一種基于DVFS的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器及其應(yīng)用的制作方法

本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器及其應(yīng)用，尤其是涉及一種基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

視頻點播(vod，videoondemand)，將視頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)三者相結(jié)合，實現(xiàn)了用戶根據(jù)個人喜好來播放視頻，為用戶提供實時便捷、交互式按需點播視頻服務(wù)，廣泛應(yīng)用于學(xué)習(xí)教育、生活娛樂、商業(yè)金融和智能家居、安防監(jiān)控等各個領(lǐng)域。

網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器，作為視頻點播系統(tǒng)的存儲中心和處理中樞，負(fù)責(zé)存儲視頻源、響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)用戶點播請求、傳輸點播視頻等功能。隨著視頻質(zhì)量的不斷提高和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，用戶對網(wǎng)絡(luò)視頻點播的視頻精度、響應(yīng)和傳輸延遲的要求也不斷提升。當(dāng)代的視頻點播系統(tǒng)，呈現(xiàn)出高分辨率、數(shù)據(jù)量大、傳輸帶寬高和實時性強(qiáng)等特點。這就對網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的性能和功耗提出了很高的要求。因此，功耗問題已經(jīng)成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器不得不考慮的關(guān)鍵問題。然而，現(xiàn)有大多網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器，很少將能耗因素考慮在內(nèi)，因而幾乎沒有采用任何節(jié)能措施，更缺乏對其功耗的深入研究和有效控制。

dvfs(dynamicvoltageandfrequencyscaling，動態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié))，根據(jù)外界事件的緊迫程度來動態(tài)調(diào)節(jié)cpu的電壓和頻率，以達(dá)到響應(yīng)時間和功耗之間的平衡。由于dvfs對cpu電壓和頻率的動態(tài)可調(diào)性，被普遍應(yīng)用在節(jié)能領(lǐng)域。對于網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器，dvfs技術(shù)能夠在系統(tǒng)運行時根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶點播請求數(shù)量和等級、系統(tǒng)性能等情況靈活改變視頻點播服務(wù)器處于工作狀態(tài)的cpu核數(shù)及其工作頻率，處理用戶的視頻點播請求并傳輸點播視頻。這樣，可以在不影響用戶網(wǎng)絡(luò)視頻點播質(zhì)量和延時的前提下，更為有效和合理地降低網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的能量消耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器及其應(yīng)用。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器，所述的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器包括：用于處理用戶點播請求并傳輸點播視頻的處理器，用于存儲用戶點播的視頻源的存儲硬盤，用于監(jiān)測服務(wù)器運行狀態(tài)指標(biāo)的指標(biāo)監(jiān)測模塊以及用于根據(jù)指標(biāo)監(jiān)測模塊監(jiān)測數(shù)據(jù)對處理器進(jìn)行dvfs調(diào)節(jié)的運行內(nèi)存，所述的處理器為基于dvfs的多核處理器，所述的處理器通過以太網(wǎng)接口連接internet網(wǎng)絡(luò)，所述的internet網(wǎng)絡(luò)連接用于用戶視頻點播的用戶終端，所述的運行內(nèi)存連接指標(biāo)監(jiān)測模塊，所述的處理器分別連接存儲硬盤和運行內(nèi)存。

所述的存儲硬盤為sata3硬盤，所述的sata3硬盤通過sata3接口連接所述的處理器。

所述的運行內(nèi)存為ddr3內(nèi)存，所述的ddr3內(nèi)存通過ddr3內(nèi)存接口連接所述的處理器。

所述的以太網(wǎng)接口為10000mbps以太網(wǎng)接口。

所述的指標(biāo)監(jiān)測模塊包括用于監(jiān)測運行內(nèi)存使用率的內(nèi)存監(jiān)測子模塊、用于監(jiān)測存儲硬盤響應(yīng)時間的硬盤監(jiān)測子模塊以及用于監(jiān)測以太網(wǎng)接口流量的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測子模塊，各子模塊均連接至運行內(nèi)存。

所述的運行內(nèi)存包括：

性能指標(biāo)獲取模塊：該模塊連接指標(biāo)監(jiān)測模塊，性能指標(biāo)獲取模塊獲取指標(biāo)監(jiān)測模塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

處理器cpu核dvfs調(diào)節(jié)模塊：該模塊根據(jù)性能指標(biāo)獲取模塊獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)對處理器進(jìn)行dvfs調(diào)節(jié)，設(shè)定dvfs的多核處理器中各個cpu核的工作狀態(tài)和工作頻率。

該網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器還包括功耗檢測顯示模塊，所述的功耗檢測顯示模塊包括功耗檢測芯片和顯示器，所述的功耗檢測芯片連接所述的處理器和顯示器。

一種基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的應(yīng)用，具體應(yīng)用方法包括如下步驟：

(1)網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器進(jìn)行初始化，基于dvfs的多核處理器運行于設(shè)定的最優(yōu)節(jié)能模式；

(2)網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器監(jiān)測是否有用戶點播請求，若無則基于dvfs的多核處理器保持運行于設(shè)定的最優(yōu)節(jié)能模式，若有則執(zhí)行步驟(3)；

(3)基于dvfs的多核處理器響應(yīng)用戶請求向用戶終端發(fā)送點播的視頻，同時對基于dvfs的多核處理器進(jìn)行dvfs調(diào)節(jié)。

步驟(3)中dvfs調(diào)節(jié)具體為：運行內(nèi)存從指標(biāo)監(jiān)測模塊獲取性能指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)后對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并設(shè)定基于dvfs的多核處理器中各個cpu核的工作狀態(tài)和工作頻率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明指標(biāo)監(jiān)測模塊實時監(jiān)測運行狀態(tài)指標(biāo)，從而能夠及時調(diào)整基于dvfs的多核處理器中各個cpu核的供電電壓和時鐘頻率，在滿足視頻點播應(yīng)用性能以及用戶點播要求的同時，降低網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的整體能耗；

(2)本發(fā)明設(shè)置的功耗檢測顯示裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測并顯示處理器的功耗；

(3)本發(fā)明指標(biāo)監(jiān)測模塊監(jiān)測的運行狀態(tài)指標(biāo)包括運行內(nèi)存使用率、存儲硬盤響應(yīng)時間以及網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測子模塊，從而從各多方面判斷網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的工作狀態(tài)和負(fù)載情況。在不影響系統(tǒng)性能的情況下，實時調(diào)整多核處理器的各個cpu核的打開/關(guān)閉狀態(tài)，從而有效地降低網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的功耗、節(jié)約能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的應(yīng)用方法的流程圖。

圖中，1為處理器，2為sata3硬盤，3為sata3接口，4為ddr3內(nèi)存，5為ddr3內(nèi)存接口，6為以太網(wǎng)接口，7為路由器，8為internet網(wǎng)絡(luò)，9為有線點播終端，10為移動點播終端，11為指標(biāo)監(jiān)測模塊，12為功耗檢測顯示模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例

如圖1所示，一種基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器包括：用于處理用戶點播請求并傳輸點播視頻的處理器1，用于存儲用戶點播的視頻源的存儲硬盤，用于監(jiān)測服務(wù)器運行狀態(tài)指標(biāo)的指標(biāo)監(jiān)測模塊11以及用于根據(jù)指標(biāo)監(jiān)測模塊11監(jiān)測數(shù)據(jù)對處理器1進(jìn)行dvfs調(diào)節(jié)的運行內(nèi)存，處理器1為基于dvfs的多核處理器，處理器1通過以太網(wǎng)接口6連接internet網(wǎng)絡(luò)8，internet網(wǎng)絡(luò)8連接用于用戶視頻點播的用戶終端，運行內(nèi)存連接指標(biāo)監(jiān)測模塊11，處理器1分別連接存儲硬盤和運行內(nèi)存，用戶終端包括有線點播終端9和移動點播終端10。

存儲硬盤為sata3硬盤2，sata3硬盤2通過sata3接口3連接處理器1。運行內(nèi)存為ddr3內(nèi)存4，ddr3內(nèi)存4通過ddr3內(nèi)存接口5連接處理器1。以太網(wǎng)接口6為10000mbps以太網(wǎng)接口。?；赿vfs的多核處理器包括多個cpu核，每個cpu核均可互不影響、各自獨立地打開或關(guān)閉。并且，當(dāng)每個cpu核處于打開工作狀態(tài)時，可動態(tài)設(shè)置其工作頻率。10000mbps以太網(wǎng)接口將internet網(wǎng)絡(luò)8與基于dvfs的多核處理器進(jìn)行連接，10000mbps以太網(wǎng)接口和internet網(wǎng)絡(luò)8之間設(shè)置路由器7，10000mbps以太網(wǎng)接口是網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器與位于不同物理區(qū)域的點播用戶進(jìn)行通信的接口。通過10000mbps以太網(wǎng)接口，基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器接收來自internet網(wǎng)絡(luò)的不同用戶點播請求，并向各個用戶傳輸視頻數(shù)據(jù)。

指標(biāo)監(jiān)測模塊11包括用于監(jiān)測運行內(nèi)存使用率的內(nèi)存監(jiān)測子模塊、用于監(jiān)測存儲硬盤響應(yīng)時間的硬盤監(jiān)測子模塊以及用于監(jiān)測以太網(wǎng)接口6流量的網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測子模塊，各子模塊均連接至運行內(nèi)存。

運行內(nèi)存包括：性能指標(biāo)獲取模塊：該模塊連接指標(biāo)監(jiān)測模塊11，性能指標(biāo)獲取模塊獲取指標(biāo)監(jiān)測模塊11的監(jiān)測數(shù)據(jù)；處理器cpu核dvfs調(diào)節(jié)模塊：該模塊根據(jù)性能指標(biāo)獲取模塊獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)對處理器1進(jìn)行dvfs調(diào)節(jié)，設(shè)定dvfs的多核處理器1中各個cpu核的工作狀態(tài)和工作頻率。

該網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器還包括功耗檢測顯示模塊12，功耗檢測顯示模塊12包括功耗檢測芯片和顯示器，功耗檢測芯片連接處理器1和顯示器。

具體地，運行內(nèi)存中設(shè)置基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的軟件，該軟件包括：

linux操作系統(tǒng)，是基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器軟件的基礎(chǔ)。

tcp/ip協(xié)議棧，為上層應(yīng)用程序(如網(wǎng)絡(luò)請求和系統(tǒng)性能監(jiān)測程序、webserver程序等)提供網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持和保障。

驅(qū)動程序，用于驅(qū)動基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的硬件接口，如10000mbps以太網(wǎng)接口等。

網(wǎng)絡(luò)請求和系統(tǒng)性能監(jiān)測程序，用于收集和提取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)請求信息和系統(tǒng)性能信息，如視頻點播用戶請求的數(shù)量和等級、ddr3內(nèi)存4的使用率和sata3硬盤2的響應(yīng)時間等。

多核處理器1cpu核的狀態(tài)和頻率設(shè)置程序，用于設(shè)置基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的多核處理器1各個cpu核的工作狀態(tài)和工作頻率。

webserver程序，用于響應(yīng)和處理用戶的視頻點播請求。

如圖2所示，一種基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的應(yīng)用，具體應(yīng)用方法包括如下步驟：

(1)網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器進(jìn)行初始化，基于dvfs的多核處理器運行于設(shè)定的最優(yōu)節(jié)能模式；

(2)網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器監(jiān)測是否有用戶點播請求，若無則基于dvfs的多核處理器保持運行于設(shè)定的最優(yōu)節(jié)能模式，若有則執(zhí)行步驟(3)；

(3)基于dvfs的多核處理器響應(yīng)用戶請求向用戶終端發(fā)送點播的視頻，同時對基于dvfs的多核處理器進(jìn)行dvfs調(diào)節(jié)。

步驟(3)中dvfs調(diào)節(jié)具體為：運行內(nèi)存從指標(biāo)監(jiān)測模塊11獲取性能指標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)后對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并設(shè)定基于dvfs的多核處理器中各個cpu核的工作狀態(tài)和工作頻率。

具體地，本發(fā)明工作時，基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的軟件首先初始化基于dvfs的多核處理器，將基于dvfs的多核處理器設(shè)置為最優(yōu)節(jié)能模式，即調(diào)用多核處理器1cpu核的狀態(tài)和頻率設(shè)置程序關(guān)閉多核處理器1的其他各個cpu核，只保留一個cpu核處于打開狀態(tài)并將其工作頻率調(diào)至最低。然后，基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的軟件調(diào)用驅(qū)動程序通過10000mbps以太網(wǎng)接口探測internet網(wǎng)絡(luò)8上是否有用戶向基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器提出視頻點播請求。當(dāng)沒有來自internet網(wǎng)絡(luò)8的視頻點播請求時，基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的軟件調(diào)用多核處理器1cpu核的狀態(tài)和頻率設(shè)置程序使得基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器繼續(xù)保持最優(yōu)節(jié)能模式——即將多核處理器1其他各個cpu核設(shè)置成關(guān)閉狀態(tài)，只保留一個cpu核處于打開狀態(tài)并將其工作頻率調(diào)至最低。當(dāng)驅(qū)動程序通過10000mbps以太網(wǎng)接口探測到來自internet網(wǎng)絡(luò)8的用戶點播請求時，立即通過tcp/ip棧將用戶請求遞交基于網(wǎng)絡(luò)請求和系統(tǒng)性能的視頻點播節(jié)能軟件。當(dāng)接收到用戶點播請求后，基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的軟件調(diào)用webserver程序處理用戶視頻點播請求，例如調(diào)用驅(qū)動程序通過sata3接口3讀取sata3硬盤2上的視頻源，并通過10000mbps以太網(wǎng)接口經(jīng)由internet網(wǎng)絡(luò)8將視頻流發(fā)送給點播用戶。與此同時，基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的軟件調(diào)用網(wǎng)絡(luò)請求和系統(tǒng)性能監(jiān)測程序，通過sata3接口3、ddr接口和10000mbps以太網(wǎng)接口收集系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的信息(如當(dāng)前ddr3內(nèi)存4的使用率、當(dāng)前sata3硬盤2的響應(yīng)時間、當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)流量、當(dāng)前視頻點播用戶請求的數(shù)量和級別等)，并將這些信息發(fā)送給多核處理器1cpu核的狀態(tài)和頻率設(shè)置程序。多核處理器1cpu核的狀態(tài)和頻率設(shè)置程序根據(jù)得到的監(jiān)測信息，實時調(diào)整基于dvfs的多核處理器的各個cpu核的工作狀態(tài)和工作頻率。例如，當(dāng)連接網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的用戶數(shù)量增加、系統(tǒng)負(fù)載增大時，逐步打開基于dvfs的多核處理器的各個cpu核，并從低到高逐漸提升各個cpu核的工作頻率；當(dāng)連接網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的用戶減少、系統(tǒng)負(fù)載減小時，逐漸降低基于dvfs的多核處理器的各個cpu核的工作頻率，乃至關(guān)閉；直至沒有用戶連接網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器時，基于dvfs的網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器將恢復(fù)到初始狀態(tài)(最優(yōu)節(jié)能模式)，即將多核處理器1的其他各個cpu核關(guān)閉，只保留一個cpu核處于打開狀態(tài)并將其工作頻率調(diào)至最低。

本發(fā)明根據(jù)當(dāng)前用戶的數(shù)量和等級、網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的性能以及網(wǎng)絡(luò)擁塞等情況，調(diào)整基于dvfs的多核處理器各個cpu核的供電電壓和時鐘頻率，并通過功耗檢測裝置實時監(jiān)控系統(tǒng)能耗，在滿足視頻點播應(yīng)用性能以及用戶點播要求的同時，降低網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)器的整體能耗。