虛擬化技術(shù)處理數(shù)字媒體內(nèi)容

胡航瑞

上海理工大學(xué)信息化辦公室，上海 200093

1 概述

近些年來，越來越多的數(shù)字媒體內(nèi)容被生產(chǎn)出來并供大眾消費(fèi)[1]。但這些龐大的數(shù)字媒體內(nèi)容的妥善保存、傳輸和訪問一直是一個(gè)研究的熱點(diǎn)問題[2]。

有效地解決該問題，可以在今后面對更大規(guī)模的數(shù)字媒體內(nèi)容時(shí)從容應(yīng)對。本文討論了使用虛擬化技術(shù)解決該問題的效果和面臨的一些挑戰(zhàn)[3]。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在本篇文章中,我們選擇主流的Vmware虛擬化環(huán)境[4]。在該環(huán)境中，通過把常用的操作系統(tǒng)進(jìn)行有效的虛擬化[5]。并進(jìn)一步研究在虛擬化系統(tǒng)中，處理數(shù)字媒體內(nèi)容時(shí)的效果和會產(chǎn)生的問題。

本文通過設(shè)計(jì)概念模型來驗(yàn)證數(shù)字媒體的應(yīng)用。這些應(yīng)用程序通常需要使用特定的硬件和操作系統(tǒng)[6]。在仿真的過程中進(jìn)行試驗(yàn)，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題并研究其造成的影響。

3 實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果分析

在本節(jié)中，我們按照上節(jié)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛯?shí)驗(yàn)方法具體的實(shí)施實(shí)驗(yàn)。正如前面所提到的，在實(shí)驗(yàn)中使用一臺預(yù)裝了操作系統(tǒng)的主機(jī)和多臺同樣安裝了操作系統(tǒng)的客戶機(jī)，相互傳輸數(shù)字媒體內(nèi)容[7]。并進(jìn)一步測量了不同模型中通訊和數(shù)字媒體內(nèi)容處理結(jié)果的變化。再以此為依據(jù)分析使用虛擬化技術(shù)，處理數(shù)字媒體內(nèi)容的性能優(yōu)劣。

3.1 一種會話模擬器模型

通過客戶端服務(wù)器系統(tǒng)和交叉客戶溝通端口的虛擬化，實(shí)現(xiàn)一個(gè)會話模擬器模型。模型中客戶端啟動一個(gè)音頻播放時(shí)，會顯示圖像和文本。模擬器上運(yùn)行windows NT操作系統(tǒng)，服務(wù)器上運(yùn)行Red Hat Linux系統(tǒng)。

虛擬化過程包括了對服務(wù)器系統(tǒng)、本機(jī)和客戶端模擬器的虛擬化。作為統(tǒng)一的物理系統(tǒng)上的客戶，它們通過邏輯連接的串行電纜以及虛擬端口進(jìn)行連接。其中，會使用一個(gè)軟件實(shí)現(xiàn)邏輯連接。該模型的關(guān)鍵在于，連接軟件的功能在于定義客戶端和服務(wù)器的讀和寫策略。同時(shí)，該軟件還會把系統(tǒng)中的變動傳遞到客戶端。該工作模型類似于輪訓(xùn)和終端模式。服務(wù)器和客戶端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議連接到各自的串行端口。

通過實(shí)驗(yàn)可以得出，基于串行連接可以成功的實(shí)現(xiàn)客戶端和服務(wù)器服務(wù)的虛擬化。操作系統(tǒng)中，內(nèi)部用戶的通訊也是通過串行連接來建立的。該模擬器中，利用上述端口采用輪訓(xùn)方法，通過服務(wù)器和客戶端實(shí)現(xiàn)主機(jī)和客戶機(jī)的通訊和溝通。但該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谔幚碇鳈C(jī)和客戶機(jī)的通訊時(shí)耗費(fèi)時(shí)間較多。

3.2 一種無線生產(chǎn)模型

該模型展示了跨多臺計(jì)算機(jī)環(huán)境中，對服務(wù)器進(jìn)行虛擬化。并共享主機(jī)的物理設(shè)備，如聲卡或網(wǎng)卡等。

該實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)環(huán)境的基本組成部分包括外部短波收音設(shè)備和計(jì)算機(jī)聲卡。收音設(shè)備需要調(diào)整到所需的頻率。同時(shí)，該模擬信號會傳到計(jì)算機(jī)的聲卡。主機(jī)的系統(tǒng)為Red Hat Linux 4.5版本。此外，系統(tǒng)運(yùn)行流媒體服務(wù)器，并對音頻流進(jìn)行編碼生成三種不同品質(zhì)格式的音頻文件，再通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到客戶機(jī)。實(shí)驗(yàn)中允許這些文件以流媒體的形式進(jìn)行訪問和下載。實(shí)驗(yàn)中的通訊方式是基于web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的apache應(yīng)用程序。

本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷年P(guān)鍵環(huán)節(jié)在于客戶機(jī)的音頻設(shè)備是否可以正常接收和播放傳輸過來的編碼過的音頻文件。實(shí)驗(yàn)中需要把虛擬主機(jī)的聲卡驅(qū)動程序啟用共享，并允許多個(gè)虛擬客戶機(jī)同時(shí)訪問單個(gè)物理聲卡。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，虛擬化服務(wù)器依靠的音頻設(shè)備和網(wǎng)卡設(shè)備具有完全相同的功能。在主機(jī)的音頻驅(qū)動程序成功的共享了音頻設(shè)備，該模式達(dá)到的預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

3.3 結(jié)語

經(jīng)過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用Vmware虛擬化技術(shù)，處理數(shù)字媒體內(nèi)容具有一定的優(yōu)越性。通過使用使用虛擬化技術(shù)，并用串行連接來建立服務(wù)器和客戶機(jī)之間的通訊，會有利于客戶端和服務(wù)器端的內(nèi)容讀和寫性能?？梢杂行У谋Ｕ蠑?shù)字媒體內(nèi)容的傳輸和應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)中也已經(jīng)證明，從服務(wù)器直接把音頻文件通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉嗯_客戶機(jī)，并通過客戶機(jī)聲卡進(jìn)行播放是完全可行的。但該模式的瓶頸在于網(wǎng)絡(luò)的帶寬限制。在不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，客戶機(jī)的音頻直接發(fā)送到其他終端客戶機(jī)的聲卡時(shí)，可能會產(chǎn)生聲音抖動或音質(zhì)下降。

總的來說，實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，在虛擬環(huán)境中，通過共享資源，如處理器、內(nèi)存和硬盤，甚至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是可以完全實(shí)現(xiàn)的。通過虛擬化技術(shù)也可以有效實(shí)現(xiàn)對媒體文件的各種處理。然而，網(wǎng)絡(luò)連接的性能成為了一個(gè)重要的限制因素，它會影響客戶機(jī)之間以及與服務(wù)器之間的數(shù)字媒體資源的轉(zhuǎn)發(fā)及應(yīng)用。

4 結(jié)束語

在虛擬化迅速發(fā)展的今天，我們已經(jīng)討論了相關(guān)的技術(shù)解決方案和實(shí)現(xiàn)效果。通過我們的一系列實(shí)驗(yàn)，可以得出引入虛擬化技術(shù)是完全可行的。但隨著對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的深入分析，也發(fā)現(xiàn)了該技術(shù)面臨的一些問題和挑戰(zhàn)。

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境中，虛擬化技術(shù)是否仍然可以有效的支持?jǐn)?shù)字媒體內(nèi)容的各種應(yīng)用。這將會在將來的實(shí)驗(yàn)中做進(jìn)一步深入的研究。

[1]黃治.數(shù)字媒體服務(wù)平臺運(yùn)營支撐服務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2006,11.

[2]Rivka Oxman. Digital architecture as a challenge for design pedagogy:theory, knowledge, models and medium.Design Studies, 2008,05:99-120.

[3]張景云,蔣念平,付東翔.云計(jì)算的發(fā)展與應(yīng)用.微計(jì)算機(jī)信息,2012,01:98-100.

[4]賈鴻潛.基于虛擬架構(gòu)的企業(yè)虛擬化應(yīng)用研究.軟件工程,2013,4.

[5]李浩.基于VMware的多操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)建.計(jì)算機(jī)技術(shù),2012,06.

[6]Chetan Kumar Ng, Sudhanshu Vyas.Improving System Predictability and Performance via Hardware Accelerated Data Structures.Procedia Computer Science, 2012,09: 1197-1205.

[7]王昆.數(shù)字媒體節(jié)目的傳輸控制技術(shù).計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),2009,12.