常見流媒體伺服器應用性能比較

常見流媒體伺服器應用性能比較

1.1 nCUBE4

　　 nCUBE系統具有較高的性能，單個節點(MediaHUB)的網路輸出性能為172個3Mb/s（其中b為比特，B為位元組，b/s = bps，B/s = Bps，以下不再註明）的數據流吞吐能力，即516Mb/s，單節點內部互連帶寬為8Gb/s，由於系統最多可擴展到256個節點，因此整個系統的內部系統互連帶寬峰值為2048Gb/s，系統的數據採用分散式方式存儲，並完全為所有應用程序所共享，每個節點具有4條Ultra2SCSI匯流排，總計320MB的存儲帶寬，以下是針對流媒體應用時，在系統完全採用數據共享的方式的前提下，系統最高組態的一些主要性能數據：

　　 流輸出能力：130Gb/s (16.5GB/s,支持44000個3Mb/s用戶同時在線）

　　 系統內部互連峰值性能：512Gb/s (64GB/s)

　　 系統的總互連帶寬：2048Gb/s (256GB/s)

　　 系統存儲能力：150TB

　　 總的存儲帶寬：650Gb/s (81.92GB/s)

　　nCUBE具有較高的系統輸出能力，而對於這樣的輸出能力，系統提供5個PCI插槽，可以插nCUBE公司的各種專門的數據流輸出卡，以下是這些專用網路輸出卡的介紹：

　　（1） AIM（ATM介面模塊）

　　每個AIM提供4 oc-3 or 1 oc-12的輸出能力,輸出能力為622Mb/s

　　支持TCP/IP或 MPEG TS方式,AIM有一個板內MIPS控制器，一個具有256KSAR內存的ATM SAR處理，還有一個PMC/Sierra SUNI-lite SONET/SDH 幀生成器，能夠執行多種ATM適配和MPEG封裝方案，ATM輸出的同步可以採用多種方案，AIM可以採用nCUBE系統內時鐘同步，也可以採用「光收」利用ATM信元和網路同步來實現。AIM的API允許用戶的調用利用E.164或者OSI NSAP通過AAL-5(VPI=0/VCI=5)用虛電路聯接與ATM交換機進行通信。

　　 視頻處理能力：

　　 AAL-5: 150~160個3M流

　　 TCP/IP(IP Over ATM): 75~80個3M流


　　（2） DVB_ASI 介面模塊(DVBIM)

　　每個卡提供3個DVB-ASI的輸出，輸出能力最大為 70M*3，DVBIM允許以QAM的速率進行配置，每個DVB-ASI介面都支持將多個MPEG SPTS復用到一個MPEG MPTS中，同時，也可以將多個SPTS復用到一個單個或多個的私有UBR數據流中，UBR流是配置MPTS后富餘的流速率。如果沒有有效的uBR數據，那麼將填入相應的空包。

　　視頻處理能力：

　　Max：70 個 3M流

　　（3） EIM（乙太網介面模塊）

　　每個卡提供4個10/100 M乙太網口。每個節點最多可配置5塊，EIM模塊提供基於LAN的多媒體應用，同時也具有基於UDP/IP的多媒體性能。

　　Max:100個3M流 （100M）

　　（4） CIM（電纜介面模塊）

　　每個卡提供3個QAM 64/256的輸出，輸出能力最大為50M*3，支持將MPEG SPTS復用到一個MPEG MPTS中，同時，也可以將多個SPTS復用到一個單個或多個的私有UBR數據流中，UBR流是配置MPTS后富餘的流速率。如果沒有有效的uBR數據，那麼將填入相應的空包。

　　處理能力：

　　24 個 3M流 （64QAM 6M Channel）

　　36 個 3M流 （256QAM 6M Channel）

　　36個 3M流 （64QAM 8Mchannel）

　　48 個3M流 （256QAM 8M Channel）

　　CIM卡具有如下特徵：

　　①提供3個獨立的QAM通道

　　②每個通道都可以配置成64/256QAM,完全帶寬運行時速率為27~51Mbps

　　③通道的帶寬為6M或8M （NTSC/PAL）

　　④支持DigiCipher II, DVB或 DAVIC前向數據差錯矯正

　　⑤MPEG MPTS協議

　　⑥MPEG-2 PAT, PMT和PID操作

　　⑦MPEG-2 PCR re-time-stamping

　　⑧私有數據插入

　　⑨多個CBR速率的填充

　　nCUBE每個節點（MediaHUB）具有5個 PCI插槽，可以根據需要配置以上插槽中的任意一種或幾種。

　　每個節點具有172*3M的處理能力，實際組網時根據這個處理能力的範圍來選配以上的各種插卡。

  

1.2 SGI Origin

　　SGI的Origin系列有Origin2000系列和Origin3000系列，Origin2000系列中有Origin200,2100,2400,2800等幾款，而Origin3000系列有Origin3200,3400,3800三款機型，以下是這幾款伺服器性能的數據：

　　Origin2000系列的性能：

　　Origin3000系列的性能數據：

　　註：表中的併發用戶數按每個用戶3Mbps計算,origin2400，2800目前已經可以擴展到512個節點，這裡依然按原來版本的數據。

　　就Origin系列本身來說，其內部互連性能比nCUBE的伺服器高得多，其路由器一個埠的速率就達到了3.2GB/s，大大超過了nCUBE的HAVOC的性能，但由於其高度密集型設計，Origin2000是每個節點（2個CPU）1.6GB的存儲帶寬，而Origin3000是每節點（4個CPU）2.4GB的存儲帶寬，同時由於CPU本身處理能力等原因，系統的網路吞吐性能，尤其是在共享數據態時的網路性能就大打折扣了，表中的流輸出能力和併發用戶數是與nCUBE同等條件下的估計值，並考慮到了合理性，如對於Origin2000系列，每2個節點公用1.56GBI/O峰值帶寬，這其中一部分用於存儲，一部分用於網路吞吐，同時還有XIO到PCI轉換的開銷和損失等因素，並考慮到CPU實際的性能，表中Origin2000按每CPU對應400Mbps的網路吞吐性能計算，Origin3000按每CPU對應500Mbps的網路吞吐性能計算，因此，對SGI來說僅有其Origin3800系列的性能超過了nCUBE4伺服器。從這裡可以看出，Origin系列的伺服器由於CPU主頻（MIPS處理器）比較低，因此，系統的實際性能上不去，充足的互連帶寬大部分都被浪費。

　　對Origin2000而言，其網路輸出和存儲系統都是掛接在XIO模塊上，每個機櫃4個節點8個CPU，有12個XIO插槽，在實現3.2Gb/s的網路吞吐能力時，系統需配置XIO到PCI匯流排的適配器（SGI稱為XIO內置PCI盒），將XIO轉換到PCI匯流排的I/O，這樣才可以插ATM、乙太網卡、DVB-ASI卡。而對數據存儲，則配置其專門的FC或SCSI卡，用於連接存儲設備。由於存儲和網路I/O都需要佔用XIO插槽，因此可能會產生插槽數不夠的情況，這是其設計缺陷。

　　對於Origin3000而言，其網路輸出和存儲完全分開，對於I/O而言，有通用的I-Brick: 輸入輸出(I/O)模塊，用於擴展輸出能力的P-Brick（PCI擴展模塊），用於HiPPI 的XIO-Brick: HiPPI適配插槽，用於存儲系統的D-Brick: 存儲模塊，這種設計可以完全根據用戶的需要來定製I/O和數據存儲，克服了Origin2000的這個缺點。

　　SGI origin3800的出色性能使其具有300GBI/O吞吐能力，這一點是nCUBE所不及的，因此，即使根據40%的利用率來計算，也有120GB（約1Tbps）的吞吐能力可用於網路輸出和數據存儲帶寬，這意味著，達到256Gbps的網路吞吐能力是很容易的事情。

　　和nCUBE一樣，SGI Origin系列也支持各種媒體輸出卡，如ATM卡，乙太網卡，DVB-ASI卡等，這裡就不再重複。不同的是，這些卡對Origin2000而言插在XIO內置PCI盒中，而對Origin3000而言則插在P-Brick（PCI擴展模塊）中。

 

 

1.3 MediaHawk2000的性能

　　MediaHawk2000的性能與一般的高級工作站性能相當，對於每個IVM（或稱為VA），可以配置4個網路輸出模塊，每個模塊有200Mbps網路吞吐能力，總共800M輸出能力，每個模塊包括一個PowerPC 300MHz RISC CPU，128MB內存，一個光纖仲裁環（FC-AL）磁碟控制器等，針對接入網路的不同，可選配DVB-ASI卡、10/100M乙太網卡、ATM網卡等輸出設備。Mediahawk系統的VA在數據共享態下的帶寬很小，僅有800Mbps,如果採用DVA共享數據的模式，也僅僅只有1600Mbps的共享網路帶寬，在組建大的系統時，系統就必須配置多個獨立的DVA了，這些DVA通過區域網相連，成為一個完全分散式的多系統結構，即不支持單一系統映像（SSI）的體系結構，這是MediaHawk與nCUBE4以及Origin相比最大的弱點，即MediaHawk系統不具有線性可擴展性。

1.4 性能點評

　　 nCUBE4和Origin2000,Origin3000，以及MediaHawk這幾款伺服器相比，在面向流媒體應用時。從網路吞吐性能上說，Origin3000是最好的，nCUBE4次之，Origin2000排在第3位，Mediahawk的性能則是最差的。從系統互連、系統內部帶寬等的性能指標來看，在系統節點數目一定的情況下，Origin3000,Origin2000的性能分別列一、二位，nCUBE4列第3位，Mediahawk依然排在最後，因此，對這幾款伺服器性能的印象評分如下：

　　nCUBE4： ★★★★★

　　SGI Origin2000：★★★★

　　SGI Origin3000：★★★★★

　　MediaHawk：★★★

  

常見視頻伺服器系統指標

 2.1 nCUBE4

　　nCUBE4對流媒體提供了全面的支持，其系統專門針對流媒體應用而設計，以下是其針對流媒體應用的系統相關指標：

　　傳輸格式支持：MPEG-1,MPEG-2 TS,RTP

　　視頻格式支持：MPEG-1,MPEG-2，Real Media,MPEG-4,QuickTime，AVI

　　流媒體速率支持：96kbps~15Mbps

　　存儲系統：每節點4條Ultra2SCSI匯流排，320MB/s存儲帶寬，每節點600GB存儲能力(12塊50GB磁碟)，總計150TB的數據存儲能力，即86,000小時3Mbps媒體流存儲。

　　I/O介面數：5個I/O擴展槽可供選擇

　　I/O選擇： QAM64/256 (6/8M Channel)，DVB-ASI,ATM oc-3/12,10/100BaseT,Gigabit Ethernet

　　網路支持：支持IP(LAN,MAN,WAN),ADSL,ATM/SDH,HFC網路流媒體應用

　　組網方式：支持分散式，集中式，分佈+集中混合式

　　最高容量：256節點（256 PII CPU），130Gbps網路吞吐，支持44000個併發3Mbps用戶

 

2.2 SGI Origin

　　Origin的設計是用於通用的高性能伺服器，並非專門針對流媒體應用，因此有些相關指標如I/O性能不是很準確，而僅僅是估計值，以下是有關數據：

　　（1）Origin2000

　　傳輸格式支持：MPEG-1,MPEG-2 TS,RTP

　　視頻格式支持：MPEG-1,MPEG-2，Real Media,MPEG-4,QuickTime, AVI

　　流媒體速率支持：96kbps~8Mbps

　　I/O介面數：根據需要配置，最多96個PCI設備，384個XIO設備

　　存儲系統：根據需要配置

　　I/O選擇： QAM64/256 (6/8M Channel)，DVB-ASI,ATM oc-3/12,10/100BaseT,Gigabit Ethernet

　　網路支持：支持IP(LAN,MAN,WAN),ADSL,ATM/SDH,HFC網路流媒體應用

　　最高容量：Origin2800可支持2萬個以上併發3Mbps用戶

　　組網方式：支持分散式，集中式，分佈+集中混合式

　　（2）Origin3000

　　傳輸格式支持：MPEG-1,MPEG-2 TS,RTP

　　視頻格式支持：MPEG-1,MPEG-2，Real Media,MPEG-4,QuickTime, AVI

　　流媒體速率支持：96kbps~8Mbps

　　I/O介面數：根據需要配置，最多372個PCI設備，124個XIO設備

　　存儲系統：根據需要配置

　　I/O選擇： QAM64/256 (6/8M Channel)，DVB-ASI,ATM oc-3/12,10/100BaseT,Gigabit Ethernet

　　網路支持：支持IP(LAN,MAN,WAN),ADSL,ATM/SDH,HFC網路流媒體應用

　　最高容量：Origin3800的能力可支持8萬個以上併發3Mbps用戶

　　組網方式：支持分散式，集中式，分佈+集中混合式

 

 

2.3 MediaHawk2000

　　MediaHawk2000的設計是典型的基於SMP體系結構的高級工作站，且專門針對流媒體應用，組大系統時是這些工作站之間通過商用網路連接，其相關指標如下：

　　傳輸格式支持：MPEG-1,MPEG-2 TS,RTP

　　視頻格式支持：MPEG-1,MPEG-2，MPEG-4,QuickTime, AVI

　　流媒體速率支持：96kbps~8Mbps流媒體，300kbps~10Mbps MPEG-2

　　I/O介面數：每個VA 4個

　　存儲系統：根據需要配置Ultra SCSI, FC-AL介面的存儲系統，每個DVA 500小時存儲容量

　　I/O選擇： QAM64/256 (6M Channel)，DVB-ASI,ATM oc-3/12,10/100BaseT,Gigabit Ethernet

　　網路支持：支持IP(LAN,MAN,WAN),ADSL,ATM/SDH,HFC網路流媒體應用

　　最高容量：一個DVA輸出1600Mbps，支持500個併發用戶

　　組網方式：支持分散式

  

2.4 系統指標點評

　　 nCUBE4和Origin系列由於其體系結構的靈活性，都支持分散式和集中式組網方式，因此非常具有適應性，不過這兩款伺服器的價格比較高；MediaHawk2000由於體系結構的限制，僅僅支持分散式組網方式，因此，其進行大規模組網時的靈活性很差，運行維護很複雜，唯一的優勢就是其價格相對來說比較低。在媒體格式、媒體速率和網路接入支持等指標上，幾款伺服器都是騎虎相當的，但MediaHawk不支持歐洲標準的HFC頻道分割方式，因此，對這幾款伺服器針對流媒體應用的綜合印象評分如下：

　　nCUBE4： ★★★★★

　　SGI Origin2000：★★★★★

　　SGI Origin3000：★★★★★

　　MediaHawk：★★★

 

 

常見流媒體伺服器指標列表及綜合評分

 (1)各伺服器系統指標：

　　根據前面幾個部分的有關介紹分析和歸類，幾款流媒體伺服器的主要指標參見下表：

 

 

 （2）各伺服器系統綜合評分

　　綜合評分是將前面的多種因素進行綜合后的印象評分和總的印象評分，見下表：