应用层流媒体测量专项方案

应用层流媒体测量方案提要：背景介绍测量技术指标，功效（即该指标作用）测量方案，包含测量系统框架模型，测量步骤和协议关键技术，关键问题分析方案特点和优点测量实例中国外相关工作和参考文件应用层流媒体测量技术介绍背景：流媒体服务框架模型：图1：流媒体通讯过程图1[Measurementandanalysisofastreaming-mediaworkloadMeasurementandanalysisofastreaming-mediaworkload基础概念和方法：应用层流媒体测量技术是从流媒体最终用户角度测量和评定流媒体服务性能。应用层流媒体测量基础方法是经过分布在网络不一样地方测量实体（通常称为agent），直接模拟用户流媒体应用程序，如realplayplayer或mediaplayer取得流媒体播放性能指标，如缓冲时间，重缓冲次数。测量结果直接反应了在用户看来流媒体服务满意程度。所以，应用层流媒体测量对于流媒体服务商而言含相关键意义。流媒体测量目标和意义：构建流媒体测量平台目标关键包含：1）提供测试，评定流媒体服务平台。作为测试平台，流媒体测量能够为流媒体服务商提供中立，可信测量数据。这些数据不仅能够作为流媒体服务性能指标，也能够作为诊疗流媒体服务故障基础。2）测量对于流媒体相关设备（流媒体服务平台）制造商提供在实际网络中测量数据，对于制造商提升设备性能，故障诊疗相关键意义；3）流媒体测量系统对于ISP价值在于，首先它能够作为一个服务提供给用户，尤其是提供流媒体服务用户；其次，流媒体流量作为未来网络流量关键组成部分，其性能能够反应ISP网络运行性能，也为在网络设计中有效支持流媒体业务提供了测量数据；最终，考虑到大规模流媒体测量对网络平台要求，流媒体测量最适合由ISP构建。测量指标或参数流传输性能指标（针对某个具体流）：流性能指标能够刻画某个特定流播放性能，我们把流指标根据协议层次划分为两层：用户级性能指标和网络层性能指标。其中用户级指标是从用户取得服务角度来刻画流媒体传输，而网络层指标则从网络传输性能角度刻画流媒体传输。用户级性能指标包含请求时间，重定向时间，缓冲时间，重缓冲时间和次数，有效播放时间。网络层性能指标则包含传输速率（随时间改变），包丢失率，网络延迟/响应时间，帧速率（用于视频）。下面进行具体介绍：用户级性能指标：请求时间：指用户（在测量系统中指agent）流播放设备（如realplayer）依据流媒体对象URL（比如rtsp://和mms://开头URL）向流媒体服务器发出请求到开始数据缓冲时间。请求时间衡量服务器响应速率。重定向时间：假如流媒体服务需要把URL重新定向到另一个流媒体服务器中（在一些分布式流媒体服务结构中），则需要重定向时间。重定向时间能够定义为发出重定向请求到开始重定向数据缓冲时间。重定向时间能够和请求时间一样，全部用于衡量服务器响应性能。缓冲时间：从流媒体数据抵达播放器到开始播放时间。缓冲时间能够衡量媒体流数据传输延迟和延迟抖动等性能，对流媒体播放性能有直接影响。重缓冲时间和次数：假如在播放过程中，流媒体数据不能达成播放要求，可能需要重新进行缓冲。重缓冲时间和次数网络层性能指标传输速率：传输速率表示从流媒体服务器到用户播放器数据流数据，该速率大小直接影响播放性能。传输延迟抖动：延迟抖动能够定义为传输延迟改变，延迟抖动影响播放器缓冲时间和次数。包丢失率：包丢失率是指在传输中丢失包和全部包比，丢包会影响播放质量。帧速率：对于video而言，因为每个帧很大，需要多个包来传送，所以帧速率比包速率更能刻画传输速率性能。服务器性能指标：服务器性能指标是从宏观上，不是针对某个具体流来刻画整个流媒体服务器服务性能。请求连接成功率：定义为请求连接成功次数占总请求次数比。请求连接成功率能够衡量流媒体服务器提供服务能力（可用性）。服务中止率：指在连接建立成功，不过在提供数据流服务完成之前，因为其它原因终止服务占总服务次数比率。可能原因包含流媒体服务器负荷造成不再能提供服务，网络传输原因等。它反应流媒体服务可靠性。同时支持并发请求数量和对性能影响：指一台流媒体服务器能同时支持多少个请求，当请求数量增加时对服务性能造成什么影响。该指标反应流媒体服务器性能。其它相关信息：这些指标提供流媒体测量附加信息。流媒体服务器基础信息：如IP地址，OS，媒体服务类型和格式。采取流媒体服务平台信息，支持流媒体协议，包含协议名称，版本号。agent到流媒体服务器traceroute信息假如流媒体服务平台由多个分布式流媒体服务器组成，这些服务器分布细节等。测量方案测量框架模型：测量框架模型包含四层，包含：1）被测量系统（流媒体服务器）；2）分布式测量agent，3）测量控制中心；4）用户浏览器。其中测量控制中心能够细分为三部分，包含：1）为测量用户提供测量服务Web服务器平台；2）测量agent管理，任务分布服务器；3）测量数据搜集，存放和分析服务器。图2显示了测量各个部分组成关系。流媒体服务器流媒体服务器流媒体服务器测量Agent测量Agent测量Agent测量Agent测量AgentAgent管理控制服务器测量数据处理服务器测量服务Web服务器用户浏览器用户浏览器用户浏览器测量控制中心图2：测量系统框架模型各部分关键功效以下：测量agent：测量agent关键功效是模拟最终用户获取流媒体服务，并依据取得流媒体数据测量流媒体服务性能。测量agent应该支持现在比较流行媒体播放格式，如rm,asf,mov等。agent管理控制服务器：负责测量agent管理和控制，包含经过和测量agent交互协议，维护测量agent状态，向测量agent公布测量指令，从测量agent处取得测量原始数据。测量数据处理服务器：负责把来自各个测量agent原始数据进行汇总，存放，并对数据进行不一样层次分析和处理。处理后最终止果也保留在服务器中方便测量服务web服务器访问。测量服务web服务器：它实际上是为测量用户提供web接口，经过该web服务器，需要测量服务用户能够提交测量请求，配置测量要求和环境，并取得测量结果。对测量用户管理，如测量用户信息，计费等全部由在该服务器完成。测量基础步骤测量过程能够定义为从用户发出测量请求到用户取得最终测量数据汇报为止，测量系统需要进行测量操作。具体说，测量过程大致能够分为以下多个步骤：用户提交测量请求：用户提升测量请求应该是一个正当URL，该URL能够是一个流媒体元文件，或是一个指向该元文件httpURL，也能够直接指向一个具体流媒体文件。用户测量定制过程：用户能够经过web定制测量过程，比如设置测量agent数量和范围，设置测量序列相关属性等，我们在下一部分深入讨论。测量控制中心依据用户提交URL解析出流媒体文件位置（URL）。然后依据用户设定（或缺省策略）选择测量agent和测量序列。Agent选择和测量序列生成我们在下一部分深入讨论。控制中心把需要测量URL和测量序列指令发送给对应测量agent，测量agent实施测量序列。每个测量agent在测量序列完成后，将测量结果发回到测量控制中心。测量控制中心对全部agent测量结果进行汇总，分析，最终以一定形式（包含web页或email）提交给用户。测量Agent管理协议测量agent作为测量直接实施者，其管理和控制是整个测量系统关键。测量agent管理由测量控制中心测量agent管理控制服务器（简称管理服务器）完成。在本部分，我们从三个方面讨论测量agent管理：管理服务器中测量agent状态配置表：该表维护管理服务器中注册测量agent状态信息，包含：测量agent列表：纪录agent相关信息，如IP地址，网络连接类型，最大支持测量任务数，操作系统，硬件配置等信息等等；测量agent状态：纪录agent动态状态信息，如是否处于活动状态，正在运行任务数（处于测量状态），活动任务数等；认证信息：为了安全期间，管理服务器需要对测量agent进行安全认证。测量agent配置表：在测量agent中需要维护信息，关键包含：管理服务器信息：包含管理服务器IP等相关信息，假如配置了备用管理服务器，还应该纪录备用服务器相关信息。管理服务器状态目前测量任务队列交互协议：定义测量agent和管理服务器交互过程。认证过程，在初始化时进行。测量agent状态更新，测量agent周期性向管理服务器发送状态信息。假如在要求周期管理服务器没有受到状态信息，管理服务器发送一个状态查询请求，以确保测量agent存活性。（可选）测量任务测试（test）请求，这是一个可选过程，管理服务器能够在选择某个测量agent实施测量任务之前先运行一个测试过程，这个过程关键目标是取得相关测量agent和被测量系统距离（hops）等信息方便作出愈加好选择。测试（test）结果返回。测量请求，测量请求中包含测量URL和测量序列说明。测量序列包含测列次数，测量周期，每次测量连续时间和同时信息（需要并发测试情况下）等。测量请求确定。测量agent在正确了解了测量任务后发送测量请求确定，不然返回错误信息。测量进度汇报和结果返回，在测量序列每个测量完成后，测量agent向管理服务器发送进度汇报并返回该次测量结果。全部测量序列结束后，发送测量结束信息。关键技术分析测量agent布署：测量系统一个关键问题是确定测量agent在网络中位置分布和数量。我们把测量agent位置属性定义为两个：网络区域属性和网络层次属性。网络区域属性指该agent在网络拓扑位置，比如AS号，网络号等，它能够被简单认为是一个横向得属性；网络层次属性指该agent在网络那个层次，如关键层，汇聚层，接入层（包含不一样接入方法：局域网接入，ADSL接入等），能够简单了解为纵向属性。从测量角度来看，这两个属性对测量结果有不一样影响。横向属性反应拓扑区域对流媒体服务影响，而纵向属性反应网络链路和传输介质对流媒体服务影响。相对而言，后者影响更为显著。基于上述定义，我们制订测量agent布署以下：首先布署少许测量agent在网络关键和关键区域，并对每种经典接入网络类性布署一定数量测量agent，比如在宽带接入网络，在城域网，在ADSL接入点等地点布署一定数量测量agent。伴随测量系统扩展，Agent数量逐步增加。测量agent分布能够愈加密集，在横向上分布更广。这时可能需要选择分布式管理服务器（在后面讨论）测量agent能够扩展到其它ISP网络中去，这些跨ISP测量agent能够测量流媒体传输在跨越ISP时性能。总而言之，测量agent布署总标准是逐步布署，先纵向布署，再横向发展。测量agent选择在测量agent数量较少情况下，没有测量agent选择问题，通常使用全部agent进行测量，伴随测量系统扩大，测量agent数量增加，对同一个流媒体服务采取全部测量agent进行测量会造成浪费，而且不利于测量系统扩展性，所以，一个需要处理问题是怎样选择测量agent。测量agent选择和测量agent布署是相关，测量agent选择问题也关键考虑被选择agent数量和分布。测量agent选择一个总标准是和测量要求相关。下面是选择测量agent部分参考标准：选择agent数量：实际上，被选择agent数量并非越多越好，测量agent数量在达成一定数量后就不再对测量结果有显著意义。具体数量可由试验确定或依据测试要求制订。选择agent分布：一样，选择agent应该考虑这些agent横向分布和纵向分布属性，避免选择含有一样分布属性agent。因为一些分布属性（如hops）是相对于被测量流媒体服务器而言，所以，必需时需要开启测试（test）过程。选择agent考虑其它原因：在候选agent中选择需要考虑agent目前状态，尽可能是各个测量agent负载均衡。agent选择能够让用户参与，因为测量要求是用户制订，我们在用户定制服务中将深入讨论这个问题。测量序列生成测量序列是对某个具体流媒体服务测量过程过程描述。从宏观来看（整个测量过程），测量序列包含两个属性，一个是时间强度。能够表示为测量行为时间分布。包含：测量次数，相邻测量之间间隔（假如是周期性测量，则表示为测量周期，假如是非周期测量，则定义为部分离散时间地点），每次测量连续时间。一个是空间强度。能够表示为同时提议测量数。最终，测量序列会被细分到每个测量agent中，组成当个测量agent测量序列，这时，测量序列仅有时间属性。测量序列生成取决于多个方面原因：测量类性：周期性测量，按需测试。测量要求：用户依据自己需要对测量序列作出要求，比如对时间强度和空间强度要求。测量agent负载。用户定制测量服务前面两个问题全部指出测量服务和用户测量要求亲密相关。所以，测量系统应该提供一个用户可配置测量平台。即提供用户定制测量服务以愈加好满足用户对于测量要求。比如用户对测量agent选择，用户对测量序列选择，和用户对返回测量结果要求等等。用户定制测量服务还便于为不相同级（费用不一样）用户提供不相同级服务。用户定制测量服务关键问