Электронные издания - Владимир Вуль

В дополнение к файлам содержания существуют вспомогательные файлы, которые поддерживают распределение первичного файла по разным дискам (striping), синхронизацию между видео и аудио, обеспечивают разные режимы воспроизведения.

Из имеющихся технических и программных средств системы доставки цифрового медиа в наибольшей степени подходят серверы семейства MediaCenter известной фирмы Sun и специализированное программное обеспечение этой же фирмы. Характеристики некоторых серверов представлены в табл. 7.1.

Таблица 7.1. Сравнительные характеристики серверов доставки медиа фирмы Sun

Рассмотрим подробнее одну из моделей сервера – Sun MediaCenter UltraSPARC. Это высокопроизводительная масштабируемая система с невысокой стоимостью базовой конфигурации. Как и все модели этой линии, она предназначается для доставки цифрового видео по сетевым и вещательным каналам в режиме video-on-demand.

MediaCenter UltraSPARC базируется на сервере Sun Ultra Enterprise 2 и имеет масштабируемую многопроцессорную архитектуру с двумя процессорами UltraSPARC 167 МГц, каждый с 512 Кбайт памяти на чипе и 2 Мбайт кэшпамяти на модуль. Обмен данными между процессорами, памятью и портами ввода/вывода осуществляется пакетным переключателем с малой задержкой. Из 50 Гбайт внешней памяти Raid-4, 42 Гбайт – это чистая память для хранения видео, и еще 8 Гбайт используются для контроля. Новая версия 2.0 ПО MediaCenter позволяет масштабировать внешнюю память 100 Гбайт (124 часа видео при компресии 1,5 Мбайт/с). Сетевые интерфейсы в стандартах ATM, Fast Ethernet, Ethernet обеспечивают гарантированную пропускную способность 100 Мбит/с для передачи видео. Серверы MediaCenter оснащаются всеми необходимыми компонентами для хранения и доставки видео. В частности, используемая в них операционная система Solaris дополнена специализированным обеспечением, превращающим файл-сервер Ultra Enterprise в медиа-сервер. Как обычно, в системах такого класса большое внимание уделяется надежности. Сервер Sun MediaCenter защищен от сбоя одного диска механизмом контроля четности Block-Interleaved Parity, соответствующим Raid Level 4. Средства системного администрирования включают замену дисков без перезагрузки системы, управление размещением медиа-документов и мониторинг сети.

Специальное программное обеспечение Sun MediaCenter включает:

✓ модифицированное ядро операционной системы Solaris;

✓ модифицированные драйверы сетевых интерфейсов, настроенные на вывод мультимедиа;

✓ файловую система MFS (Media File System), оптимизированную для доставки удовлетворяющего строгим временным ограничениям битового потока;

✓ менеджер медиапотока MSM (Media System Manager), позволяющий управлять проигрываемыми потоками;

✓ менеджер загрузки документов СМ (Configuration manager).

Оба менеджера – MSM и CM – поддерживают интерфейс с программой-клиентом на основе протокола удаленного вызова процедур RPC (Remote Procedure Call), а сервер обладает двумя важными свойствами. Во-первых, он гарантирует требуемую скорость передачи видеопотока (в рамках максимальной полосы пропускания). Поскольку Sun MediaCenter оптимизирован на доставку видео, он может поддерживать больший, чем стандартный сервер, видеопоток, при тех же аппаратных ресурсах. Во-вторых, менеджер MFS спроектирован специально для приложений с высоким уровнем ввода/вывода, и поэтому MediaCenter гарантирует среднюю производительность дискового ввода/вывода, в отличие от серверов с обычной файловой системой, которые гарантируют более низкий уровень производительности. Кроме того, MFS обеспечивает независимость передачи: если пользователи запрашивают даже одни те же битовые потоки, временные ограничения по их доставке не будут нарушены, при условии, конечно, что они укладываются в максимальную полосу пропускания. В обычной файловой системе, не оптимизированной для видео, множественные запросы к одному битовому потоку ведут к падению производительности сервера.

В сервере реализована модель "выталкивания", согласно которой он только инициирует и посылает поток битов по сетевому интерфейсу, выделенному для видеовывода. На этом интерфейсе нет канала для передачи информации в обратном направлении: от декодера к серверу. На сервер возлагается единственная задача – строго выдерживать временные ограничения потока. На принимающем конце должен быть достаточно быстрый декодер. Достоинства модели "выталкивания" очевидны – она более простая, а значит, принимающее устройство может быть более дешевым.

Sun MediaCenter начинает проигрывание уже через 5 секунд после начала загрузки. Сквозное проигрывание необходимо для приложений с быстрым и непрерывным обновлением содержания. Этот режим не налагает никаких ограничений на тип документов – они могут быть любыми, единственное ограничение в том, что видеопоток проигрывается только в нормальном режиме в прямом направлении. Сквозное проигрывание поддерживается менеджером документов CM и менеджером потока MSM, что позволяет использовать программы, которые практически одновременно записывают и проигрывают документы с сервера. Утилиты CM, распознавая режим сквозного проигрывания, предотвращают преждевременное уничтожение документов.

На уровне операционной системы видеодокументы представляются взаимосвязанной совокупностью файлов. Таким образом, для фильма в цифровой форме хранятся файлы одного или нескольких видеопотоков и файл для аудиопотока. В дополнение к файлам содержания существуют вспомогательные файлы, которые поддерживают распределение первичного файла по разным дискам (striping), синхронизацию между видео и аудио, обеспечивают разные режимы проигрывания. Менеджер документов делает все эти сложности невидимыми для глаза, позволяя работать с абстракцией видеофайла. Например, копирование и удаление видеофайлов производится так же, как и обычных текстовых, но, естественно, видеофайлы имеют дополнительные свойства – клиент MSM может заказать их доставку для проигрывания.

Из других типов медиа-серверов упомянем семейство Challenge фирмы SGI. Фирма эта известна своими разработками в области трехмерной графики (например, браузер и язык VRML – см. разд. 4.3.1). Ее системы Cosmo и WebForce оснащены медиа-серверами. Линейка серверов Challenge начинается с простой модели "S", а заканчивается суперсервером модели "XL". Их данные сведены в табл. 7.2.

Это семейство серверов имеет симметричную многопроцессорную архитектуру. Масштабируемость серверов достигается не только за счет увеличения числа процессоров и каналов ввода-вывода, но и путем перехода от младших моделей к старшим. Все модели полностью совместимы и работают под управлением операционной системы IRIX, причем ее версии, начиная с 6.X, поддерживают 64-разрядную архитектуру. Challenge S – настольный медиасервер, цена которого лишь немного превышает стоимость ПК. Для работы с внешней памятью используются 3 SCSI-интерфейса. Два слота ввода/вывода обеспечивают полосу пропускания до 267 Мбит/с.

Таблица 7.2. Сравнительная характеристика серверов семейства Challenge фирмы SGI

Старшая модель Challenge XL способна обслужить до 1000 видеопотоков. Объем оперативной памяти в ней может достигнуть 16 Гбайт. Помимо обычной внешней памяти емкостью до 2 Тбайт предусмотрена внешняя память с особо высокой надежностью на основе RAID-технологий, емкость которой достигает 6,3 Тбайт. Естественно, что цена старшей модели достаточно высока.

Операционная система IRIX представляет собой адаптированный вариант UNIX и соответствует стандарту X/Open. В нее входит файловая система XPS (Expert System), которая поддерживает:

✓ 64-разрядную адресацию;

✓ специальную журнализацию;

✓ детерминированное время ответа.

Такая адресация, в отличие от 32-разрядной, практически не ограничивает размер адресуемой памяти. В этой файловой системе адресуется до 9 млн. Тбайт. Пока аппаратные ограничения не позволяют иметь память такого объема. Журнализация в файловой системе состоит в систематической регистрации транзакций, что обеспечивает быстрое восстановление файловой системы при повреждениях. А детерминированное время ответа означает, что файловая система гарантирует получение запрашиваемой полосы пропускания в течении определенного промежутка времени.

На рынке медиасерверов в последние годы растет конкуренция. Выпускаются серверы на основе оборудования фирмы Hewllett-Packard с программным обеспечением OKI MediaServer. Работы в данном направлении ведутся и компьютерным гигантом IBM совместно с фирмами BellSouth и Panasonic.

7.5.3. Клиентское рабочее место

Браузер представляет собой интерфейс пользователя для доступа и просмотра любых электронных изданий. Отделение браузера от уровня клиентских сервисов подчеркивает тот факт, что он может быть реализован с помощью любого стандартного Web-браузера, что дает множество преимуществ, например, независимость от платформы. Наращивание функциональных возможностей может происходить путем добавления сервисов в рамках задаваемой браузером общей организации.