流媒体性能参数测试与分析

流媒体性能参数测试与分析

目前，现有网上的流媒体业务大都采用CDN网络架构以提高质量，但随着流媒体点播用户数量的迅猛增长，用户端在使用流媒体服务时，尤其是在忙时段，黑屏、马赛克、图像停格、缓冲等现象仍然时有发生，大大影响了流媒体的服务质量。

本文从客户端、服务器以及网络参数等方面对流媒体系统进行了实验室测试和探索，以对现有网络开展流媒体业务提供技术参考。

一、流媒体简介

流媒体即Streaming Media，是指视频、声音和数据以实时传输协议作为连续实时流从源端同时向目的地传输，在目的地接收到一定缓存数据后就可以立即播放出来的多媒体应用。

流媒体有以下特点：

1．体在分组网络上传输，传输和播放可以同时进行，所以“流媒体”又叫做Continuous Media；

2．于时间的，在同步、最小延时、等时性方面有严格要求，所以又叫做Time-based Media；

3．对于网络和处理器资源有伸缩性：编码分层、平滑降速等；

所以流媒体系统对用户的客户端系统、传输网络和服务器均提出了较高要求，本文即从这三个角度对流媒体业务做一些测试。

二、测试环境和内容

实验室流媒体系统由服务器、网络（交换机）和客户端三部分组成，本文中采用了微软Media Server 作为流媒体服务器，整个测试环境配置如下所示：

1.流媒体服务器，配置是

l 处理器：2*XEON 1.8G ，512K二级缓存；

l 内存： 256M*8DDR，266MHz；

l 磁盘：10000转 SCSI；36G*9 做RAID0l

网络：外插INTEL PRO1000千兆网卡

2.网络损伤仪：

IPWAVE，

两块网卡，

机器配置是PIII1.6GHz的CPU，

256M内存、16M显存，

系统是Win98。

3.挂接在损伤仪上的客户端2；直接挂接在交换机上的客户端1、3、4；

4.测试内容

(1)机器配置测试：网络损伤仪不开启，更换客户端1、3、4机器，查看所有客户端点播是否正常，并记录相应的点播效果、点播数据统计数据。

(2)服务器压力测试：网络损伤仪不开启，增加高性能客户端，启动模拟客户端测试软件测试服务器，并记录相应的点播效果、点播数据统计数据。

(3)流媒体网络参数测试：网络损伤仪开启后，设置不同损伤方式，查看所有客户端点播是否正常，并记录相应的点播效果、点播数据统计数据。

四、测试结果

1.机器配置测试结果经过测试，我们发现同样的片源、同样的网络效果，不同性能的机器点播效果有所不同，根据表1中对750K片源（448*336,25帧）的测试结果，我们得出机器的最低配置为：CPU: PII233, 内存：32M,操作系统:WIN98,WINME,WIN2K。

另外，我们发现在客户端配置比较高的情况下，正常屏幕和全屏的图像质量差别不大，但是在其机器配置不高的情况下，全屏的图像质量会出现图像不流畅但声音流畅的现象。而笔记本电脑的处理能力和图

像解析能力较弱，不适合做测试终端。

表1 机器配置测试表格机器配置操作系统 WIN98 WINMECPU: P166, 内存：32M Media payer7.1, IE5.0,显示为800*600,16位，显卡：S3 64V2/2M 有停顿稍有停顿，可接受CPU: PII233, 内存：32M Media payer7.1,IE5.0,显示为800*600,24位，显卡：SIS6326 4M 流畅流畅CPU:PII400, 内存：32MMedia payer7.1,IE5.0,显示为800*600,24位，显卡：SIS6326 4M 流畅流畅注：配置较低的客户端自动会选择TCP连接，配置较高的客户端自动会选择UDP的连接。

2.服务器端压力测试服务器测试需要具有相当数量的客户端对测试服务器施加压力，才能获得服务器的实际性能，因此以下是我们参照了一些服务器测试报告中测试结果和测试资料得到的结论，以供参考。

服务器压力测试的目标是测试服务器在大并发流情况下的性能状况。为了使有限的物理客户端能支持更多的并发流，测试程序采用WINDOWS Media Load Simulator来模拟客户端，只是从服务器收数据而不播放，这样在测试时，每台机器都是连上40-50模拟测试程序客户端后，再用真实的播放器检察播放效果。在服务器高负荷情况下有图像出现马赛克、影像的重叠、播放不连续、黑屏（即不能连接上服务器）等现象。

根据服务器压力测试数据，得出以下结论。

(1)磁盘子系统瓶颈就服务器的配置，可以负载495个300Kps的用户并发访问不同的文件。此时设定内存每次从磁盘读取256K的数据。可以负载430个300Kps的用户并发访问不同的文件。此时设定内存每次从磁盘读取512K的数据，此时因为内存与磁盘之间进行频繁的数据交换，使磁盘子系统成为系统瓶颈。结论：内存每次从磁盘读取数据的大小（256K\512K\1M）与要传输的数据大小（300K）越接近越好，这样不仅可以节约内存值，也可以减轻磁盘的负载。

(2)内存瓶颈就服务器的配置，可以负载350个534Kps的并发用户访问不同的文件，此时设定内存每次从磁盘读取512K的数据，图像依然保持连续，服务器资源中内存被消耗光，成为系统瓶颈。当用户数为354时，图像开始不连续。

(3)网卡瓶颈当将网卡换成100M网卡时，发现服务器网络带宽长期保存在85%~90%时，流媒体会产生丢帧和缓冲的现象；

(4)处理器CPU瓶颈在本服务器的情况下，当处理器占用70%以上时图像仍然连续播放，没有影响。但现网上CDN平台采用的是Cache设备，其CPU处理能力仍然可能成为瓶颈。

3.流媒体网络QoS参数测试

经测试发现网络丢包率和时延与片源的码率有密切关系，不同码率的片源出现的现象是不同的，所以我们分低速率和高速率的片源分别做一描述；另外，设置网络抖动的参数后，视频点播软件的统计数据会显示出丢包率的上升。客户端设置的缓冲区（Buffer）也会对测试结果产生影响，一般的，客户端设置5～15秒的Buffer以起到减轻抖动的影响、通过重传进行错误恢复、容错以及对吞吐量发生波动时起平滑的作用等等，但是设置缓冲区也增加了初始延迟。

表2 丢包率测试表格丢包率\现象低码率的场景、电影和球赛的片源高码率的场景、电影和球赛的片源丢包率为10%时的现象声音的停顿、图像的停格、马塞克：点播1M以下的片源可以播放，但出现了图像停止，声音流畅的现象；其中对400M-350M-160M智能流的点播也出现声音的停顿、图像的停格，马塞克等现象。

另外一点，当把缓冲加到60S时，效果有所改观，但仍不理想。“缓冲”：点播1.2M、1.5M、2M的片源均无法播放，服务器已经连接，但一直停留在“缓冲”状态；图像声音不流畅；丢包率为5%时的现象偶尔有瞬间的停顿：点播400k-350k-160k智能流、700k-350k智能流、350K视频片源的点播效果比较好，只是偶尔有瞬间的停顿现象，声音一直很流畅，整体效果可以接受；马塞克、停顿、声音时断：700K、750K 以及1M以上的片源均出现马塞克、停顿、声音时断等现象，点播效果不可接受。丢包率为3%时的现象效果很好：点播400k-350k-160k智能流、700k-350k智能流、350K、700K、750K视频片源的点播效果比较好；可以接受：1.2M、1.5M及2M的视频片源均出现不同程度的马塞克、停顿、声音时断等现象，点播效果可以接受丢包率为1%时的现象网络损伤仪设置的丢包率为1%的时侯，2M及以下所有片源的点播效果都很好。