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超高清視頻監(jiān)控發(fā)展面臨的技術(shù)問題（二）
| 發(fā)表于:2019-10-09 瀏覽451次 |
③網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧優(yōu)化
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧是以內(nèi)核態(tài)驅(qū)動的方式存在于操作系統(tǒng)中的，其關(guān)鍵工作機(jī)制是中斷響應(yīng)、延遲過程處理、通用包處理。
中斷響應(yīng)：傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧驅(qū)動以網(wǎng)卡的中斷機(jī)制為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)包的到達(dá)和發(fā)送完成均以中斷機(jī)制通知上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，以便協(xié)議棧驅(qū)動繼續(xù)處理接收和發(fā)送。
延遲過程處理：協(xié)議棧驅(qū)動響應(yīng)中斷后，并不是將包的收取或發(fā)送處理包含在中斷處理例程中占用中斷時(shí)間，因?yàn)橹袛嗟膬?yōu)先級較高，如果中斷占用的時(shí)間太長會影響其他優(yōu)先級線程的執(zhí)行，因此中斷處理例程將具體的收取/發(fā)送等事務(wù)性工作放在DPC(延遲過程調(diào)用)隊(duì)列中，待中斷優(yōu)先級下降時(shí)才處理，這樣就減少了中斷打擾占用的時(shí)間。
通用包機(jī)制：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧是瞄準(zhǔn)通用型網(wǎng)絡(luò)包處理的，因此對于OSI模型的每層協(xié)議都會進(jìn)行相應(yīng)的處理和校驗(yàn)，這比較適合流量不大包類型各異的情況。而在高清視頻流媒體服務(wù)器上流量較大，且傳輸?shù)囊话銥樾帕顖?bào)文和視頻包，其協(xié)議格式和封裝方式固定。
上述機(jī)制在一定程度上降低了協(xié)議棧的處理效率。針對超高清視頻流媒體服務(wù)器，可以采用改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧對傳統(tǒng)協(xié)議棧進(jìn)行旁路化改進(jìn)，比如定制專門針對流媒體傳輸?shù)膶Ｓ脜f(xié)議棧驅(qū)動，或者嫁接高速傳輸設(shè)備的協(xié)議棧驅(qū)動。
④應(yīng)用進(jìn)程軟件調(diào)優(yōu)
除了上述幾種機(jī)制外，還可針對超高清視頻的特點(diǎn)對傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。例如基于視頻包封裝協(xié)議較為固定的特點(diǎn)，會話協(xié)商報(bào)文可通過傳統(tǒng)協(xié)議棧流轉(zhuǎn)，而流媒體包則通過DPDK驅(qū)動進(jìn)行傳輸，并對DPDK進(jìn)行相應(yīng)的裁剪，只需適應(yīng)TCP、UDP、SCTP這些四層協(xié)議不同的封裝要求即可。
同時(shí)也可以其他采用軟件調(diào)優(yōu)的思路，例如：
軟件架構(gòu)采用去中心化的設(shè)計(jì)思想，盡量避免全局共享，以減少全局競爭和失去橫向擴(kuò)展的能力；在NUMA架構(gòu)下不跨Node使用內(nèi)存，以避免內(nèi)存遠(yuǎn)程訪問；不使用慢速API；視頻應(yīng)用進(jìn)程不在IO線程中承擔(dān)過多任務(wù)，若無特殊要求更應(yīng)避免任何形式的阻塞。
(2)增加中間鏈路的傳輸能力
隨著5G的發(fā)展和成熟，以SDN/NFV、IPV6為特征的新一代網(wǎng)絡(luò)已悄然落地，這為接入網(wǎng)、城域網(wǎng)和核心網(wǎng)傳輸能力的增加提供了契機(jī)，更為超高清視頻的傳輸提供了擴(kuò)容手段。
首先，IPV6的普及可以有效地減少NAT等傳統(tǒng)IP擴(kuò)容設(shè)備的部署，極大減少了在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的傳輸瓶頸和限制。
再者，SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))隔離了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)面和控制面，一方面解耦了軟件與專用硬件的綁定，更重要的是交換設(shè)備本身不再承擔(dān)找端口找路由等邏輯判斷功能，極大地釋放了交換設(shè)備的IO能力。SDN應(yīng)用層可以對超高清視頻的Qos業(yè)務(wù)進(jìn)行定制化處理，采用交換機(jī)流表項(xiàng)的方式代替了原先通過MPLS實(shí)現(xiàn)的Qos業(yè)務(wù)，省略了包封裝和解封裝的開銷，提高了傳輸效率。
最后，NFV(網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)支持在通用平臺上實(shí)現(xiàn)以虛擬化為載體的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)功能，進(jìn)一步釋放了通用計(jì)算平臺的計(jì)算力。
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