基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉田珦

摘要：為了提高數(shù)字媒體虛擬資源集中管理與存儲效率，設(shè)計(jì)了基于結(jié)構(gòu)化查詢語言（Structured Query Language，SQL）服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件采用SQL服務(wù)架構(gòu)，結(jié)合物理服務(wù)器與其他硬件設(shè)備，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供良好基礎(chǔ)。系統(tǒng)軟件通過設(shè)計(jì)用戶層與管理功能，在系統(tǒng)內(nèi)部署服務(wù)、功能及權(quán)限;設(shè)計(jì)系統(tǒng)資源層分配節(jié)點(diǎn)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源利用率，對數(shù)字媒體資源進(jìn)行虛擬化處理;采用MySQL開放源碼，設(shè)計(jì)數(shù)字媒體虛擬資源數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)媒體資源數(shù)據(jù)的存儲。性能測試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度較快，且存儲效率較高，能夠在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大量虛擬資源的存儲與管理。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化查詢語言;數(shù)字媒體;虛擬資源;資源存儲;

中圖分類號：TP302.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）21-0087-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

在新媒體時(shí)代的發(fā)展下，數(shù)字媒體信息資源越來越多[1]，包含的種類也較為豐富，該部分資源以新聞、圖書、視頻為主，其中包含了大量的數(shù)字媒體數(shù)據(jù)[2]。數(shù)字媒體資源具有較強(qiáng)的分散性，缺乏集中的管理與存儲，嚴(yán)重限制了數(shù)字媒體資源共享與循環(huán)利用的發(fā)展[3]。SQL服務(wù)框架作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)對象的集合，具有較強(qiáng)的獨(dú)立性[4]。SQL服務(wù)框架能夠依據(jù)各組件元素以系統(tǒng)所需的模式組織，完善系統(tǒng)的基本功能設(shè)計(jì)，打破傳統(tǒng)系統(tǒng)框架對資源管理的限制[5]。

因此，本文設(shè)計(jì)了基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的功能性需求與業(yè)務(wù)性需求，對數(shù)字媒體資源進(jìn)行多方位整合。從資源檢索與資源存儲兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字媒體虛擬資源的共享及循環(huán)利用。

1 硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)硬件主要包括物理服務(wù)器、虛擬服務(wù)器等，系統(tǒng)硬件以SQL服務(wù)架構(gòu)為主，硬件能夠隨時(shí)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展硬件屬性，充分利用系統(tǒng)內(nèi)硬件的使用。系統(tǒng)的物理服務(wù)器主要負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)內(nèi)的各項(xiàng)資源，物理服務(wù)器的組成結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

如圖1所示，物理服務(wù)器與其內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)之間采用一對多的運(yùn)行關(guān)系，其中，物理服務(wù)器CPU的數(shù)量及主頻信息、內(nèi)存的大小及傳輸速度、硬盤的大小及編號、網(wǎng)絡(luò)IP的地址及網(wǎng)卡數(shù)量均是物理服務(wù)器穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。

本文設(shè)計(jì)的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)的HTTP服務(wù)器型號為Apache 2.5.24;客戶端瀏覽器為Firefox;系統(tǒng)的處理器采用英特爾第二代酷睿i5-4162 4.85GHz雙核處理器;系統(tǒng)主板采用含有英特爾Q86 Express芯片組的聯(lián)想主板;硬盤大小為8GB。SQL服務(wù)架構(gòu)作為一種全新的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，用戶界面能夠通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)前端事務(wù)邏輯，對系統(tǒng)客戶端硬件配置的要求較高，且硬件維護(hù)操作較傳統(tǒng)系統(tǒng)相比更加簡便。

2 軟件設(shè)計(jì)

基于上述SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)完畢后，綜合考慮虛擬資源在系統(tǒng)中管理的需求，本文將設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)主要包括用戶層、服務(wù)層、管理層、虛擬化層以及資源層。

2.1 系統(tǒng)用戶層設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的用戶層作為系統(tǒng)中最上層模塊，最主要的任務(wù)就是根據(jù)具體的用戶界面分配IP地址等操作，完善用戶操作系統(tǒng)的各項(xiàng)功能[6]。由于本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的用戶基本以云用戶為主，通常情況下，云用戶通過設(shè)計(jì)的用戶交互接口進(jìn)入到用戶界面中，根據(jù)用戶界面提供的相應(yīng)服務(wù)，進(jìn)行下一步具體操作[7]。因此，首先要根據(jù)云用戶的具體操作需求進(jìn)行分析，在系統(tǒng)的用戶層中合理布設(shè)查詢功能以及存儲功能。

基于SQL服務(wù)框架控制系統(tǒng)硬件的具體動(dòng)態(tài)屬性，幫助用戶層實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的創(chuàng)建工作[8]。管理員用戶的用戶界面與普通用戶不同，設(shè)置管理員用戶具有較多的服務(wù)功能，在普通用戶操作不當(dāng)時(shí)，及時(shí)為用戶作出指導(dǎo)，顯示系統(tǒng)能夠提供的云服務(wù)[9-10]。設(shè)置系統(tǒng)的用戶層能夠根據(jù)用戶的請求，在用戶層分配的節(jié)點(diǎn)上準(zhǔn)備好對應(yīng)的任務(wù)運(yùn)行環(huán)境，及時(shí)根據(jù)用戶請求創(chuàng)建用戶所需的計(jì)算、查詢及存儲服務(wù)，全方位地完成用戶的請求。

2.2 系統(tǒng)管理功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)服務(wù)層主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)的部署服務(wù)、數(shù)字媒體虛擬資源的存儲服務(wù)以及用戶身份權(quán)限的認(rèn)證服務(wù)等。設(shè)置系統(tǒng)的服務(wù)層能夠基于通信協(xié)議的傳輸作用，提供互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)。用戶通過系統(tǒng)的交互接口，獲取系統(tǒng)界面的服務(wù)目錄，基于目錄申請系統(tǒng)查詢、計(jì)算及存儲服務(wù)，經(jīng)過服務(wù)器將服務(wù)請求發(fā)送到系統(tǒng)的管理層。

本文設(shè)計(jì)的基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)中，管理層主要包括用戶權(quán)限管理、數(shù)字媒體資源的自適應(yīng)處理、監(jiān)控系統(tǒng)各個(gè)軟件的運(yùn)行狀況，結(jié)合數(shù)字媒體資源的具體應(yīng)用情況對軟件進(jìn)行調(diào)度管理，幫助用戶獲取具有自適應(yīng)功能的虛擬集群，全方位掌控系統(tǒng)內(nèi)的部署服務(wù)?；谙到y(tǒng)物理服務(wù)器的作用，管理系統(tǒng)的資源計(jì)算與存儲。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的配置管理、修改、查看功能，集中式分層設(shè)計(jì)管理層的架構(gòu)，使系統(tǒng)在運(yùn)營維護(hù)及資源調(diào)度方面具有一定的可擴(kuò)展性。定期對系統(tǒng)內(nèi)的軟件運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，統(tǒng)一管理系統(tǒng)中的異構(gòu)資源，提高系統(tǒng)管理控制的感知能力。

2.3 計(jì)算節(jié)點(diǎn)資源利用率

系統(tǒng)內(nèi)的資源層，作為整個(gè)數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)的最底層模塊，包括數(shù)字媒體虛擬資源的存儲及查找功能。在系統(tǒng)的服務(wù)器上建立數(shù)字媒體虛擬資源監(jiān)測模塊，采用第三方工具，對資源數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)查看及監(jiān)測。設(shè)計(jì)資源層服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，基于監(jiān)測模塊中虛擬機(jī)資源的使用情況，根據(jù)系統(tǒng)帶寬使用量、內(nèi)存使用量參數(shù)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)的資源利用率，計(jì)算公式如下：

[RUcpui=Usedcpui/Totalcpui]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

[RUmemi=Usedmemi/Totalmemi]? ? ? ? ? ? ? ?（2）

[RUbdi=Usedbdi/Totalbdi]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

其中，[RUcpui]表示系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)[i]的資源利用率;[RUmemi]表示節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存資源利用率;[RUbdi]表示節(jié)點(diǎn)的帶寬資源利用率;[Usedcpui]表示節(jié)點(diǎn)CPU當(dāng)前的使用量;[Usedmemi]表示節(jié)點(diǎn)CPU當(dāng)前的內(nèi)存使用量;[Usedbdi]表示節(jié)點(diǎn)CPU當(dāng)前的帶寬使用量;[Totalcpui]表示節(jié)點(diǎn)的CPU總量;[Totalmemi]表示節(jié)點(diǎn)的CPU內(nèi)存總量;[Totalbdi]表示節(jié)點(diǎn)的CPU帶寬總量。

根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)硬件資源利用率，判斷系統(tǒng)軟件運(yùn)行的狀況。在系統(tǒng)中設(shè)置多個(gè)虛擬機(jī)，使虛擬資源利用量達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)，系統(tǒng)服務(wù)器的資源利用率以熱點(diǎn)的形式存在，實(shí)時(shí)跟蹤并記錄各項(xiàng)資源利用率的熱點(diǎn)值，當(dāng)熱點(diǎn)值超過系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)線時(shí)，則表示系統(tǒng)內(nèi)服務(wù)器的負(fù)載存在過大的情況，負(fù)載波動(dòng)嚴(yán)重，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)發(fā)出資源監(jiān)測告警提示。

虛擬化處理數(shù)字媒體資源主要在系統(tǒng)的虛擬化層進(jìn)行，系統(tǒng)虛擬化層主要以KVM虛擬化技術(shù)為核心，將系統(tǒng)中的數(shù)字媒體物理資源進(jìn)行虛擬化處理，虛擬化處理完畢后，全方位整合資源，基于系統(tǒng)內(nèi)硬件的傳輸作用，將虛擬化處理后的數(shù)字媒體資源傳輸?shù)较到y(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)資源層的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。

2.4 構(gòu)建數(shù)字媒體虛擬資源數(shù)據(jù)庫

采用MySQL開放源碼，設(shè)定資源層虛擬機(jī)的調(diào)整臨界值，對資源的動(dòng)態(tài)配置進(jìn)行負(fù)載分配?；谙到y(tǒng)資源層的節(jié)點(diǎn)資源利用率計(jì)算分析結(jié)束后，構(gòu)建系統(tǒng)中數(shù)字媒體虛擬資源數(shù)據(jù)庫表，實(shí)時(shí)存儲大量的媒體資源數(shù)據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)CPU的使用率以及網(wǎng)絡(luò)帶寬，共同設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫表，如表1所示。

如表1所示，為本文構(gòu)建的基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表，為了提高數(shù)據(jù)庫表存儲數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，選擇被動(dòng)的記錄方式，監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載波動(dòng)狀況。

3 系統(tǒng)測試

在上述設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步對本文設(shè)計(jì)的基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)的有效性作出客觀分析，進(jìn)行了如下系統(tǒng)測試分析。

3.1 測試準(zhǔn)備

本次測試根據(jù)數(shù)字媒體虛擬資源管理與存儲的需求，綜合考慮各級用戶使用的需求，對系統(tǒng)各項(xiàng)性能進(jìn)行了測試。首先，測試環(huán)境選擇適于本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，利用云計(jì)算仿真工具實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的模擬測試。選用AMD Dual Core 2.5GHZ型號的CPU，設(shè)置硬盤的內(nèi)存不小于8G。采用Web應(yīng)用程序測試工具，保證系統(tǒng)內(nèi)測試與瀏覽器的兼容性與可拓展性。測試使用Java語言的測試腳本，基于SQL服務(wù)框架設(shè)定系統(tǒng)的自動(dòng)化測試結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)接口與客戶端之間的穩(wěn)定連接。本次測試采用分布式測試的方式，便于對系統(tǒng)功能以及運(yùn)行狀況的測試。設(shè)置系統(tǒng)中各個(gè)數(shù)據(jù)變量的初值與節(jié)點(diǎn)的零點(diǎn)值，為系統(tǒng)運(yùn)行提供所需使用量的虛擬機(jī)，設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行均衡調(diào)整周期，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)服務(wù)器的負(fù)載優(yōu)化作用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字媒體虛擬資源的自適應(yīng)功能?；谔摂M資源的動(dòng)態(tài)配置具有一定的分配要求，因此，在系統(tǒng)測試過程中，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建Web服務(wù)器集群。根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)庫資源的動(dòng)態(tài)變化，調(diào)整虛擬資源的自適應(yīng)變化集群，保證系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的一致性。

根據(jù)上述過程，對系統(tǒng)內(nèi)的主要功能進(jìn)行測試，測試結(jié)果如表2所示。

如表2所示，本文設(shè)計(jì)的基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)各項(xiàng)功能的測試結(jié)果均與預(yù)期結(jié)果一致，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求與規(guī)范。

3.2 結(jié)果分析

設(shè)置本文設(shè)計(jì)的基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)組，已有的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)為對照組，設(shè)定200個(gè)虛擬資源任務(wù)，對比兩種系統(tǒng)運(yùn)行響應(yīng)時(shí)間、存儲效率、負(fù)載均衡度等參數(shù)，如表3所示。

根據(jù)表3可知，本文設(shè)計(jì)的基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)與已有系統(tǒng)相比，在相同數(shù)量的虛擬資源任務(wù)下，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)任務(wù)總執(zhí)行時(shí)間為5.63s，相較于對照組更短;整體負(fù)載均衡度相差較小;系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間為1.31s，響應(yīng)速度較快，且系統(tǒng)存儲效率為97.84%。綜合上述分析可知，設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)資源的存儲與查找，優(yōu)化了數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)存儲性能。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的基于SQL服務(wù)框架的數(shù)字媒體虛擬資源系統(tǒng)，能夠有效地改善數(shù)字媒體資源多導(dǎo)致管理困難的情況。通過SQL服務(wù)框架統(tǒng)一管理數(shù)字虛擬資源，其具有良好的資源拓展性與靈活性，系統(tǒng)能夠支持不同的通信協(xié)議與管理模式，有效地整合系統(tǒng)中存儲的數(shù)字媒體虛擬資源。

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【通聯(lián)編輯：張薇】