CN101026751A - 一种时移电视系统的内容和服务调度方法 - Google Patents
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Abstract
一种时移电视系统的内容和服务调度方法，应用于包含互连的导向服务器和多个媒体服务器的时移电视系统中，该方法将时移内容分为多个首尾相接的时移内容段，将其分别在多个媒体服务器缓存并由媒体服务器提供相应时移内容段范围内的时移服务；对上述各时移内容段进行动态更新，使各时移内容段的起点与当前直播流的间隔保持固定。由于本发明的内容调度方法可以采用内存对时移内容进行缓存，不仅提高了系统性能，还可提高系统的可靠性及寿命，同时，基于本发明的内容调度方法进行的服务调度可以更灵活，更快捷的方式进行。
Description
技术领域
本发明涉及IPTV(Internet Protocol Television，基于互联网协议的网络电视)领域，尤其涉及一种时移电视系统的内容和服务调度方法。
背景技术
在IPTV系统中，时移电视是一种非常重要的业务。所谓时移电视就是用户在收看IPTV直播的过程中可以进行暂停、恢复、快退、快进等时移操作，使直播电视能够以延时方式播放。一般要求时移电视的最大延时在一小时左右。显然时移电视与点播、直播业务有很大的不同。首先每个用户进行时移播放的起点不同，这与点播方式类似；其次时移电视所播放的内容又是不停向前流动的，这与直播方式类似。因此，时移电视的集群技术和负载均衡技术不同于点播和直播业务。
目前业界一般采用的内容调度方法是在集群中的每个媒体服务器固定接入若干频道的直播流，并由相应的媒体服务器对其上的直播流内容进行缓存录制和时移服务。当某个频道的时移服务量较大时，在集群中的其它媒体服务器再引入该频道的直播流并进行缓存录制，以扩大服务能力。但是以这种方式提供时移服务存在以下问题：
(1)由于时移电视的最大延时在1小时左右，而对长度为1小时，码流为2Mbps的节目进行缓存需要约900M字节的缓存空间，显然难以完全由单台服务器的内存进行缓存，一般需要借助磁盘进行缓存。因此，在提供时移服务时需要不断从磁盘读取数据，磁盘的I/O(Input/Output)能力将成为系统性能的瓶颈，尤其是对多个用户提供时移服务，需要从磁盘的不连续的位置大量读取数据时，系统整体性能的降低十分明显。此外，持续的磁盘读写操作将损害磁盘寿命，进而会降低服务器的MTBF(Mean Time BetweenFalure，平均故障间隔时间)。
(2)当某个频道节目为热门节目，如体育比赛、联欢晚会等，该频道的并发时移服务能力将受到单个服务器能力的限制。即使及时在其它服务器引入直播流开始进行缓存，但由于缺乏前面的数据而不能马上增加集群系统的时移服务能力。若采用快速复制方式获得前面的数据又会在短时间内造成输出服务器和输入服务器以及网络的高负荷，造成集群系统整体的服务能力下降。
(3)如果一个频道只引入一个媒体服务器，当出现单点故障时，一个服务器失效将引起该服务器上所有频道的时移服务失效。若在多个服务器同时引入一个频道的直播流并进行录制和缓存，不仅系统开销巨大，而且由于各频道被预先安排在媒体服务器，而随着时间的变化的各频道的用户请求数量曲线具有突发性和随意性，系统难以在多个媒体服务器之间进行负载均衡的调度。
由上可知，采用现有的时移电视内容调度方法，在进行服务调度前通常要进行内容调度，而内容调度所涉及的数据量又非常庞大，进行内容调度对整个系统的资源占用较多，速度较慢，所以系统整体的运行效率和负载均衡状况很容易处于较差的状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中时移电视系统的内容和服务调度方法的不足，提出一种基于多服务器分段协同缓存时移内容的内容调度方法，以及与之相应的服务调度方法，有效提高了系统整体性能和对突发时移请求的处理能力。
为了解决上述问题，本发明提供一种时移电视系统的内容和服务调度方法，应用于包含互连的导向服务器和多个媒体服务器的时移电视系统中，该方法将时移内容分为多个首尾相接的时移内容段，将其分别在多个媒体服务器缓存并由媒体服务器提供相应时移内容段范围内的时移服务；对上述各时移内容段进行动态更新，使各时移内容段的起点与当前直播流的间隔保持固定。
此外，从保存有第一个时移内容段的媒体服务器引入直播流作为第一个时移内容段的更新源，各媒体服务器以固定的更新间隔从缓存中去除超出所保存的时移内容段范围的数据，并输出至保存有后续时移内容段的媒体服务器作为后续时移内容段的更新源；各媒体服务器用更新源中的数据更新相应的时移内容段。
此外，以所述时移内容段提供时移服务为单位进行服务调度。
此外，以所述时移内容段为单位进行备份，对上述各备份的时移内容段进行动态更新，使各备份的时移内容段的起点与当前直播流的间隔保持固定。
此外，所述各时移内容段的起点与当前直播流的间隔和所述更新间隔为时间间隔。
此外，所述各时移内容段的起点与当前直播流的间隔和所述更新间隔是以数据包或帧为单位的数据间隔；各媒体服务器每接收到更新源输出的固定数量或固定时间戳差值的数据包或帧时，从缓存中去除超出所保存的时移内容段范围的数据，并输出至保存有后续时移内容段的媒体服务器作为后续时移内容段的更新源。
此外，将超出最后一个时移内容段范围的数据从缓存中去除，并丢弃。
由于本发明的内容调度方法可以采用内存对时移内容进行缓存，不仅提高了系统性能，还可提高系统的可靠性及寿命，同时，基于本发明的内容调度方法进行的服务调度可以更灵活，更快捷的方式进行。
附图说明
图1是时移电视系统的结构示意图；
图2是本发明时移电视系统的内容调度方法的示意图；
图3是本发明时移电视系统的服务调度方法的示意图。
具体实施方式
本发明将每个频道的时移内容分段，并采用多服务器分段协同缓存时移内容，将分段的时移内容作为内容调度的基本单位；同时在上述内容调度方法的基础上以分段的时移内容所对应的时移服务为单位进行服务调度，提高系统的整体性能和对突发时移请求的接受能力。
下面将结合附图对本发明进行详细的描述。
图1是时移电视系统的结构示意图。如图1所示，时移电视系统由终端、内容服务导向服务器和媒体服务器组成。其中，图中的虚线代表控制数据流，如时移请求的发送和应答，内容调度、服务调度的控制指令等；实线代表媒体数据流。
上述时移电视系统的终端用于发送时移服务请求，接收媒体数据，并进行解码播放。
媒体服务器用于接入频道的直播流，对频道的时移内容进行缓存并为终端提供时移等媒体服务。
内容服务导向服务器用于控制时移内容调度和时移服务调度。
此外，由于采用本发明的内容调度方法，媒体服务器可以使用内存对时移内容进行缓存，所以需要配置一定容量的内存进行时移缓存。当媒体服务器的当前可用内存容量大于分配在该媒体服务器上的某频道的时移内容段的大小时，可以完全使用内存对该时移内容段进行缓存。
由于时移内容随着时间的推移一直处于动态变化的状态，因此，在各媒体服务器上进行时移内容的调度也是一个动态的过程。而且，时移服务的调度策略与内容调度密不可分，不同的内容调度方法对应不同的服务调度方法。同时，为了加强系统的可靠性，通常需要将时移内容进行备份。在某个服务器出现故障或服务负载过高时，可启用在其它服务器的相应备份内容提供服务。
图2是本发明时移电视系统的内容调度方法的示意图，其中包含本发明的多服务器分段协同缓存时移内容(时移协存)的内容调度方法和基于该方法的一种备份策略(协存备份)。
如图2所示，本发明将各频道的时移内容连续分割为N个长度为Δt的时移内容段，分段的起点为当前直播流的内容，总长度T＝N×Δt。将各时移内容段Tm-n分配在各媒体服务器中进行缓存，并由各媒体服务器提供相应时间段内的时移服务。其中，上述m为频道编号，n为分段号，分段号越大表示该段时移内容与当前直播流的时间间隔越大。例如T1-1表示频道1的第1个时移内容段，T1-N表示频道1的第N个时移内容段。假设时移总长度T为60分钟，分段数N＝6，Δt＝10分钟，则T1-1为与当前直播流相差0分钟至10分钟的时移内容段，即可提供与当前直播流相差0分钟至10分钟之内的时移内容；T1-2为与当前直播流相差10分钟至20分钟的时移内容段；T1-6为与当前直播流相差50分钟至60分钟的时移内容段。
由于在每个媒体服务器上缓存的时移内容段随着直播的进行一直处于动态变化的状态，因此需要以一定的间隔对每个媒体服务器上缓存的时移内容段进行更新。可以时间为单位进行上述时移内容更新，例如以流媒体数据中的时间戳为依据，每分钟进行更新；也可采用帧或数据包为单位进行更新。
由于上述时移内容更新需在每个媒体服务器进行，因此可以在每个媒体服务器引入一个直播流作为更新源。但是，为了节省系统资源，通常在一个媒体服务器引入直播流，以该直播流为更新源依次对保存各时移内容段的媒体服务器进行更新。图2中的F1和F2分别为频道1和频道2的直播流，分别被引入服务器1和服务器2。下面以频道1为例对时移内容更新的方法进行说明。
F1从保存着频道1的第1个时移内容段T1-1的服务器1引入，服务器1保存T1-1内容段的时移内容，并以一定的更新间隔输出时移更新流U(1，1)；由上所述，更新间隔可以是时间，也可以是数据，即数据包或帧。若以时间为单位进行时移内容更新，则每隔一定的时间间隔或接收到时间戳为一定时间间隔的数据时，将超出T1-1内容段范围的数据块放入时移更新流U(1，1)发送至服务器2；服务器2和后续服务器上进行类似的时移内容更新操作；保存最后一个时移内容段的媒体服务器将超出该服务器时移内容段范围的相应数据丢弃。
当以数据包或帧为更新间隔进行时移内容更新时，各媒体服务器每接收到一定数量的数据包或帧时，将超出该服务器时移内容段范围的相应数量的数据包或帧作为时移更新流发送至保存下一时移内容段的媒体服务器或丢弃。
图2还示意性地说明了一种基于本发明时移电视系统的内容调度方法的时移内容协同缓存备份(时移备份)方法。如图2所示，由于本发明的内容调度以分段的时移内容为单位进行缓存，因此，也以分段的时移内容为单位进行备份，同时也可以采用内存缓存的方式进行备份。如图2所示，对每个频道的时移内容段都进行一次备份，而且备份的内容是通过在一个媒体服务器引入频道的直播流，并以该直播流为更新源对各时移内容段进行时移内容更新。当然，也可以根据频道的热门程度进行不同数量的备份，或对时移服务请求较多的频道的时移内容段在多个媒体服务器上进行备份。
当由于软硬件故障等原因导致某个媒体服务器发生故障，无法提供其上的时移内容段的时移服务时，可在导向服务器的控制下，将该服务器上的时移内容段的时移服务切换到其它可提供相应服务的媒体服务器继续进行。如果采用内存缓存的方式进行备份，备份的时移内容段可在需要时立即提供服务，而无需从磁盘中读取。此外，也可将该服务器上的备份内容在其它媒体服务器上重新备份。
由上可知，本发明将总长度为T的时移内容分段，并导向服务器的控制下将各分段内容分别保存在各媒体服务器中，各时移内容段首尾相接，并依序进行更新。一个媒体服务器上可保存一个频道的多个时移内容段。导向服务器上保存并实时更新时移内容段和媒体服务器的对应关系列表。
图3是本发明时移电视系统的服务调度方法的示意图。图3示出了服务器1、服务器2和服务器3上的时移内容段的分布情况和各媒体服务器当前的负载情况。服务器1当前提供时移内容段T1-1的时移服务2个，T2-3的时移服务2个，总负载为4；服务器2和服务器3的总负载为6。假设各媒体服务器最大负载能力为同时提供6个时移服务，则当前服务器2和服务器3都处于满载状态，无法再接受新的时移服务请求。在这种情况下，若出现时移内容段T1-2的新请求时，可采用如下方式之一在导向服务器的控制下进行服务调度：
1)先进行内容调度，在服务器1上对时移内容段T1-2进行缓存，然后将T1-2的新请求调度到服务器1；由于此时只需对一个时移内容段进行调度，因此内容调度所需的资源占用较小，调度速度较快。
2)将服务器2提供的时移内容段T2-1的时移服务调度到服务器1，并在服务器2上为该新请求提供服务；
3)将服务器3提供的时移内容段T1-3的时移服务调度到服务器1，在服务器3上为该新请求提供服务。
由上可知，基于本发明的内容调度方法的服务调度方法更灵活、更迅速。首先，由于服务调度所涉及的内容调度是以时移内容段为单位进行，因此内容调度速度快，占用资源少；此外，服务调度涉及的用户(请求)数量少，因此服务调度的速度也较快。
基于本发明的构思，在上述实施例的基础上还可进行多种变换。例如，将时移内容以数据包或帧为单位进行分割，即各时移内容段包含固定数量的数据包或帧，每个时移内容段与直播流相差固定数量的数据包或帧。
Claims (7)
1、一种时移电视系统的内容和服务调度方法，应用于包含互连的导向服务器和多个媒体服务器的时移电视系统中，该方法将时移内容分为多个首尾相接的时移内容段，将其分别在多个媒体服务器缓存并由媒体服务器提供相应时移内容段范围内的时移服务；对上述各时移内容段进行动态更新，使各时移内容段的起点与当前直播流的间隔保持固定。
2、如权利要求1所述的时移电视系统的内容和服务调度方法，其特征在于，从保存有第一个时移内容段的媒体服务器引入直播流作为第一个时移内容段的更新源，各媒体服务器以固定的更新间隔从缓存中去除超出所保存的时移内容段范围的数据，并输出至保存有后续时移内容段的媒体服务器作为后续时移内容段的更新源；各媒体服务器用更新源中的数据更新相应的时移内容段。
3、如权利要求1所述的时移电视系统的内容和服务调度方法，其特征在于，以所述时移内容段提供时移服务为单位进行服务调度。
4、如权利要求1所述的时移电视系统的内容和服务调度方法，其特征在于，以所述时移内容段为单位进行备份，对上述各备份的时移内容段进行动态更新，使各备份的时移内容段的起点与当前直播流的间隔保持固定。
5、如权利要求2所述的时移电视系统的内容和服务调度方法，其特征在于，所述各时移内容段的起点与当前直播流的间隔和所述更新间隔为时间间隔。
6、如权利要求2所述的时移电视系统的内容和服务调度方法，其特征在于，所述各时移内容段的起点与当前直播流的间隔和所述更新间隔是以数据包或帧为单位的数据间隔；各媒体服务器每接收到更新源输出的固定数量或固定时间戳差值的数据包或帧时，从缓存中去除超出所保存的时移内容段范围的数据，并输出至保存有后续时移内容段的媒体服务器作为后续时移内容段的更新源。
7、如权利要求2所述的时移电视系统的内容和服务调度方法，其特征在于，将超出最后一个时移内容段范围的数据从缓存中去除，并丢弃。
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