43、云应用开发：自适应数据流式传输与FPGA综合优化

云应用开发：自适应数据流式传输与FPGA综合优化

1. 自适应数据流式传输概述

数据流式传输指的是在实时约束下高速传输数据的过程。众多多媒体应用，如音乐和视频流、高清电视（HDTV），以及处理传感器连续数据流的科学应用等，都需要高速实时数据传输。例如，为了支持人类对数据的实时感知，多媒体应用必须确保持续接收足够的数据，且无明显时间延迟。

数据流式传输涉及三个实体：发送者、通信网络和接收者。为保证时间约束，所需资源包括发送者和接收者的CPU周期、缓冲区空间以及网络带宽。自适应数据流式传输会根据可用资源确定数据速率，较低的数据速率意味着较低的质量，但可减少对系统资源的需求。

自适应数据流式传输仅在应用允许数量和质量之间进行权衡时才可行。音频和视频流式传输可采用有损压缩，因此可以进行这种权衡，但对于许多处理传感器连续数据流的应用来说，这种权衡是不可接受的。

数据流式传输需要准确了解所有涉及的资源，这意味着必须持续监控网络带宽。同时，调度算法应与内存管理相协调，以保证时间约束。由于数据流是动态的，自适应数据流式传输还带来了额外的约束。一旦检测到网络无法容纳音频或视频流所需的数据速率，就必须降低数据速率，从而转换为较低质量的音频或视频。数据转换可以实时进行，此时云中的数据流也必须相应改变。

适应具有时间约束的动态数据流并非易事，全球前100名视频网站中，只有约18%使用自适应比特率（ABR）技术进行流式传输。

2. 自适应音频流式传输的云应用

此应用将音乐文件存储在S3存储桶中，音频服务运行在EC2平台上。在EC2中，每个虚拟机作为虚拟专用服务器运行，被称为实例。实例指定了应用可用的最大资源量、该实例的接口