基于云平台的校园直播服务系统研究

王金环

摘 要： 随着云平台和直播系统的迅速发展，用户体验越来越受欢迎。文章针对目前校园直播系统发展的现状，分析现有数据在服务器上传输的性能指标，结合云服务器现有模式、基础架构，对现有的校园直播系统进行升级改造，从而有效改善负载不均衡的问题，提高校园直播视频的服务性能，实现系统的高可用性和弹性扩展。

关键词：云服务器;软件MCU;校园直播系统;Web Socket

0 引言

随着互联网和云计算技术的迅速发展，人们对视频直播的要求也越来越高，每个用户都希望能快速無间断地收到高清的视频直播内容，校园直播也随之流行起来。但是，当新用户急剧增长时，传统的直播系统会出现服务器承受负载不均的问题，出现一台服务器超载工作而其他服务器处于空闲的情况。视频服务器通过频繁切换来满足用户服务需求，不能保障用户端的服务质量。在这种情况下，为了对现有直播系统进行改进，本文提出了基于云计算的校园直播系统，该系统引入了云计算服务器。云是一个包含大量可用虚拟资源的资源池。这些虚拟资源可以根据不同的负载动态地重新分配，提升资源利用率，通过千万台互联的电脑和服务器进行数据运算。云计算就是一个大的虚拟资源池，提供内存、虚拟数据中心、存储等各项服务。大多数企业或者高校正处于信息化建设初级阶段。企业级直播平台面向的客户主要有高校、政府机构和社会企业。

运用软件工程的设计思想，采用高内聚、低耦合的模块化，设计一套完整的面向企业直播系统。基于直播云平台，系统 Web 客户端采用HTML+CSS+Java Script的开发框架，后端使用Java 语言开发框架Spring Boot 和 My Batis，数据库采用 Mysql和 Redis缓存数据库，并结合敏感词过滤DFA算法和Web Socket技术，采用DFA（Deterministic Finite Automaton）算法和Web Socket技术相结合，实现了稳定、可靠的企业直播系统，让校园直播系统更加安全、更加方便。

1 直播系统设计

在浏览器中，所有的数据交换都必须遵守HTTP协议，数据必须在完全传输完毕后才能由JavaScript进行处理，在这种情况下是无法实现实时流数据传输。传统的云直播服务则需要提供视频云转码的功能，以便兼容各种设备。本系统借助Web Socket技术的开发应用，实现在浏览器上流传输，使得视频实时直播成为可能。本系统实践了这个过程，使用JavaScript在浏览器上对视频流进行De-multiplexing，Decoding，Encoding，Multiplexing，并根据浏览器对视频格式的支持情况，针对直播云服务器提供的视频转发功能，基于最新的接口，将视频的解码、编码、渲染等操作集成到客户端，通过自动选择视频流的处理方式，最后实现实时直播。视频直播服务器不再需要处理视频流，客户端通过Web Socket接受视频数据并根据浏览器所支持的编码格式进行重编码。本直播系统的优点主要有底带宽要求、低服务端配置、延迟低等。

在对直播行业进行分析研究的基础上，结合云平台技术，开发满足校园需求的直播系统，从而满足校园的需求和系统的安全性和高效性。

1.1 校园直播系统需求分析

本研究通过调研问卷和小程序等对西安培华学院的学生和教职工进行调研分析，主要包括学生及其生活方面的问题，根据调研分析结果制定合理的需求分析方案。内容包含：校园的图书阅读直播分享;考研小组经验直播分享;考公务员、教师资格证等各种类职业资格证书复习经验直播分享;健美健身运动经验直播视频分享;减肥经验直播视频分享;校园美食经验直播视频分享等。

1.2 基于云平台的校园直播服务系统总体结构设计

基于云平台的校园直播服务系统模块主要包括：直播点播管理、计费管理、账号权限管理和网站管理（见图1）。

（1）直播、点播管理主要包括：点播、直播修改，直播转点播，视频资料上传等功能。

（2）校园直播系统计费管理主要包括：手机微信支付、校园用户统计、校园直播统计。

（3）校园直播系统账号权限管理主要包括：用户权限设置验证、子账号设置、用户个人信息管理、公众号管理。

（4）网站管理主要包括：设置直播类型和设置轮播视频。

1.3 校园直播系统采用的关键技术

Web Socket可以用于Web浏览器与服务器之间的相互通信，它是基于TCP协议实现的，经过初始的握手过程，以及之后它们之间的相互数据传输过程。它的作用在于使用Web Socket的客户端与使用Web Socket服务器相互传输消息时，在服务端可以不用打开太多的HTTP连接，达到资源的节约。校园直播系统后台功使用Spring + Spring MVC+ Mybatis + Web Socket + Hadoop + Maven + My SQL等技术开发，前台界面设计运用了JSP + CSS3 + JQuery，第三方进行管理，减少时间花费，利用SSM来作为基础框架，使得项目功能分配清晰。数据库语句操作与接口管理变得容易，提高开发效率。校园直播服务系统功能逐步完善。

2   直播系统研究思路及方法

分析直播行业的现状和发展前景，针对目前校园需求的直播将有重要现实意义。校园直播系统基于云平台开发，可以有效提高校园直播系统的方便性和高效性。

该系统将通过对当前娱乐性直播和面向校级直播进行深入调研与分析，运用软件工程的设计思想，设计实现一套完整的面向校园的直播系统。该系统基于直播云平台，采用Java语言、Mysql和Redis数据库，客户端采用HTML + CSS + Java Script的开发框架，手机端采用Vue开发框架，后端采用Web Socket技术和DFA（Deterministic Finite Automaton）算法，从而可以保障校园直播系统的稳定和安全。

3 结语

本系统主要基于Web Socket 的流媒体传输，在网页上通过JavaScript 将流媒体进行解码，然后通过Media Source Extension的API将解码的数据信息发送给浏览器。这样的系统可以流畅地对视频进行编码、解码，并且对带宽的要求较低，让用户在底带宽的环境中可以流畅播放视频。该系统能够为高校、企业以及一些其他需要进行大型直播的客户提供高质量的直播服务，从而降低直播系统的建设成本，增强业务可靠性，提升会议智能化水平。

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[3]黎志伟.基于Spring Boot和WebSocket的点对点聊天系统研发与部署[J].科学技术创新，2020（18）：95-96.

（编辑 王永超）