CN101137042A - 一种集群式流媒体系统中静态节目的分发和服务方法 - Google Patents

Abstract

一种集群式流媒体系统中静态节目的分发和服务方法，先根据静态节目的热门程度划分出多个等级，并确定各等级节目应分发到的节点层次，节目等级的热门程度越高，节目应发送到的节点层级越低；业务管理系统根据静态节目的等级和应分发的节点层次，将其发布中心节点，再由中心节点发布至各级边缘节点，各节点保存该节目；用户点播节目后，客户端与存储有该节目的目的流媒体服务器建立链接，并请求播放；所述目的流媒体服务器根据所述客户端的请求，读取所述点播节目的数据，向该客户端发送该节目的码流。本发明能够合理利用硬件资源，提供一个高效的节目调度方式和用户调度方式。

Description

一种集群式流媒体系统中静态节目的分发和服务方法

技术领域

本发明涉及一种集群的流媒体组网方法，尤其涉及多媒体通讯领域的IPTV应用，移动流媒体应用和视频监控中静态节目的分发和服务方法。

背景技术

涉及流媒体相关的应用，在目前的技术层级和大用户量的需求下，一般采用服务器集群的方案解决大用户量和大用户区域的问题。所谓集群流媒体系统，就是在组网构架上，将流媒体服务器系统分成多个节点的组网架构，这些节点一般分为中心节点和多级边缘节点，也有可能各个节点是并列的关系。每个节点的组成如图1所示，包含一组服务器和一组存储设备，其中服务器包含一个流媒体管理配置客户端(对用户终端来说也视为一种服务器)和多个流媒体服务器。

所谓静态节目源，主要是指用于客户端直接点播的节目，这类节目一般是制作好的，发布在存储系统上，不进行变化的节目源。一般通称为点播节目源。

目前实现集群的流媒体内容全局共享，全局调度和负载均衡方法有如下几种，下面着重阐述目前存在的几种实现方案及其缺点。

第一种实现方案采用全部静态节目源等分在各个集群节点上，并且，同时等分在各个节点的各个服务器上。这种方法进而引申到不同的节目分布在不同的节点上或者不同节点内的服务器上。

这种方法的缺点是：1、没有做到合理的共享，存储资源会有较大的浪费；2、调度算法简单，致使资源消耗会较大，用户调度不合理，做不到较完全化的负载均衡。

另外一种方法是将节目分片后存储在不同节点内的服务器上，当用户请求服务时，通过调度系统，由具有服务内容的服务器为用户进行服务器提供，这样，一个用户得到的服务是由多个服务器提供。

这种方法同样具有一些缺点：1、静态节目都需要进行分片预处理，内部媒体格式属于私有的媒体格式；2、调度算法相当复杂，进而引起对骨干网带宽的消耗和系统不稳定性；3、扩容时，节目分片内容需要重新进行合理排布；4、系统构架属于紧耦合型，没有清晰地将业务管理系统和媒体服务系统进行隔离开，服务过程中不同文件片的切换甚至需要终端实现私有协议参与。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种集群式流媒体系统中静态节目的分发和服务方法，能够合理利用硬件资源，提供一个高效的节目调度方式和用户调度方式。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种集群式流媒体系统中静态节目的分发和服务方法，包含以下步骤：

(a)根据静态节目的热门程度划分出多个等级，并确定各等级节目应分发到的节点层次，节目等级的热门程度越高，节目应发送到的节点层级越低；

(b)业务管理系统根据静态节目的等级和应分发的节点层次，将其发布中心节点，再由中心节点发布至各级边缘节点，各节点保存该节目。

(c)用户点播节目后，客户端与存储有该节目的目的流媒体服务器建立链接，并请求播放；

(d)所述目的流媒体服务器根据所述客户端的请求，读取所述点播节目的数据，向该客户端发送该节目的码流。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述步骤(b)中，将热门程度最低的一个或多个节目等级中的静态节目，只分发到中心节点，并保存在该节点中的共享存储空间；将热门程度最高的一个或多个节目等级中的静态节目分发到中心节点和所有的边缘节点，并保存在节点的共享存储空间。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述步骤(b)中，对于热门程度最高的节目等级中的静态节目分发到中心节点和边缘节点，其中最末一级的边缘节点将其保存在流媒体服务器的私有存储空间和/或共享存储空间，其它层级的节点将其保存的共享存储空间。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

业务管理系统检查到静态节目的等级发生变化且导致其应分发的节点层级发生变化时，则通知相应节点删除存储的该节目，或者重新向相应节点发布该节目。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

最末一级边缘节点中的流媒体服务器对缓存在本地的节目进行老化处理，在老化后将其删除。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

业务管理系统在静态节目的分布过程中，还根据节点的反馈信息记录对各个节点的发布是否成功。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述步骤(c)进一步分为以下步骤：

(c1)客户端访问电子节目指南点播节目，电子节目指南通知业务管理系统，业务管理系统根据记录的该节目所分发的节点信息，通知客户端与存储有该节目的某一节点建立链接；

(c2)客户端向指定节点的流媒体管理配置客户端请求建立链接，携带节目内容信息；

(c3)所述流媒体管理配置客户端根据节目服务统计概率和负载均衡原则重定向到目的流媒体服务器，并返回该服务器的地址信息。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种集群式流媒体系统中静态节目的分发方法，能够合理利用硬件资源，提供一个高效的节目调度方式。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种集群式流媒体系统中静态节目的分发方法，包含以下步骤：

(a)根据静态节目的热门程度划分出多个等级，并确定各等级节目应分发到的节点层次，节目等级的热门程度越高，节目应发送到的节点层级越低；

(b)业务管理系统根据静态节目的等级和应分发的节点层次，将其发布中心节点，再由中心节点发布至各级边缘节点，各节点保存该节目。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述步骤(b)中，将热门程度最低的一个或多个节目等级中的静态节目，只分发到中心节点，并保存在该节点中的共享存储空间；将热门程度最高的一个或多个节目等级中的静态节目分发到中心节点和所有的边缘节点，并保存在节点的共享存储空间。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述步骤(b)中，对于热门程度最高的节目等级中的静态节目分发到中心节点和边缘节点，其中最末一级的边缘节点将其保存在流媒体服务器的私有存储空间和/或共享存储空间，其它层级的节点将其保存的共享存储空间。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

业务管理系统检查到静态节目的等级发生变化且导致其应分发的节点层级发生变化时，则通知相应节点删除存储的该节目，或者重新向相应节点发布该节目。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

最末一级边缘节点中的流媒体服务器对缓存在本地的节目进行老化处理，在老化后将其删除。

采用本发明所述的静态节目分布和服务方法，有如下优点：静态节目源分为多种不同的级别，根据级别决定其共享存储位置；节点内片源存储共享，节省大量的存储空间；确定了一个合理的全局调度方式和局部的重定向和负载均衡方式；各个部分的系统耦合为松耦合原则。综合评估上，这种整体调度方式，实现了系统的灵活，简单，合理和高兼容性，更适合应用于现在多个厂家提供设备的大原则上。

附图说明

图1是现有技术中流媒体集群系统各节点内设备组成框图；

图2是本发明冷门/热点节目存储空间发布和分布方式示意图；

图3是本发明静态节目源点播的全局调度方式和负载均衡重定向方式示意图。

具体实施方式

图2为本发明冷门/热点节目存储空间发布和分布方式示意图，图中只示出了中心节点和最末一级边缘节点，中间还可能有其它的边缘节点。

本实施例静态节目发布的原则如下：

1)静态节目开始发布时，根据一定的原则将节目划分为多个等级，本实施例是划分成冷门节目、普通节目和热点节目，并按照不同层级的边缘节点组网方式，对不同等级的节目采用不同的分发和调度策略。

划分原则可以根据不同策略进行，例如，根据该片推出的时间、投资额、炒作热门程度和演员阵容，或者统计的用户点播频度等划分热门程度，分成不同的等级。当然，节目等级划分并不局限于以上方式，可以根据热门程度划分为N种，N＝2，3，... ...。

发布的原则是：根据节目等级将其发送到一个或多个层级的节点上，节目等级的热门程度越高，该节目应发送到的节点层级越低。文中节点层级的按以下方式确定：中心节点的层级最高，其次为中心节点的下一级边缘节点，依此类推，最末一级边缘节点的层级最低。

2)将所有节目都通过业务管理系统(CMS)发布到中心节点的共享存储设备上，如图2中的过程201。具体的发布可以采用FTP协议由流媒体服务器执行发布过程。

业务管理系统CMS的数据库中记录了静态节目的节目等级和应发布的节点(或节点层次)的对应关系，该关系可以根据地域IP地址访问或者其他预设的关系访问。CMS还根据分布过程中节点的反馈信息记录对节点的发布是否成功。

3)静态节目再由中心节点发布至各级边缘节点，具体的发布也可以采用FTP方式，如图2中的过程202。

在本实施例中，冷门节目只分发到中心节点，不再分发到其下级的边缘节点上，热点节目和普通节目则分发到中心节点和各级边缘节点。

4)各级边缘节点均将普通节目和热点节目缓存到节点的共享存储空间，同时，最末一级的边缘节点内的流媒体服务器还将热点节目缓存到本地的私有存储空间上，以提高对外服务的Cache命中率，节约与共享存储设备的I/O时间。

当然，本发明也可以不将热点节目缓存到流媒体服务器的私有存储空间，这是可选的。对于普通节目，也可以不缓存到最末一级的边缘节点，本发明不限定具体的分发方式，只需遵从上述的发布原则即可。

5)当热点节目或普通节目通过业务统计转化为冷门节目后，CMS发送命令到存储了该节目的边缘节点，边缘节点删除其保存的该静态节目；反之，当冷门节目转化为热点节目或普通节目后，也要重新向边缘节点分发该节目。对于最末一级边缘节点中流媒体服务器在本地缓存的热点节目，则按一定的策略进行老化处理，在老化后将其删除。

图3示出了最终用户点播静态节目源的全局调度和重定向方式，包含如下步骤：

301：客户端访问电子节目指南(EPG)，点播节目，EPG通知CMS；

302：CMS根据节目内容、服务节点预设情况和各个节点工作状态，通过EPG向客户端返回信息，通知客户端应该和哪个节点建立RTSP链接以进行流媒体服务；

对本实施例，如果用户访问冷门节目，CMS通知客户端和中心节点建立RTSP链接进行流媒体服务；如果用户访问其他节目，CMS通知客户端和某一边缘节点建立RTSP链接进行流媒体服务。

303：客户端向指定节点的流媒体管理配置客户端请求建立链接，携带节目内容信息；

304：流媒体管理配置客户端根据节目服务统计概率和负载均衡原则重定向到目的流媒体服务器，返回该服务器的IP地址至客户端；

该处的“节目服务统计概率”是指该节点统计的。负载均衡可考虑服务器的CPU状态，并发用户数，节目内容等因素，采用以下规则：

a、满足设备资源的情况下，优先根据节目内容重定向，即重定向到存储有该节目内容的流媒体服务器；

b、不同的节目内容尽量分布在不同的服务器上；

c、服务器额定用户需要同时根据服务器CPU状态和用户数进行判断并且重定向。

305：客户端和目的流媒体服务器之间建立链接；

306：该目的流媒体服务器根据客户端请求为其提供服务，读取存储的所点播节目的数据，向该客户端发送该节目的码流。

如果是热点节目，目的流媒体服务器直接从本地的存储空间即可读取该节目的数据，如果是其它节目，则需要到共享存储空间中读取。

Claims (12)

1.一种集群式流媒体系统中静态节目的分发和服务方法，包含以下步骤：

(a)根据静态节目的热门程度划分出多个等级，并确定各等级节目应分发到的节点层次，节目等级的热门程度越高，节目应发送到的节点层级越低；

(b)业务管理系统根据静态节目的等级和应分发的节点层次，将其发布中心节点，再由中心节点发布至各级边缘节点，各节点保存该节目；

(c)用户点播节目后，客户端与存储有该节目的目的流媒体服务器建立链接，并请求播放；

(d)所述目的流媒体服务器根据所述客户端的请求，读取所述点播节目的数据，向该客户端发送该节目的码流。

2.如权利要求1所述的分发和服务方法，其特征在于：

所述步骤(b)中，将热门程度最低的一个或多个节目等级中的静态节目，只分发到中心节点，并保存在该节点中的共享存储空间；将热门程度最高的一个或多个节目等级中的静态节目分发到中心节点和所有的边缘节点，并保存在节点的共享存储空间。

3.如权利要求1所述的分发和服务方法，其特征在于：

所述步骤(b)中，对于热门程度最高的节目等级中的静态节目分发到中心节点和边缘节点，其中最末一级的边缘节点将其保存在流媒体服务器的私有存储空间和/或共享存储空间，其它层级的节点将其保存的共享存储空间。

4.如权利要求1所述的分发和服务方法，其特征在于：

业务管理系统检查到静态节目的等级发生变化且导致其应分发的节点层级发生变化时，则通知相应节点删除存储的该节目，或者重新向相应节点发布该节目。

5.如权利要求4所述的分发和服务方法，其特征在于：

最末一级边缘节点中的流媒体服务器对缓存在本地的节目进行老化处理，在老化后将其删除。

6.如权利要求1所述的分发和服务方法，其特征在于：

业务管理系统在静态节目的分布过程中，还根据节点的反馈信息记录对各个节点的发布是否成功。

7.如权利要求1所述的分发和服务方法，其特征在于：

所述步骤(c)进一步分为以下步骤：

(c1)客户端访问电子节目指南点播节目，电子节目指南通知业务管理系统，业务管理系统根据记录的该节目所分发的节点信息，通知客户端与存储有该节目的某一节点建立链接；

(c2)客户端向指定节点的流媒体管理配置客户端请求建立链接，携带节目内容信息；

(c3)所述流媒体管理配置客户端根据节目服务统计概率和负载均衡原则重定向到目的流媒体服务器，并返回该服务器的地址信息。

8.一种集群式流媒体系统中静态节目的分发方法，包含以下步骤：

(a)根据静态节目的热门程度划分出多个等级，并确定各等级节目应分发到的节点层次，节目等级的热门程度越高，节目应发送到的节点层级越低；

(b)业务管理系统根据静态节目的等级和应分发的节点层次，将其发布中心节点，再由中心节点发布至各级边缘节点，各节点保存该节目。

9.如权利要求8所述的分发方法，其特征在于：

所述步骤(b)中，将热门程度最低的一个或多个节目等级中的静态节目，只分发到中心节点，并保存在该节点中的共享存储空间；将热门程度最高的一个或多个节目等级中的静态节目分发到中心节点和所有的边缘节点，并保存在节点的共享存储空间。

10.如权利要求8所述的分发方法，其特征在于：

所述步骤(b)中，对于热门程度最高的节目等级中的静态节目分发到中心节点和边缘节点，其中最末一级的边缘节点将其保存在流媒体服务器的私有存储空间和/或共享存储空间，其它层级的节点将其保存的共享存储空间。

11.如权利要求8所述的分发和服务方法，其特征在于：

业务管理系统检查到静态节目的等级发生变化且导致其应分发的节点层级发生变化时，则通知相应节点删除存储的该节目，或者重新向相应节点发布该节目。

12.如权利要求10所述的分发方法，其特征在于：

最末一级边缘节点中的流媒体服务器对缓存在本地的节目进行老化处理，在老化后将其删除。

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