常见流媒体服务器应用性能比较

常见流媒体服务器应用性能比较
 
1.1 nCUBE4

nCUBE系统具有较高的性能，单个节点(MediaHUB)的网络输出性能为172个3Mb/s（其中b为比特，B为字节，b/s = bps，B/s = Bps，以下不再注明）的数据流吞吐能力，即516Mb/s，单节点内部互连带宽为8Gb/s，由于系统最多可扩展到256个节点，因此整个系统的内部系统互连带宽峰值为2048Gb/s，系统的数据采用分布式方式存储，并完全为所有应用程序所共享，每个节点具有4条Ultra2SCSI总线，总计320MB的存储带宽，以下是针对流媒体应用时，在系统完全采用数据共享的方式的前提下，系统最高组态的一些主要性能数据：

流输出能力：130Gb/s (16.5GB/s,支持44000个3Mb/s用户同时在线）

系统内部互连峰值性能：512Gb/s (64GB/s)

系统的总互连带宽：2048Gb/s (256GB/s)

系统存储能力：150TB

总的存储带宽：650Gb/s (81.92GB/s)

nCUBE具有较高的系统输出能力，而对于这样的输出能力，系统提供5个PCI插槽，可以插nCUBE公司的各种专门的数据流输出卡，以下是这些专用网络输出卡的介绍：

（1） AIM（ATM接口模块）

每个AIM提供4 oc-3 or 1 oc-12的输出能力,输出能力为622Mb/s

支持TCP/IP或 MPEG TS方式,AIM有一个板内MIPS控制器，一个具有256KSAR内存的ATM SAR处理，还有一个PMC/Sierra SUNI-lite SONET/SDH 帧生成器，能够执行多种ATM适配和MPEG封装方案，ATM输出的同步可以采用多种方案，AIM可以采用nCUBE系统内时钟同步，也可以采用“光收”利用ATM信元和网络同步来实现。AIM的API允许用户的调用利用E.164或者OSI NSAP通过AAL-5(VPI=0/VCI=5)用虚电路联接与ATM交换机进行通信。

视频处理能力：

AAL-5: 150~160个3M流

TCP/IP(IP Over ATM): 75~80个3M流


（2） DVB_ASI 接口模块(DVBIM)

每个卡提供3个DVB-ASI的输出，输出能力最大为 70M*3，DVBIM允许以QAM的速率进行配置，每个DVB-ASI接口都支持将多个MPEG SPTS复用到一个MPEG MPTS中，同时，也可以将多个SPTS复用到一个单个或多个的私有UBR数据流中，UBR流是配置MPTS后富余的流速率。如果没有有效的uBR数据，那么将填入相应的空包。

视频处理能力：

Max：70 个 3M流

（3） EIM（以太网接口模块）

每个卡提供4个10/100 M以太网口。每个节点最多可配置5块，EIM模块提供基于LAN的多媒体应用，同时也具有基于UDP/IP的多媒体性能。

Max:100个3M流 （100M）

（4） CIM（电缆接口模块）

每个卡提供3个QAM 64/256的输出，输出能力最大为50M*3，支持将MPEG SPTS复用到一个MPEG MPTS中，同时，也可以将多个SPTS复用到一个单个或多个的私有UBR数据流中，UBR流是配置MPTS后富余的流速率。如果没有有效的uBR数据，那么将填入相应的空包。

处理能力：

24 个 3M流 （64QAM 6M Channel）

36 个 3M流 （256QAM 6M Channel）

36个 3M流 （64QAM 8Mchannel）

48 个3M流 （256QAM 8M Channel）

CIM卡具有如下特征：

①提供3个独立的QAM通道

②每个通道都可以配置成64/256QAM,完全带宽运行时速率为27~51Mbps

③通道的带宽为6M或8M （NTSC/PAL）

④支持DigiCipher II, DVB或 DAVIC前向数据差错矫正

⑤MPEG MPTS协议

⑥MPEG-2 PAT, PMT和PID操作

⑦MPEG-2 PCR re-time-stamping

⑧私有数据插入

⑨多个CBR速率的填充

nCUBE每个节点（MediaHUB）具有5个 PCI插槽，可以根据需要配置以上插槽中的任意一种或几种。

每个节点具有172*3M的处理能力，实际组网时根据这个处理能力的范围来选配以上的各种插卡。
 
 
  
 
 
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等几款，而Origin3000系列有Origin3200,3400,3800三款机型，以下是这几款服务器性能的数据：

Origin2000系列的性能：
 

指标名称	Origin 200	Origin 2100	Origin 2400	Origin 2800
CPU	1-4	1-8，可扩至64,128	2-64，可扩至128	65-128
最高节点数	2	4	32	64
I/O带宽	2.56GB/s	5.12GB/s	41GB/s	82GB/s
内存	4GB	16GB	128GB	256GB
系统峰值带宽	1.56GB/s	6.24GB/s	51.2GB/s	102.4GB/s
最大容量的磁盘	*4TB SCSI*16TB SCSI RAID*20 TB FC	*3.5 TB SCSI*13.5 TB SCSI RAID*14.5 TB FC	*14 TB SCSI*54 TB SCSI RAID*58 TB FC	*14 TB SCSI*54 TB SCSI RAID*58 TB FC
流输出能力	>1.6Gb/s	>3.2Gb/s	>25.6Gbps	>51.2Gbps
并发用户数	550个	1100个	8800个	17600个

Origin3000系列的性能数据：
 

指标名称	Origin 3200	Origin 3400	Cray Origin 3800
CPU数	2-8	4-32	16~512
最高节点数	2	8	128
系统带宽	11.2GB/s max	44.8GB/s max	716.8GB/s max
I/O带宽	4.8GB/s max	19.2GB/s max	307.2GB/s max
I-Brick数	1-2	1-8	1-128
内存	16GB	64GB	1TB
存储容量	根据需要配置	根据需要配置	根据需要配置
流输出能力	>4Gbps	>16Gbps	>256Gbps
并发用户数	>1,200个	>5,200个	>85,000个

注：表中的并发用户数按每个用户3Mbps计算,origin2400，2800目前已经可以扩展到512个节点，这里依然按原来版本的数据。

就Origin系列本身来说，其内部互连性能比nCUBE的服务器高得多，其路由器一个端口的速率就达到了3.2GB/s，大大超过了nCUBE的HAVOC的性能，但由于其高度密集型设计，Origin2000是每个节点（2个CPU）1.6GB的存储带宽，而Origin3000是每节点（4个CPU）2.4GB的存储带宽，同时由于CPU本身处理能力等原因，系统的网络吞吐性能，尤其是在共享数据态时的网络性能就大打折扣了，表中的流输出能力和并发用户数是与nCUBE同等条件下的估计值，并考虑到了合理性，如对于Origin2000系列，每2个节点公用1.56GBI/O峰值带宽，这其中一部分用于存储，一部分用于网络吞吐，同时还有XIO到PCI转换的开销和损失等因素，并考虑到CPU实际的性能，表中Origin2000按每CPU对应400Mbps的网络吞吐性能计算，Origin3000按每CPU对应500Mbps的网络吞吐性能计算，因此，对SGI来说仅有其Origin3800系列的性能超过了nCUBE4服务器。从这里可以看出，Origin系列的服务器由于CPU主频（MIPS处理器）比较低，因此，系统的实际性能上不去，充足的互连带宽大部分都被浪费。

对Origin2000而言，其网络输出和存储系统都是挂接在XIO模块上，每个机柜4个节点8个CPU，有12个XIO插槽，在实现3.2Gb/s的网络吞吐能力时，系统需配置XIO到PCI总线的适配器（SGI称为XIO内置PCI盒），将XIO转换到PCI总线的I/O，这样才可以插ATM、以太网卡、DVB-ASI卡。而对数据存储，则配置其专门的FC或SCSI卡，用于连接存储设备。由于存储和网络I/O都需要占用XIO插槽，因此可能会产生插槽数不够的情况，这是其设计缺陷。

对于Origin3000而言，其网络输出和存储完全分开，对于I/O而言，有通用的I-Brick: 输入输出(I/O)模块，用于扩展输出能力的P-Brick（PCI扩展模块），用于HiPPI 的XIO-Brick: HiPPI适配插槽，用于存储系统的D-Brick: 存储模块，这种设计可以完全根据用户的需要来定制I/O和数据存储，克服了Origin2000的这个缺点。

SGI origin3800的出色性能使其具有300GBI/O吞吐能力，这一点是nCUBE所不及的，因此，即使根据40%的利用率来计算，也有120GB（约1Tbps）的吞吐能力可用于网络输出和数据存储带宽，这意味着，达到256Gbps的网络吞吐能力是很容易的事情。

和nCUBE一样，SGI Origin系列也支持各种媒体输出卡，如ATM卡，以太网卡，DVB-ASI卡等，这里就不再重复。不同的是，这些卡对Origin2000而言插在XIO内置PCI盒中，而对Origin3000而言则插在P-Brick（PCI扩展模块）中。
 
 
 
 
 
 
 
 
1.3 MediaHawk2000的性能

MediaHawk2000的性能与一般的高级工作站性能相当，对于每个IVM（或称为VA），可以配置4个网络输出模块，每个模块有200Mbps网络吞吐能力，总共800M输出能力，每个模块包括一个PowerPC 300MHz RISC CPU，128MB内存，一个光纤仲裁环（FC-AL）磁盘控制器等，针对接入网络的不同，可选配DVB-ASI卡、10/100M以太网卡、ATM网卡等输出设备。Mediahawk系统的VA在数据共享态下的带宽很小，仅有800Mbps,如果采用DVA共享数据的模式，也仅仅只有1600Mbps的共享网络带宽，在组建大的系统时，系统就必须配置多个独立的DVA了，这些DVA通过局域网相连，成为一个完全分布式的多系统结构，即不支持单一系统映像（SSI）的体系结构，这是MediaHawk与nCUBE4以及Origin相比最大的弱点，即MediaHawk系统不具有线性可扩展性。

1.4 性能点评

nCUBE4和Origin2000,Origin3000，以及MediaHawk这几款服务器相比，在面向流媒体应用时。从网络吞吐性能上说，Origin3000是最好的，nCUBE4次之，Origin2000排在第3位，Mediahawk的性能则是最差的。从系统互连、系统内部带宽等的性能指标来看，在系统节点数目一定的情况下，Origin3000,Origin2000的性能分别列一、二位，nCUBE4列第3位，Mediahawk依然排在最后，因此，对这几款服务器性能的印象评分如下：

nCUBE4： ★★★★★

SGI Origin2000：★★★★

SGI Origin3000：★★★★★

MediaHawk：★★★
 
 
  
 
 
常见视频服务器系统指标
 
 
 2.1 nCUBE4

nCUBE4对流媒体提供了全面的支持，其系统专门针对流媒体应用而设计，以下是其针对流媒体应用的系统相关指标：

传输格式支持：MPEG-1,MPEG-2 TS,RTP

视频格式支持：MPEG-1,MPEG-2，Real Media,MPEG-4,QuickTime，AVI

流媒体速率支持：96kbps~15Mbps

存储系统：每节点4条Ultra2SCSI总线，320MB/s存储带宽，每节点600GB存储能力(12块50GB磁盘)，总计150TB的数据存储能力，即86,000小时3Mbps媒体流存储。

I/O接口数：5个I/O扩展槽可供选择

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

网络支持：支持IP(LAN,MAN,WAN),ADSL,ATM/SDH,HFC网络流媒体应用

组网方式：支持分布式，集中式，分布+集中混合式

最高容量：256节点（256 PII CPU），130Gbps网络吞吐，支持44000个并发3Mbps用户
 
 
 
 
 
2.2 SGI Origin

Origin的设计是用于通用的高性能服务器，并非专门针对流媒体应用，因此有些相关指标如I/O性能不是很准确，而仅仅是估计值，以下是有关数据：

（1）Origin2000

传输格式支持：MPEG-1,MPEG-2 TS,RTP

视频格式支持：MPEG-1,MPEG-2，Real Media,MPEG-4,QuickTime, AVI

流媒体速率支持：96kbps~8Mbps

I/O接口数：根据需要配置，最多96个PCI设备，384个XIO设备

存储系统：根据需要配置

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

网络支持：支持IP(LAN,MAN,WAN),ADSL,ATM/SDH,HFC网络流媒体应用

最高容量：Origin2800可支持2万个以上并发3Mbps用户

组网方式：支持分布式，集中式，分布+集中混合式

（2）Origin3000

传输格式支持：MPEG-1,MPEG-2 TS,RTP

视频格式支持：MPEG-1,MPEG-2，Real Media,MPEG-4,QuickTime, AVI

流媒体速率支持：96kbps~8Mbps

I/O接口数：根据需要配置，最多372个PCI设备，124个XIO设备

存储系统：根据需要配置

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

网络支持：支持IP(LAN,MAN,WAN),ADSL,ATM/SDH,HFC网络流媒体应用

最高容量：Origin3800的能力可支持8万个以上并发3Mbps用户

组网方式：支持分布式，集中式，分布+集中混合式
 
 
 
 
 
 
 
 
2.3 MediaHawk2000

MediaHawk2000的设计是典型的基于SMP体系结构的高级工作站，且专门针对流媒体应用，组大系统时是这些工作站之间通过商用网络连接，其相关指标如下：

传输格式支持：MPEG-1,MPEG-2 TS,RTP

视频格式支持：MPEG-1,MPEG-2，MPEG-4,QuickTime, AVI

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

I/O接口数：每个VA 4个

存储系统：根据需要配置Ultra SCSI, FC-AL接口的存储系统，每个DVA 500小时存储容量

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

网络支持：支持IP(LAN,MAN,WAN),ADSL,ATM/SDH,HFC网络流媒体应用

最高容量：一个DVA输出1600Mbps，支持500个并发用户

组网方式：支持分布式
 
 
  
 
 
2.4 系统指标点评

nCUBE4和Origin系列由于其体系结构的灵活性，都支持分布式和集中式组网方式，因此非常具有适应性，不过这两款服务器的价格比较高；MediaHawk2000由于体系结构的限制，仅仅支持分布式组网方式，因此，其进行大规模组网时的灵活性很差，运行维护很复杂，唯一的优势就是其价格相对来说比较低。在媒体格式、媒体速率和网络接入支持等指标上，几款服务器都是骑虎相当的，但MediaHawk不支持欧洲标准的HFC频道分割方式，因此，对这几款服务器针对流媒体应用的综合印象评分如下：

nCUBE4： ★★★★★

SGI Origin2000：★★★★★

SGI Origin3000：★★★★★

MediaHawk：★★★
 
 
 
 
 
 
 
 
常见流媒体服务器指标列表及综合评分
 
 
 (1)各服务器系统指标：

根据前面几个部分的有关介绍分析和归类，几款流媒体服务器的主要指标参见下表：
 
 
 
 

指标条目	nCUBE-4	Origin2x00	Origin 3x00	MediaHk2000
拓扑结构	超立方体	超立方体	超立方体	全分布式系统
媒体格式支持	MPEG-1,2,4,RealAVI QuickTime	MPEG-1,2,4,RealAVI, QuickTime	MPEG-1,2,4,RealAVI, QuickTime	MPEG-1,2,4AVI,QuickTime
最大VOD组网并发能力	44,000个	>15,000个	>80,000个	500个
单系统网络吞吐能力	130Gbps	>50Gbps	>256Gbps	1.6Gbps
媒体速率	96k~15Mbps	96K~8Mbps	96K~8Mbps	300k~10Mbps
网络接口支持	DVB-ASI,QAM64/256Oc-3,oc-1210/100Base-TGbit Ethernet	10/100BaseToc-3/oc-12Serial HIPPIDVB-ASIGbit Ethernet	10/100BaseToc-3/oc-12HIPPIDVB-ASIGbit Ethernet	10/100BaseToc-3/oc-12Gbit EthernetQAM 64/256DVB-ASI
网络支持	ATM、IP、HFCADSL	ATM，IP，HFCADSL, HiPPI	ATM，IP，HFCADSL	ATM、IP、HFCADSL
操作系统	Transit	IRIX6.5	IRIX6.5	--
应用软件	OVS	OVS	OVS	MediaHawk Pump
SAN支持	NO	YES	YES	YES
数据共享	完全共享	完全共享	完全共享	DVA之间不支持
RAID 支持	软件	硬件	硬件	硬件

 
 
 
 （2）各服务器系统综合评分

综合评分是将前面的多种因素进行综合后的印象评分和总的印象评分，见下表：
 

评分条目	nCUBE-4	Origin2X00	Origin3X00	MediaHK2000
体系结构	★★★★★	★★★★★	★★★★★	★★★
系统性能	★★★★★	★★★★	★★★★★	★★★
组网方式	★★★★★	★★★★★	★★★★★	★★★
价格因素	★★★★	★★★	★★★	★★★★★
流媒体支持	★★★★★	★★★★★	★★★★★	★★★★★
运行维护因素	★★★★★	★★★★★	★★★★★	★★★
网络支持	★★★★★	★★★★★	★★★★★	★★★★★
结构设计	★★★★★	★★★★	★★★★★	★★★★★
总评分	4.9分	4.5分	4.7分	4分