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超高清視頻監(jiān)控發(fā)展面臨的技術(shù)問題（二）

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)卡的中斷機制為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)包的到達和發(fā)送完成均以中斷機制通知上層網(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間，因為中斷的優(yōu)先級較高，如果中斷占用的時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)隊列中，待中斷優(yōu)先級下降時才處理，這樣就減少了中斷打擾占用的時間。
　　通用包機制：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)議都會進行相應(yīng)的處理和校驗，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)囊话銥樾帕顖笪暮鸵曨l包，其協(xié)議格式和封裝方式固定。
　　上述機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，可以采用改進的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧對傳統(tǒng)協(xié)議棧進行旁路化改進，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)用進程軟件調(diào)優(yōu)
　　除了上述幾種機制外，還可針對超高清視頻的特點對傳輸節(jié)點進行改進。例如基于視頻包封裝協(xié)議較為固定的特點，會話協(xié)商報文可通過傳統(tǒng)協(xié)議棧流轉(zhuǎn)，而流媒體包則通過DPDK驅(qū)動進行傳輸，并對DPDK進行相應(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)計思想，盡量避免全局共享，以減少全局競爭和失去橫向擴展的能力；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，更為超高清視頻的傳輸提供了擴容手段。
　　首先，IPV6的普及可以有效地減少NAT等傳統(tǒng)IP擴容設(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)進行定制化處理，采用交換機流表項的方式代替了原先通過MPLS實現(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現(xiàn)以虛擬化為載體的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)功能，進一步釋放了通用計算平臺的計算力。

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