可以很方便地與其它媒體資源管理系統(tǒng)共享資源。為了提高系統(tǒng)安全，將數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、編碼服務(wù)器放置在以太網(wǎng)LAN后，后端網(wǎng)絡(luò)不直接與外網(wǎng)相連，編碼時(shí)只需通過web服務(wù)器提交編碼需求，該服務(wù)器通過xgrid控制器分派工作流任務(wù)給編碼服務(wù)器集群，同時(shí)通過文件系統(tǒng)將需要編碼的原始文件提交給編碼服務(wù)器。編輯完成后，編碼服務(wù)器將原始的MPEG-2素材文件通過以太網(wǎng)LAN備份到iSCSI存儲(chǔ)，同時(shí)將編輯好的MPEG-4文件通過光纖網(wǎng)絡(luò)寫入到XSAN存儲(chǔ)，并提交該視頻文件的相關(guān)元數(shù)據(jù)和鏈接地址給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，以便于web服務(wù)器和流媒體服務(wù)器發(fā)布講座信息和講座視頻。軟件環(huán)境方面，操作系統(tǒng)采用Mac OS X Server version 10.6 Snow Leopard，iSCSI服務(wù)器采用由rPath Linux驅(qū)動(dòng)的Openfiler搭建，Web服務(wù)器采用Apache 2.2.11，數(shù)據(jù)服務(wù)器采用MySQL 5.0.24。

4 模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要分為三大模塊:普通用戶瀏覽模塊、講座發(fā)布模塊和后臺(tái)管理模塊，如圖3所示。

(1)普通用戶瀏覽模塊——該模塊主要提供普通用戶查看講座預(yù)告信息，訂閱、下載和觀看講座視頻。講座預(yù)告和講座視頻按院系劃分并支持關(guān)鍵字全文搜索，用戶可以很方便地找到自己需要的內(nèi)容，點(diǎn)擊講座網(wǎng)首頁(yè)日歷中的日期，可以得到當(dāng)天講座預(yù)告，同時(shí)用戶可以通過RSS訂閱講座視頻。

(2)講座發(fā)布模塊——該模塊主要提供電教中心、圖書館和院系信息發(fā)布員發(fā)布講座預(yù)告信息，同時(shí)該模塊還為拍攝單位的拍攝任務(wù)下發(fā)、拍攝回執(zhí)、監(jiān)控拍攝狀態(tài)和授權(quán)發(fā)布情況、自動(dòng)編碼、轉(zhuǎn)碼，發(fā)布講座視頻并根據(jù)回執(zhí)狀態(tài)自動(dòng)發(fā)布到合適的區(qū)域、設(shè)置訪問范圍限制等。另外本系統(tǒng)已經(jīng)完成于北京大學(xué)IAAA(統(tǒng)一安全認(rèn)證系統(tǒng))的對(duì)接，對(duì)于沒有注冊(cè)的在校學(xué)生和教職工可以通過校園卡統(tǒng)一賬號(hào)登陸發(fā)布講座預(yù)告信息(需要管理員審核)。該模塊包括:幻燈片管理、預(yù)告管理、講座視頻管理、派單管理，用戶管理和個(gè)人信息管理幾個(gè)子模塊，結(jié)構(gòu)如圖5所示。

(a)幻燈片管理子模塊——提供用戶發(fā)布與管理首頁(yè)海報(bào)幻燈片，幻燈片管理采用隊(duì)列技術(shù)，將幻燈片分為等待隊(duì)列、正在展示和已經(jīng)下架三個(gè)隊(duì)列，登陸用戶根據(jù)權(quán)限不同可分為無(wú)權(quán)限發(fā)布、申請(qǐng)發(fā)布權(quán)限和管理權(quán)限三種。

(b)預(yù)告管理子模塊——提供用戶發(fā)布與管理講座預(yù)告信息，審核IAAA用戶發(fā)布的講座預(yù)告信息申請(qǐng)。登陸用戶根據(jù)自身所屬單位與用戶權(quán)限信息分為無(wú)權(quán)限、院系內(nèi)發(fā)布、跨院系發(fā)布、管理本單位發(fā)布和管理權(quán)限五種。

(c)講座視頻管理子模塊——提供用戶發(fā)布與管理講座視頻。視頻發(fā)布功能后端與podcast producer 工作流相連，它將用戶提交的相關(guān)信息傳遞給用戶選選的工作流，工作流按照預(yù)定編碼方案進(jìn)行編碼、轉(zhuǎn)碼、添加片頭片尾，添加版權(quán)保護(hù)水印等工作，編碼完成后將視頻的相關(guān)信息和視頻鏈接地址返回給數(shù)據(jù)庫(kù)，通過該子模塊的講座視頻管理功能可以管理講座視頻的相關(guān)信息和控制講座點(diǎn)播的授權(quán)范圍。

(d)派單管理子模塊提供給拍攝單位下發(fā)講座拍攝任務(wù)、監(jiān)控拍攝狀態(tài)、自動(dòng)匹配發(fā)布講座視頻功能。當(dāng)講座預(yù)告信息發(fā)布后進(jìn)入派單系統(tǒng)可以對(duì)未過期的講座預(yù)告信息進(jìn)行派單并打印講座授權(quán)書，拍攝人員持拍攝單到現(xiàn)場(chǎng)拍攝并請(qǐng)主講人簽署講座授權(quán)書，拍攝完成后拍攝人員填寫回執(zhí)單并根據(jù)授權(quán)范圍發(fā)布講座視頻給相應(yīng)的工作流。

(e)用戶管理子模塊——用來(lái)管理用戶信息和用戶模板，該功能主要提供兩種用戶模型:院系信息發(fā)布員和拍攝單位工作人員?？梢酝ㄟ^自定義用戶模板方便的控制用戶在各個(gè)子模塊中的權(quán)限。

(f)個(gè)人信息管理子模塊——提供給用戶管理和修改自己的相關(guān)信息和密碼。

(3)后臺(tái)管理模塊——該模塊主要由站點(diǎn)參數(shù)管理、服務(wù)管理、分類管理、HTML生成、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、安全管理幾個(gè)子模塊構(gòu)成。提供給系統(tǒng)管理員設(shè)置平臺(tái)的基本參數(shù)，包括院系一級(jí)分類、二級(jí)分類、站點(diǎn)域名、上傳大小限制、數(shù)據(jù)表命名規(guī)則、版本號(hào)、靜態(tài)HTML生成、數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化備份、安全策略等如圖6所示。

5 關(guān)鍵技術(shù)

(1)Podcast Producer Workflow與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接

通過自主開發(fā)基于Ruby on Rails的中間件實(shí)現(xiàn)工作流與數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)接，用戶通過網(wǎng)頁(yè)上傳視頻文件到服務(wù)器通知調(diào)用相應(yīng)的工作流，該工作流接收到用戶傳來(lái)的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行原始素材備份、編碼、轉(zhuǎn)碼、添加片頭片尾等工作，這些工作結(jié)束后工作流中調(diào)用該中間件將必要的數(shù)據(jù)信息寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)。

(2)高性能分布式計(jì)算的調(diào)配

采用Xgrid 技術(shù)結(jié)合 Mac OS X Server 的 UNIX 基礎(chǔ)、零配置 Bonjour 技術(shù)與目錄服務(wù)架構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化配置，同時(shí)使用管理工具可以輕松地管理 Xgrid 集群、提交工作、監(jiān)控進(jìn)程以及重新找回結(jié)果。當(dāng)計(jì)劃越來(lái)越復(fù)雜時(shí)，Xgrid 控制器可以隨之?dāng)U展。Xgrid 需要處理很多天的工作，因此它也需要適時(shí)處理系統(tǒng)中斷。當(dāng)一個(gè)代理系統(tǒng)不再工作時(shí)，Xgrid 可以自動(dòng)察覺，并將任務(wù)重新指派給另一系統(tǒng)，由于基本的工作信息都儲(chǔ)存在磁盤上，所以當(dāng)你需要重新啟動(dòng)控制器時(shí)，網(wǎng)格可以即刻恢復(fù)工作。

(3)利用iSCSI技術(shù)實(shí)現(xiàn)桌面系統(tǒng)與計(jì)算網(wǎng)格之間共享虛擬存儲(chǔ)的無(wú)縫對(duì)接

iSCSI(iSCSI:Internet Small Computer System Interface)技術(shù)是一種由IBM公司研究開發(fā)的，是一個(gè)供硬件設(shè)備使用的可以在IP協(xié)議的上層運(yùn)行的SCSI指令集，這種指令集合可以實(shí)現(xiàn)在IP網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行SCSI協(xié)議，使其能夠在諸如高速千兆以太網(wǎng)上進(jìn)行路由選擇。iSCSI技術(shù)是一種新儲(chǔ)存技術(shù)，該技術(shù)是將現(xiàn)有SCSI接口與以太網(wǎng)絡(luò)(Ethernet)技術(shù)結(jié)合，使服務(wù)器可與使用IP網(wǎng)絡(luò)的儲(chǔ)存裝置互相交換資料。我們通過利用由rPath Linux驅(qū)動(dòng)的Openfiler搭建起iSCSI Targets服務(wù)，在mac平臺(tái)利用GlobalSAN客戶端接入，windows平臺(tái)利用Microsoft iSCSI Initiator接入。

(4)利用Xsan實(shí)現(xiàn)計(jì)算節(jié)點(diǎn)和客戶端的文件并行訪問

早期的并行計(jì)算采用NFS(Network File System的簡(jiǎn)寫，即網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng))來(lái)交換數(shù)據(jù)，但是NFS利用以太網(wǎng)來(lái)交換數(shù)據(jù)在處理大數(shù)據(jù)量的高清視頻數(shù)據(jù)時(shí)成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸，采用Xsan系統(tǒng)消除了使用較慢的Gigabit以太網(wǎng)傳輸，如高密格式HD視頻的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)文件服務(wù)器的瓶頸。通過光纖通道的4G端口連接增加數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)，光纖通道還可以與多路徑光纖通道一起使用獲得較大的集合吞吐量。對(duì)需要獲得最高限度應(yīng)用處理能力的快速數(shù)據(jù)訪問，Xsan支持靈活的文件訪問權(quán)限，它不但支持Mac客戶端的文件訪問權(quán)限，而且與 Windows Server、Windows Vista 和 Windows XP 完全兼容。通過文件系統(tǒng)的 ACLs，任何文件項(xiàng)目可以分配給多用戶和工作組，包括工作組內(nèi)的工作組。每個(gè)文件項(xiàng)目也能被同時(shí)賦予允許和拒絕訪問權(quán)限，以及一套嚴(yán)格的管理控制權(quán)限，讀取、寫入和刪除等操作。為了增強(qiáng)系統(tǒng)安全性，Xsan 支持文件權(quán)限的繼承方式，當(dāng)文件移動(dòng)到 San 系統(tǒng)時(shí)或文件拷貝到 San 系統(tǒng)重新寫入時(shí)，Xsan 確保用戶權(quán)限同時(shí)轉(zhuǎn)移。

(5)與北京大學(xué)IAAA 統(tǒng)一安全系統(tǒng)的對(duì)接

使用SOAP協(xié)議以webservice方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)接。依據(jù)認(rèn)證請(qǐng)求的參數(shù)格式構(gòu)造的XML字串或者XML文件實(shí)例化XmlDoc，通過soap協(xié)議向IAAA統(tǒng)一安全系統(tǒng)發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求包，認(rèn)證系統(tǒng)將會(huì)返回一個(gè)結(jié)構(gòu)如下圖所示的xml字串，通過提取字串的相關(guān)信息可以得到認(rèn)證結(jié)果和用戶的基本信息，具體如圖7所示。

四 結(jié)束語(yǔ)

北京大學(xué)講座網(wǎng)已基本達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，目前已經(jīng)為全校師生和社會(huì)服務(wù)，其訪問量排名已達(dá)到91262，從開通至今已擁有近十萬(wàn)用戶，用戶遍及中國(guó)大部分省市以及美國(guó)歐洲等國(guó)家。(2009年12月21日 CNZZ統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù))。目前我們正在完善統(tǒng)計(jì)分析功能和講座視頻分類方式。如何建立訪問者模型，并通過模型分析與預(yù)測(cè)用戶所需要的和可能需要的資源類型，符合該類型的資源如何組織、以何種方式呈現(xiàn)給用戶使之達(dá)到良好的用戶體驗(yàn)。“讓人們最便捷地獲取信息，找到所求”是我們努力的方向。

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