CN101083604B - 内容分发网中流媒体服务器的选择和切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种，内容分发网中流媒体服务器的选择和切换方法，包括以下步骤：步骤1，定时检测Agent下的每个POP单元，确定是否具有需要进行写服务器切换的POP单元；步骤2，如具有需要进行写服务器切换的POP单元，则找到在POP单元下，所有满足作为写服务器要求的至少一个流媒体设备；以及步骤3，从至少一个流媒体设备中，选出在POP单元下的性能最佳的一个流媒体设备作为写服务器，并进行写服务器的切换。因而，采用本发明，动态地结合了流媒体服务器的当前性能来选择写服务器。不仅能最大限度的保证业务的成功完成，而且提高了整个CDN系统和流媒体系统的运行效率，延长流媒体设备的使用寿命，降低了维护成本。

Description

内容分发网中流媒体服务器的选择和切换方法 

技术领域

本发明涉及内容分发网中流媒体服务器的选择和切换技术，更具体地，涉及一种内容分发网中流媒体服务器的选择和切换方法。 

背景技术

随着网络的快速发展，CDN在现实生活中得到了很多商用(如：IPTV、全球眼等)，也具有很好的前景。这些商用系统中，CDN通常是配合其他模块一起运行，其中主要包括流媒体系统以及一些相应的终端设备。CDN属于业务层，主要用来调度和处理相关业务；流媒体系统则主要负责业务的实现。CDN和流媒体系统的有效配合对于保证整个系统的正常运转非常重要。 

CDN(Content Distribution Network或Content DeliveryNetwork)，即内容分发网络，是一种新的网络架构，将业务的内容发布到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，提高系统的运行效率。CDN主要由CDN Manager和CDN Agent组成。 

CDN Manager，是CDN的管理中心，负责CDN的话务负载均衡、内容的分发和调度。通常每个CDN Manager下有多个CNDAgent。 

CDN Agent是一个CDN节点，负责该节点的负载均衡管理和节点内的内容管理，通常每个Agent下有多个POP单元。 

POP单元是指一组磁阵以及磁阵对应的一组流媒体服务器。 

流媒体服务器是业务层的实现体，所有的实际内容，其中包括：VOD、录播、录像等实际文件，都存放在流媒体服务器共享的磁阵上，供终端用户使用，为用户提供服务。 

在目前很多商用系统(如IPTV，全球眼)中，大多数业务流程，CDN系统都是通过CDN Manager将相关的业务发给CDN Agent，CDN Agent再将相应的业务请求发给流媒体系统。 

在这些业务中，有些业务，如：内容发布、录像等，都需要在具有写权限的流媒体设备上才能完成。因为对于内容发布来说，这些发布的内容需要流媒体服务器从片库获取，写到流媒体磁阵上；对于录像业务，也需要通过具有写权限的流媒体服务器，将录像内容录制(写)到流媒体的磁阵上。 

Agent的每个POP单元需要保证在同一时刻只能有一个具有写权限的流媒体设备作为写服务器。这样主要是为保证同一时刻每个磁阵上，只有一个流媒体设备对它进行写数据，确保数据的一直性；同时也有助于保护流媒体磁阵，延长磁阵使用寿命。 

而每个POP单元下都需要一个具有写权限的流媒体设备作为写服务器，用来完成只有写服务器才能完成的相关业务。CDN系统中，POP单元在选择写服务器的流媒体设备时，通常的做法是随机选择一个流媒体设备作为写服务器，并没有考虑流媒体设备的性能，更没有动态地结合流媒体设备的性能来进行写服务器的选择和切换。 

在理论上，按上面随机选择写服务器的方法，大多数业务功能都能够成功完成。然而在实际应用中，作为写服务器的流媒体设备上处理的业务较多、并发数较大时，则该流媒体设备性能已经很差，如果继续让它作为写服务器来处理一些只能由写服务器来完成的相关业务。这样通常会导致业务处理过慢、出现超时、失败等现象，甚至还会导致流媒体磁阵损坏。 

在同一个POP单元下的流媒体设备共享一个磁阵。对于同一个磁阵来说，不管由哪个流媒体设备完成内容的存储(即写操作)等操作都是可行的，但是同一磁阵上的多个流媒体设备除了进行这些存储相关的操作外，还会进行一些其他的操作，如：点播、直播等。这些操作都会影响流媒体设备的性能。用户的并发数越多、点播量越大，则流媒体设备的性能就越低。当然，还有一些其他因素也会影响流媒体设备的性能，如：流媒体设备上当前直播频道越多，流媒体设备的性能也会越低。总之，流媒体设备的性能是随当前业务量的增加而降低。 

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种内容分发网中流媒体服务器的选择和切换方法，使得CDN能够将内容发布到当前性能最佳的流媒体服务器，实现资源的最优化利用，提高系统的效率。 

根据本发明的内容分发网中流媒体服务器的选择和切换方法可以包括以下步骤：步骤1，定时检测Agent(节点代理控制器)下的每个POP(接入服务单元)单元，确定是否具有需要进行写服务器切换的POP单元；步骤2，如具有需要进行写服务器切换的POP单元，则找到在POP单元下，所有满足预定条件的至少一个流媒体设 备；以及步骤3，从至少一个流媒体设备中，选出在POP单元下的性能最佳的一个流媒体设备作为写服务器，并进行写服务器的切换。 

在步骤1中，如果检测到POP单元下没有写服务器，则需要为该POP单元选择一个符合写服务器要求的流媒体设备作为写服务器，并进行写服务器切换。而如果检测到POP单元下具有写服务器，则判断此时该写服务器的性能，并且如果此时性能不佳，则为该POP单元选择一个符合写服务器要求的流媒体设备作为写服务器，并进行写服务器切换，否则，不进行写服务器切换。 

性能的判断是通过判断流媒体设备在一段时间内的CPU负载来确定的，当CPU负载超过CPU负载的额定值时，确定性能不佳，否则，确定性能为佳。 

其中，如果在POP单元下，当前所有的流媒体设备都不满足作为写服务器的要求，则到下一时刻再进行选择。 

在步骤2中，包括以下处理：每个POP单元下的每个流媒体设备定时上报其当前性能；Agent将每个流媒体设备的性能保留在流媒体性能表中，将所有的流媒体设备的信息保存在流媒体设备表中，并将所有的POP单元的信息保存在POP单元表中；以及根据流媒体设备表、流媒体性能表和POP单元表，选择满足预定条件的至少一个流媒体设备。 

另外，流媒体设备表中至少包括以下信息：是否具有ftp功能、并发数配额、预留并发数、以及时移频道个数；以及POP单元表中至少包括以下信息：写服务器、ftpClient并发数、ftpServer并发数、以及时移频道并发数。 

预定条件为：流媒体设备具有写权限；流媒体设备的CPU利用率小于作为写服务器的额定CPU利用率；以及流媒体设备的预留并 发数与所在POP单元下的ftpClient并发数的和小于流媒体设备的并发数配额。 

在步骤3中，性能最佳的一个流媒体设备是当前CPU利用率最小的流媒体设备。 

根据本发明的选择和切换方法还包括以下处理：将原来作为写服务器和新的写服务器的预留并发数进行重新计算，并修改流媒体设备表和POP单元表的相关信息。 

因而，采用本发明，动态地结合了流媒体服务器的当前性能来选择写服务器。不仅能最大限度的保证业务的成功完成，而且提高了整个CDN系统和流媒体系统的运行效率，延长流媒体设备的使用寿命，降低了维护成本。 

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中： 

图1是根据本发明的内容分发网中流媒体服务器的选择和切换方法的流程图； 

图2是本发明应用的系统的框架结构图； 

图3是本发明的检测POP单元是否需要切换写服务器的流程图；以及 

图4是本发明中写服务器设备选择流程图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。 

图1是根据本发明的内容分发网中流媒体服务器的选择和切换方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤： 

步骤S102，定时检测Agent下的每个POP单元，确定是否具有需要进行写服务器切换的POP单元； 

步骤S104，如具有需要进行写服务器切换的POP单元，则找到在POP单元下，所有满足作为写服务器要求的至少一个流媒体设备；以及 

步骤S106，从至少一个流媒体设备中，选出在POP单元下的性能最佳的一个流媒体设备作为写服务器，并进行写服务器的切换。 

在步骤S102中，如果检测到POP单元下没有写服务器，则需要为该POP单元选择一个符合写服务器要求的流媒体设备作为写服务器，并进行写服务器切换。而如果检测到POP单元下具有写服务器，则判断此时该写服务器的性能，并且如果此时性能不佳，则为该POP单元选择一个符合写服务器要求的流媒体设备作为写服务器，并进行写服务器切换，否则，不进行写服务器切换。 

性能的判断是通过判断流媒体设备在一段时间内的CPU负载来确定的，当CPU负载超过CPU负载的额定值时，确定性能不佳，否则，确定性能为佳。 

其中，如果在POP单元下，当前所有的流媒体设备都不满足作为写服务器的要求，则到下一时刻再进行选择。 

在步骤S104中，包括以下处理：每个POP单元下的每个流媒体设备定时上报其当前性能；Agent将每个流媒体设备的性能保留在流媒体性能表中，将所有的流媒体设备的信息保存在流媒体设备表中，并将所有的POP单元的信息保存在POP单元表中；以及根据流媒体设备表、流媒体性能表和POP单元表，选择满足预定条件的至少一个流媒体设备。 

另外，流媒体设备表中至少包括以下信息：是否具有ftp功能、并发数配额、预留并发数、以及时移频道个数；以及POP单元表中至少包括以下信息：写服务器、ftpClient并发数、ftpServer并发数、以及时移频道并发数。 

预定条件为：流媒体设备具有写权限；流媒体设备的CPU利用率小于作为写服务器的额定CPU利用率；以及流媒体设备的预留并发数与所在POP单元下的ftpClient并发数的和小于流媒体设备的并发数配额。 

在步骤S 106中，选择当前CPU利用率最小的流媒体设备作为写服务器，进行写服务器切换。 

根据本发明的选择和切换方法还包括以下处理：将原来作为写服务器和新的写服务器的预留并发数进行重新计算，并修改流媒体设备表和POP单元表的相关信息。 

图2是本发明应用的系统的框架结构图，如图2所示，给出了本发明应用的CDN系统和流媒体系统主要包括业务数据库、CDNManager、CDN Agent和流媒体系统。CDN Manager包括：服务控制模块、内容控制模块和网络管理模块。CDN Agent包括：服务控制模块、内容控制模块、网络管理模块和业务适配层。流媒体系统包括：流媒体服务器(流媒体服务接口)和流媒体磁阵。服务控制模块主要负责对用户点播的内容进行重定向、计费等相关业务。内容控制模块主要负责与内容相关的业务，其中包括内容发布、录像等。网络管理模块负责对系统资源进行管理，如：节点管理、设备管理等。CDN与流媒体的所有功能接口，都是通过CDN Agent的适配层来完成的，流媒体写服务器的选择与切换也是通过适配层来完成的。 

为了保证业务服务的可靠性和稳定、高效的服务质量，CDN系统划分为Manager和Agent。Manager是CDN系统中央控制系统，从整体上对业务进行调度和分发，每个CDN系统中通常只有一个Manager。Agent则根据用户的地理位置来配置，每个Agent通常处理本地所有用户的业务请求。Manager将根据用户的地理位置，将相关的业务发给相应的Agent。Agent再对本地业务进行调度和处理。Manager和Agent都包括服务控制模块、内容控制模块和网络管理模块，这种划分使得每个模块在功能上分工清晰、明确。同时也避免了由一个模块来完成所有业务而造成的性能上的瓶颈。另外，每个Agent都有一个适配层，这一层是Agent统一和流媒体进行交互的接口层，这样做使得流媒体和Agent实现了低内聚、高耦合，便于CDN系统和流媒体系统的维护和扩充。 

对CDN来讲，每组共磁阵的流媒体服务器称为一个POP单元。在每个POP单元中，都是通过对流媒体服务器设定不同权限，从而限制其对磁阵所能进行的操作。如果磁阵上的某个流媒体服务器具备了ftpServer功能，那么该流媒体服务器就具备从这个磁阵上读取 数据的权限；如果流媒体设备具备ftpClient功能，那么该流媒体服务器就具有向磁阵写数据的权限。流媒体设备还可根据业务功能的不同而设置相应的操作权限。当然，同一组磁阵上不同流媒体设备可以拥有相同的权限，如：都有读权限；但同一磁阵上的流媒体设备中，在同一时刻最多只能有一个流媒体设备具有对磁阵的写权限，此时该流媒体设备称为写服务器。 

在目前的一些商用系统中，如：IPTV中发布内容，全球眼中录像等这些业务流程都是通过Manager获取业务数据库的内容发布任务或者录像任务等信息，然后将这些业务发给相应的Agent，Agent再将业务发给流媒体设备。对于流媒体设备来说，完成内容发布功能需要作为写服务器的流媒体设备将发布的实际内容从片库上取得，然后写到流媒体的磁阵上；完成全球眼录像功能也需要作为写服务器的流媒体设备将录像内容录制(写)到流媒体磁阵上。 

图3是本发明的检测POP单元是否需要切换写服务器的流程图。如图3所示，包括以下步骤： 

第一步：定时器时间到，Agent的适配层开始检测该Agent下所有POP单元是否需要切换写服务器； 

第二步：通过POP单元表获取当前POP单元信息； 

第三步：判断该POP单元是否具有写服务器。如果该POP单元没有写服务器，则需要获得一个符合作为写服务器且性能最佳的流媒体设备，进行写服务器切换；以及 

第四步：按照第二步、第三步方法检测下一个POP单元，直到所有的POP单元都检测完毕。 

在第三步中，如果该POP单元中有写服务器，但是作为写服务器的流媒体设备在一段时间内，CPU利用率较高、性能较差，则需要切换写服务器。 

另外，若该POP单元有写服务器，并且作为写服务器的流媒体设备当前性能较好，CPU利用率不太高，则此时不需要切换写服务器。即使该POP单元下存在性能更佳的流媒体设备，也不需要进行写服务器切换，因为这样会导致写服务器频繁的切换，影响到其他业务地顺利完成和整个CDN系统地正常运行。 

如果该POP单元需要切换写服务器，但没有找到符合写服务器条件的流媒体设备，则在下一检测时刻再对该POP单元进行写服务器选择、切换。 

图4是本发明中写服务器设备选择流程图。如图4所示，包括以下步骤： 

第一步：当POP单元需要切换写服务器时，Agent适配层检测该POP单元下所有的流媒体设备； 

第二步：通过流媒体设备表获取当前流媒体设备信息； 

第三步：判断该设备是否具有ftpClient(写)功能，其中，若该设备具有ftpClient功能，则还需要对该设备进行下一步判断，否则，该设备不能作为写服务器； 

第四步：查看该流媒体设备的CPU利用率是否小于额定CPU利用率，如果是，则还需对该设备进行下一步判断，否则该设备不能作为写服务器； 

第五步：查看该设备的预留并发数与作为写服务器所需的并发数的和是否小于该流媒体设备的并发数配额，如果满足，则该流媒体设备符合做写服务器的要求，否则该流媒体设备不能作为写服务器； 

第六步：查看该设备是否为当前性能最优的流媒体设备，其中，如果是，则保存该流媒体设备的相关信息，并将该设备设置或替换(若原来存有性能最佳的流媒体设备信息)为当前性能最优的流媒体设备，否则不保存该流媒体设备的相关信息，检测下一个流媒体设备； 

第七步：按第一步至第六步的方法，判断是否检测完该POP单元下所有的流媒体设备，如果检测完，则此POP单元检测结束，转第八步，否则按第一步至第六步的方法，继续检测该POP单元中下一个待检测的流媒体设备；以及 

第八步：按第一步到第七步的方法，如果找到了符合写服务器的流媒体设备，则获取性能最佳的流媒体设备信息，此设备即为该POP单元下作为写服务器的最佳流媒体设备，进行相应的写服务器切换，如果没有找到符合写服务器条件的流媒体设备，则下一时刻选择写服务器时，再按上述方法对该POP单元进行写服务器选择。 

综上所述，采用本发明，能够更有效的提高CDN系统和流媒体系统的工作效率和稳定性，最大限度地为用户提供服务。 

本发明除了应用在IPTV和全球眼商用系统中，还可以应用到其他多种实施例，并不限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种内容分发网中流媒体服务器的选择和切换方法，其特征在于，包括：

步骤1，定时检测节点代理控制器下的每个接入服务单元，确定是否具有需要进行写服务器切换的接入服务单元；

步骤2，如具有需要进行写服务器切换的所述接入服务单元，则找到在所述接入服务单元下，所有满足预定条件的至少一个流媒体设备；以及

步骤3，从所述至少一个流媒体设备中，选出在所述接入服务单元下的性能最佳的一个流媒体设备作为所述写服务器，并进行所述写服务器的切换。

2.根据权利要求1所述的选择和切换方法，其特征在于，在所述步骤1中，如果检测到接入服务单元下没有写服务器，则需要为该接入服务单元选择一个符合写服务器要求的流媒体设备作为所述写服务器，并进行所述写服务器切换。

3.根据权利要求1所述的选择和切换方法，其特征在于，在所述步骤1中，如果检测到接入服务单元下具有写服务器，则判断此时该写服务器的性能；

如果此时性能不佳，则为该接入服务单元选择一个符合写服务器要求的流媒体设备作为所述写服务器，并进行所述写服务器切换，否则，不进行所述写服务器切换。 

4.根据权利要求3所述的选择和切换方法，其特征在于，所述性能的判断是通过判断所述流媒体设备在一段时间内的CPU负载来确定的，当所述CPU负载超过CPU负载的额定值时，确定所述性能不佳，否则，确定所述性能为佳。

5.根据权利要求3或4所述的选择和切换方法，其特征在于，如果在接入服务单元下，当前所有的流媒体设备都不满足作为写服务器的要求，则到下一时刻再进行选择。

6.根.据权利要求1至4中任一项所述的选择和切换方法，其特征在于，在所述步骤2中，包括以下处理：

每个接入服务单元下的每个流媒体设备定时上报其当前性能；

所述节点代理控制器将每个流媒体设备的性能保留在流媒体性能表中，将所有的流媒体设备的信息保存在流媒体设备表中，并将所有的接入服务单元的信息保存在接入服务单元表中；以及

根据所述流媒体设备表、所述流媒体性能表和所述接入服务单元表，选择满足所述预定条件的所述至少一个流媒体设备。

7.根据权利要求6所述的选择和切换方法，其特征在于，

所述流媒体设备表中至少包括以下信息：是否具有ftp功能、并发数配额、预留并发数、以及时移频道个数；以及

所述接入服务单元表中至少包括以下信息：写服务器、ftpClient并发数、ftpServer并发数、以及时移频道并发数。

8.根据权利要求7所述的选择和切换方法，其特征在于，所述预定条件为： 

流媒体设备具有写权限；

所述流媒体设备的CPU利用率小于作为写服务器的额定CPU利用率；以及

所述流媒体设备的所述预留并发数与所在接入服务单元下的所述ftpClient并发数的和小于所述流媒体设备的所述并发数配额。

9.根据权利要求8所述的选择和切换方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述性能最佳的一个流媒体设备是当前CPU利用率最小的流媒体设备。

10.根据权利要求9所述的选择和切换方法，其特征在于，还包括以下处理：

将原来作为写服务器和新的写服务器的预留并发数进行重新计算，并修改所述流媒体设备表和所述接入服务单元表的相关信息。 

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