基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統設計

劉田珦

摘要：為了提高數字媒體虛擬資源集中管理與存儲效率，設計了基于結構化查詢語言（Structured Query Language，SQL）服務框架的數字媒體虛擬資源系統。系統硬件采用SQL服務架構，結合物理服務器與其他硬件設備，為系統的穩定運行提供良好基礎。系統軟件通過設計用戶層與管理功能，在系統內部署服務、功能及權限;設計系統資源層分配節點，計算節點資源利用率，對數字媒體資源進行虛擬化處理;采用MySQL開放源碼，設計數字媒體虛擬資源數據庫，實現媒體資源數據的存儲。性能測試結果表明，設計系統的響應速度較快，且存儲效率較高，能夠在較短時間內實現大量虛擬資源的存儲與管理。

關鍵詞：結構化查詢語言;數字媒體;虛擬資源;資源存儲;

中圖分類號：TP302.1? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）21-0087-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

在新媒體時代的發展下，數字媒體信息資源越來越多[1]，包含的種類也較為豐富，該部分資源以新聞、圖書、視頻為主，其中包含了大量的數字媒體數據[2]。數字媒體資源具有較強的分散性，缺乏集中的管理與存儲，嚴重限制了數字媒體資源共享與循環利用的發展[3]。SQL服務框架作為系統數據庫服務對象的集合，具有較強的獨立性[4]。SQL服務框架能夠依據各組件元素以系統所需的模式組織，完善系統的基本功能設計，打破傳統系統框架對資源管理的限制[5]。

因此，本文設計了基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統，根據系統的功能性需求與業務性需求，對數字媒體資源進行多方位整合。從資源檢索與資源存儲兩個方面進行設計，實現數字媒體虛擬資源的共享及循環利用。

1 硬件設計

本文設計的基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統硬件主要包括物理服務器、虛擬服務器等，系統硬件以SQL服務架構為主，硬件能夠隨時根據系統實際運行情況進行動態擴展硬件屬性，充分利用系統內硬件的使用。系統的物理服務器主要負責管理系統內的各項資源，物理服務器的組成結構，如圖1所示。

如圖1所示，物理服務器與其內部的組成結構之間采用一對多的運行關系，其中，物理服務器CPU的數量及主頻信息、內存的大小及傳輸速度、硬盤的大小及編號、網絡IP的地址及網卡數量均是物理服務器穩定運行的重要基礎。

本文設計的數字媒體虛擬資源系統的HTTP服務器型號為Apache 2.5.24;客戶端瀏覽器為Firefox;系統的處理器采用英特爾第二代酷睿i5-4162 4.85GHz雙核處理器;系統主板采用含有英特爾Q86 Express芯片組的聯想主板;硬盤大小為8GB。SQL服務架構作為一種全新的改進結構，用戶界面能夠通過瀏覽器實現前端事務邏輯，對系統客戶端硬件配置的要求較高，且硬件維護操作較傳統系統相比更加簡便。

2 軟件設計

基于上述SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統硬件設計完畢后，綜合考慮虛擬資源在系統中管理的需求，本文將設計系統的軟件結構，系統的軟件結構主要包括用戶層、服務層、管理層、虛擬化層以及資源層。

2.1 系統用戶層設計

系統的用戶層作為系統中最上層模塊，最主要的任務就是根據具體的用戶界面分配IP地址等操作，完善用戶操作系統的各項功能[6]。由于本文設計系統的用戶基本以云用戶為主，通常情況下，云用戶通過設計的用戶交互接口進入到用戶界面中，根據用戶界面提供的相應服務，進行下一步具體操作[7]。因此，首先要根據云用戶的具體操作需求進行分析，在系統的用戶層中合理布設查詢功能以及存儲功能。

基于SQL服務框架控制系統硬件的具體動態屬性，幫助用戶層實現虛擬機的創建工作[8]。管理員用戶的用戶界面與普通用戶不同，設置管理員用戶具有較多的服務功能，在普通用戶操作不當時，及時為用戶作出指導，顯示系統能夠提供的云服務[9-10]。設置系統的用戶層能夠根據用戶的請求，在用戶層分配的節點上準備好對應的任務運行環境，及時根據用戶請求創建用戶所需的計算、查詢及存儲服務，全方位地完成用戶的請求。

2.2 系統管理功能設計

系統服務層主要負責系統內的部署服務、數字媒體虛擬資源的存儲服務以及用戶身份權限的認證服務等。設置系統的服務層能夠基于通信協議的傳輸作用，提供互聯網云服務。用戶通過系統的交互接口，獲取系統界面的服務目錄，基于目錄申請系統查詢、計算及存儲服務，經過服務器將服務請求發送到系統的管理層。

本文設計的基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統中，管理層主要包括用戶權限管理、數字媒體資源的自適應處理、監控系統各個軟件的運行狀況，結合數字媒體資源的具體應用情況對軟件進行調度管理，幫助用戶獲取具有自適應功能的虛擬集群，全方位掌控系統內的部署服務?；谙到y物理服務器的作用，管理系統的資源計算與存儲。設計系統的配置管理、修改、查看功能，集中式分層設計管理層的架構，使系統在運營維護及資源調度方面具有一定的可擴展性。定期對系統內的軟件運行狀況進行監控，統一管理系統中的異構資源，提高系統管理控制的感知能力。

2.3 計算節點資源利用率

系統內的資源層，作為整個數字媒體虛擬資源系統的最底層模塊，包括數字媒體虛擬資源的存儲及查找功能。在系統的服務器上建立數字媒體虛擬資源監測模塊，采用第三方工具，對資源數據進行動態查看及監測。設計資源層服務器節點，基于監測模塊中虛擬機資源的使用情況，根據系統帶寬使用量、內存使用量參數，計算節點的資源利用率，計算公式如下：

[RUcpui=Usedcpui/Totalcpui]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

[RUmemi=Usedmemi/Totalmemi]? ? ? ? ? ? ? ?（2）

[RUbdi=Usedbdi/Totalbdi]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

其中，[RUcpui]表示系統節點[i]的資源利用率;[RUmemi]表示節點的內存資源利用率;[RUbdi]表示節點的帶寬資源利用率;[Usedcpui]表示節點CPU當前的使用量;[Usedmemi]表示節點CPU當前的內存使用量;[Usedbdi]表示節點CPU當前的帶寬使用量;[Totalcpui]表示節點的CPU總量;[Totalmemi]表示節點的CPU內存總量;[Totalbdi]表示節點的CPU帶寬總量。

根據系統內節點的各項硬件資源利用率，判斷系統軟件運行的狀況。在系統中設置多個虛擬機，使虛擬資源利用量達到飽和狀態，此時，系統服務器的資源利用率以熱點的形式存在，實時跟蹤并記錄各項資源利用率的熱點值，當熱點值超過系統運行標準線時，則表示系統內服務器的負載存在過大的情況，負載波動嚴重，系統應當發出資源監測告警提示。

虛擬化處理數字媒體資源主要在系統的虛擬化層進行，系統虛擬化層主要以KVM虛擬化技術為核心，將系統中的數字媒體物理資源進行虛擬化處理，虛擬化處理完畢后，全方位整合資源，基于系統內硬件的傳輸作用，將虛擬化處理后的數字媒體資源傳輸到系統的數據庫中，為后續資源層的數據庫設計提供基礎。

2.4 構建數字媒體虛擬資源數據庫

采用MySQL開放源碼，設定資源層虛擬機的調整臨界值，對資源的動態配置進行負載分配?；谙到y資源層的節點資源利用率計算分析結束后，構建系統中數字媒體虛擬資源數據庫表，實時存儲大量的媒體資源數據，結合系統CPU的使用率以及網絡帶寬，共同設計數據庫表，如表1所示。

如表1所示，為本文構建的基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統的數據庫表，為了提高數據庫表存儲數據的準確性，選擇被動的記錄方式，監測系統內節點的負載波動狀況。

3 系統測試

在上述設計的基礎上，為了進一步對本文設計的基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統的有效性作出客觀分析，進行了如下系統測試分析。

3.1 測試準備

本次測試根據數字媒體虛擬資源管理與存儲的需求，綜合考慮各級用戶使用的需求，對系統各項性能進行了測試。首先，測試環境選擇適于本文設計系統運行的實驗室環境，利用云計算仿真工具實現本文設計系統的模擬測試。選用AMD Dual Core 2.5GHZ型號的CPU，設置硬盤的內存不小于8G。采用Web應用程序測試工具，保證系統內測試與瀏覽器的兼容性與可拓展性。測試使用Java語言的測試腳本，基于SQL服務框架設定系統的自動化測試結構，保證系統接口與客戶端之間的穩定連接。本次測試采用分布式測試的方式，便于對系統功能以及運行狀況的測試。設置系統中各個數據變量的初值與節點的零點值，為系統運行提供所需使用量的虛擬機，設定系統運行均衡調整周期，根據系統內服務器的負載優化作用，實現數字媒體虛擬資源的自適應功能?；谔摂M資源的動態配置具有一定的分配要求，因此，在系統測試過程中，應當構建Web服務器集群。根據系統內數據庫資源的動態變化，調整虛擬資源的自適應變化集群，保證系統內各個節點間數據的一致性。

根據上述過程，對系統內的主要功能進行測試，測試結果如表2所示。

如表2所示，本文設計的基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統各項功能的測試結果均與預期結果一致，符合系統設計的要求與規范。

3.2 結果分析

設置本文設計的基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統為實驗組，已有的數字媒體虛擬資源系統為對照組，設定200個虛擬資源任務，對比兩種系統運行響應時間、存儲效率、負載均衡度等參數，如表3所示。

根據表3可知，本文設計的基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統與已有系統相比，在相同數量的虛擬資源任務下，本文設計的系統任務總執行時間為5.63s，相較于對照組更短;整體負載均衡度相差較小;系統響應時間為1.31s，響應速度較快，且系統存儲效率為97.84%。綜合上述分析可知，設計系統能夠在較短時間內實現大量數據資源的存儲與查找，優化了數字媒體虛擬資源系統存儲性能。

4 結語

本文設計的基于SQL服務框架的數字媒體虛擬資源系統，能夠有效地改善數字媒體資源多導致管理困難的情況。通過SQL服務框架統一管理數字虛擬資源，其具有良好的資源拓展性與靈活性，系統能夠支持不同的通信協議與管理模式，有效地整合系統中存儲的數字媒體虛擬資源。

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【通聯編輯：張薇】