CN101141627A - 一种流媒体文件的存储系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流媒体文件的存储系统及方法,以提高流媒体服务器的性能及充分利用磁盘空间。系统包括:切分分配服务器,将流媒体文件切分成至少两个分片文件,并确定存储每一分片文件的流媒体服务器的数量,以及根据确定的流媒体服务器数量将各分片文件分配到对应的流媒体服务器,并将各分片文件的相关信息传送至所述资源索引服务器;流媒体服务器,接收并存储所述分片文件;资源索引服务器,接收所述相关信息并建立每一分片文件与其相关信息的索引。
Description
技术领域
本发明涉及计算机网络、通信领域,特别是涉及一种流媒体文件的存储系统及方法。
背景技术
流媒体是指在网络上按时间的先后顺序传输和播放的连续音频或者视频数据流信息,流媒体系统是一种提供音频或视频内容的流媒体文件的系统,互联网用户通过网络将音频或视频的流媒体文件下载到本地并播放。
参见图1所示,流媒体系统主要由两部分组成:流媒体服务器和流媒体客户端(即播放器)。流媒体服务器的主要功能是对流媒体文件进行采集、缓存、调度和传输,流媒体客户端位于用户本地计算机,能够按照流媒体协议从流媒体服务器下载流媒体文件到本地并播放。
现在市场上流媒体系统主要有两种:直播流媒体系统和点播流媒体系统。直播流媒体系统为用户提供的是实时的数据传输业务,用户不可以随意改变播放进度,无法做到随时观看,技术要求较低;而点播流媒体系统则可以根据用户的需求,使用户从系统提供的众多内容中选择其感兴趣的内容播放,流媒体服务器上需要存储大量的音频或视频内容供用户选择,因此对技术的要求较高。
在流媒体系统中流媒体服务器非常重要,流媒体服务器的性能和负载直接影响到流媒体客户端的播放效果。一般来说硬件配置好的流媒体服务器能服务更多的用户,但是无论什么样配置的服务器,都会遇到性能的瓶颈问题:即一个能服务数百用户的流媒体服务器,在面对更多用户(比如数千用户)请求时,系统负载居高不下,用户的请求得不到及时的响应,导致客户端的播放经常中断而不流畅。因此,需要不断从技术和运营的角度来提高流媒体服务器的性能。
参见图2所示,现有流媒体系统对是以完整的流媒体文件为基本单位进行存储,流媒体客户端使用传统的下载方式将流媒体文件下载到本地,然后由播放器播放。对于较小的流媒体文件,如较小的音频文件或者时间不长、清晰度不高的视频文件,流媒体服务器以一个完整的文件作为基本单位进行存储,没有太大问题。但随着宽带的普及和用户的要求越来越高,越来越多高清晰的视频文件需要通过流媒体系统提供给广大的互联网用户,而这种高清晰的视频文件,在流媒体服务器对应的一般是较大的文件。
发明人在发明过程中发现,现有技术存在以下缺点:
(1)随着用户数的增加和流媒体文件的增大,流媒体服务器的性能急剧下降。当流媒体服务器上存储的流媒体文件较多而用户感兴趣的内容并不聚焦时,有大量的流媒体文件处于活跃状态,需要频繁在内存和磁盘之间进行流媒体文件内容的交换,这时流媒体服务器的性能瓶颈主要体现在I/O性能瓶颈,要等待流媒体文件从磁盘中慢速读取,导致大量用户的请求得不到及时的响应。
(2)磁盘空间得不到充分利用。由于无论流媒体文件是否热门,流媒体服务器都必须要存储完整的流媒体文件,但实际上用户只对流媒体文件的少部分内容感兴趣,对于大多数流媒体文件,用户只会观看开头的少部分内容,若发现不感兴趣就会停止播放。这样,流媒体服务器存储的较多完整的流媒体文件实际上并没有用户观看,造成了磁盘空间的浪费,因此磁盘空间得不到充分利用。
(3)用户的体验变差。对于大多数流媒体文件,用户只会观看开头的少部分内容以是否对该流媒体文件感兴趣,自然希望能迅速播放开头的少部分内容,减少缓冲时间,但是随着用户数的增加和流媒体文件的增大,流媒体服务器的性能急剧下降时,缓冲的时间就会变得较长,因此用户的体验变得较差。
发明内容
本发明实施例提供一种流媒体文件的存储系统及方法,以提高流媒体服务器的性能及充分利用磁盘空间。
本发明实施例的系统包括:切分分配服务器、至少两台流媒体服务器和资源索引服务器。
所述切分分配服务器,用于将流媒体文件切分成至少两个分片文件,并确定存储每一分片文件的流媒体服务器的数量,以及根据确定的流媒体服务器数量将各分片文件分配到对应的流媒体服务器,并将各分片文件的相关信息传送至所述资源索引服务器。
所述流媒体服务器,用于接收并存储所述分片文件。
所述资源索引服务器,用于接收所述相关信息并建立每一分片文件与其相关信息的索引。
本发明实施例的方法包括下列步骤:
将流媒体文件切分成至少两个分片文件,并确定存储每一分片文件的流媒体服务器的数量;以及根据确定的流媒体服务器数量将各分片文件分配到对应的流媒体服务器进行存储;以及建立每一分片文件与其相关信息的索引。
本发明实施例将一个流媒体文件切分成至少两个分片文件,每一分片文件与对应的流媒体文件相比较小,每台流媒体服务器上存储的分片文件数量较少,与现有技术中每台流媒体服务器都必须要存储完整的流媒体文件相比,占用的磁盘空间较小,这样流媒体服务器就可以将分片文件完全cache(高速缓冲存储)到内存中,当用户请求下载分片文件时,直接从内存中读取并下载,这样就避免了从磁盘读取的慢速操作,降低I/O性能的瓶颈,提高流媒体服务器的性能,也提高了磁盘的利用率,能够充分利用磁盘空间,
附图说明
图1为现有流媒体系统的结构示意图一;
图2为现有流媒体系统的结构示意图二;
图3为本发明实施例中流媒体文件的存储系统的结构示意图一;
图4为本发明实施例中流媒体文件的存储系统的结构示意图二;
图5为本发明实施例中流媒体文件的存储方法流程图。
具体实施方式
为了提高流媒体服务器的性能、充分利用磁盘空间以及提高流媒体播放的用户体验,本发明实施例提供一种流媒体文件的存储系统及方法。
本发明实施例提供的流媒体文件的存储系统,参见图3所示,包括:切分分配服务器、至少两台流媒体服务器和资源索引服务器。
下面对切分分配服务器进行详细说明。
切分分配服务器,用于将流媒体文件切分成至少两个分片文件,并确定存储每一分片文件的流媒体服务器的数量,以及根据确定的流媒体服务器数量将各分片文件分配到对应的流媒体服务器,并将各分片文件的相关信息传送至所述资源索引服务器。
具体的,切分分配服务器按照一定的规则(可按照文件大小或内容帧的边界,但不局限于按照文件大小或内容帧的边界)将一个完整的流媒体文件切分成多个分片文件,各分片文件之间相互独立,而且能够重新组成完整的流媒体文件。
切分分配服务器分别确定存储每一分片文件的流媒体服务器的数量,根据每一分片文件的热门程度来决定分配该分片文件的冗余度。冗余度指的是将每一分片文件分配到流媒体服务器的总的文件大小与该分片文件的大小的比值,即切分分配服务器将每一分片文件分配到几台流媒体服务器上。
根据用户的不同需求,切分分配服务器可以灵活地对分片文件进行分配。在本发明实施例的系统中的流媒体服务器数量一定的前提下,切分分配服务器确定存储访问频率高的分片文件的流媒体服务器的数量多于存储访问频率低的分片文件的流媒体服务器的数量,访问频率高的分片文件是流媒体文件的前部分的分片文件和/或后部分的分片文件,访问频率低的分片文件是流媒体文件的中间部分的分片文件。对于访问频率高的分片文件,切分分配服务器可进行较大冗余度的分配;对于访问频率低的分片文件,切分分配服务器可进行较小冗余度的分配。例如对起始分片文件进行最大冗余度的分配。
切分分配服务器将各分片文件分配到对应的流媒体服务器,并将各分片文件的相关信息传送至所述资源索引服务器,其中每一分片文件的相关信息包括:该分片文件的标识、与该分片文件对应的流媒体文件的标识、该分片文件在对应的流媒体文件中的偏移地址、该分片文件的长度以及所有存储该分片文件的流媒体服务器的地址。
下面描述流媒体服务器和资源索引服务器。
流媒体服务器,用于接收切分分配服务器分配的分片文件并进行存储。
资源索引服务器,用于接收切分分配服务器传送的每一分片文件的相关信息,并建立每一分片文件与其相关信息的索引。
进一步,为了改善用户体验,参见图4所示,本发明实施例的系统还可以包括:流媒体客户端,用于通过查询资源索引服务器中的索引来确定存储目标分片文件的流媒体服务器,并从确定的流媒体服务器下载并播放该目标分片文件。
本发明实施例还提供一种流媒体文件的存储方法,参见图5所示,包括下列主要步骤:
S1:将流媒体文件切分成至少两个分片文件,并确定存储每一分片文件的流媒体服务器的数量;
S2:根据确定的流媒体服务器的数量将各分片文件分配到对应的流媒体服务器进行存储;
S3:建立每一分片文件与其相关信息的索引。
进一步,为了改善用户体验,本发明实施例的方法还可以包括下列步骤:通过查询所述索引来确定存储目标分片文件的流媒体服务器,并从确定的所述流媒体服务器下载并播放该目标分片文件。
下面以一个实施例进行详细说明(以系统中包括流媒体客户端为例)。
假设本实施例的系统中有10台流媒体服务器来提供服务。
切分步骤:一个比较热门(不是非常热门)的高清晰的视频文件,访问频率较高,其完整的流媒体文件的大小为800M,切分分配服务器按照文件大小将其切分为20个分片文件,每个分片文件的平均大小为40M。切分时要注意,每一分片文件大小要适中,在10M至50M之间比较合适,不能太大或太小。为了有效提高流媒体服务器的性能,若一个完整的流媒体文件小于50M,就不再对其进行切分。这样,相对于完整的流媒体文件,分片文件就显得比较小。
分配输出步骤:切分分配服务器根据分片文件的访问频率的高低,即热门程度,合理分配分片文件,使负载尽可能均衡地分布到各台流媒体服务器上,以提高流媒体服务器的性能,并输出分片文件的相关信息。
其中对于起始分片文件:因为流媒体文件的起始分片文件相对比较热门,被访问的频率远高于非起始分片文件的其它分片文件,而且用户希望尽可能快速地看到起始分片文件的内容,以判定是否对该起始分片文件对应的完整流媒体文件感兴趣,所以切分分配服务器对起始分片文件进行最大冗余度为10的分配,即将起始分片文件分配在10台流媒体服务器上。使用户对起始分片文件的请求能得到快速的响应,尽量减少起始分片文件缓冲的等待时间,以改善用户体验。
其中对于非起始分片文件的其它分片文件:由于该视频文件比较热门,被访问的频率较高,对于非起始分片文件的其它分片文件,分配的冗余度可定为3(理论上冗余度可为1,即只分配在一台流媒体服务器上,然而现实中考虑到容灾和系统的可靠性,一般进行冗余度至少为2的分配),即将其它分片文件分配到3台流媒体服务器上。
那么总共占用的磁盘空间为:(1*10+19*3)*40=2680M,平均每台流媒体服务器上占用的磁盘空间为268M,与现有技术中每一流媒体服务器均存储该800M的视频文件相比,磁盘空间利用率要高。
分配后的结果具体参见表1所示。
服务器编号 | 分片文件分配情况 | 分片文件数量 |
#1 | 1、2、3、4、5、6、7 | 7 |
#2 | 1、8、9、10、11、12、13 | 7 |
#3 | 1、14、15、16、17、18、19 | 7 |
#4 | 1、20、2、3、4、5、6 | 7 |
#5 | 1、7、8、9、10、11、12 | 7 |
#6 | 1、13、14、15、16、17、18 | 7 |
#7 | 1、19、20、2、3、4、5 | 7 |
#8 | 1、6、7、8、9、10 | 6 |
#9 | 1、11、12、13、14、15 | 6 |
#10 | 1、16、17、18、19、20 | 6 |
表1
切分分配服务器还将各分片文件的相关信息传送到资源索引服务器,其中每一分片文件的相关信息包括:该分片文件的标识、与该分片文件对应的流媒体文件的标识、该分片文件在对应的流媒体文件中的偏移地址、该分片文件的长度以及所有存储该分片文件的流媒体服务器的地址。所述的标识可以是唯一的名称标识,例如采用流水号进行命名而形成的唯一名称标识。所述的标识还可以是通过预定的算法,可以是哈希算法(包括但不限于哈希算法),例如MD5算法,分别对分片文件与流媒体文件的数据内容进行计算,得出对应的标识,其中每一标识在理论上唯一,该标识一般可以被称为指纹标识。如果使用标准的系统,例如web server或mms,可以通过这些系统提供的插件接口编写相应的插件,来识别分片文件的相关信息并传送到资源索引服务器;如果使用客户化的系统,就要单独编写相应的插件来实现。
接收存储步骤:每一流媒体服务器接收切分分配服务器分配到该流媒体服务器的分片文件并进行存储。参见表1,根据本实施例的分配,编号为1的流媒体服务器接收并存储以下7个编号的分片文件:1、2、3、4、5、6、7;编号为2的流媒体服务器接收并存储以下7个编号的分片文件:1、8、9、10、11、12、13,以下依此类推。
资源索引服务器接收切分分配服务器输出的每一分片文件的相关信息,并建立每一分片文件与其相关信息的索引,以备查询。本实施例中的索引中,起始分片文件对应的相关信息为:大小为800M的完整流媒体文件的指纹标识、该起始分片文件在大小为800M的完整流媒体文件中对应的偏移地址、该起始分片文件的长度,以及编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的流媒体服务器的地址。其余分片文件依此类推。
下载播放步骤:流媒体客户端下载本实施例中的大小为800M的完整流媒体文件中的起始分片文件,用户通过流媒体客户端向资源索引服务器发出下载该起始分片文件的请求,资源索引服务器响应该请求,指示流媒体客户端查询资源索引服务器中的索引,流媒体客户端从该索引中获得与该起始分片文件对应的相关信息,确定存储该起始分片文件的流媒体服务器为编号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10的流媒体服务器的地址,然后从这10台流媒体服务器将该起始分片文件下载到本地缓存,并驱动播放器播放。
为了提高下载速度,下载时还可以同时从确定的多台流媒体服务器下载目标分片文件。由于将一个完整的流媒体文件切分为多个分片文件,每一分片文件存储在至少两台流媒体服务器上,因此从对应的至少两台流媒体服务器同时下载目标分片文件,能够达到加速下载的效果,改善用户体验。
至此上述实施例描述完毕。
由于各分片文件是相互独立的,根据用户的不同需求,切分分配服务器可以灵活地分配分片文件。对于流媒体文件的结尾分片文件,即切分后的最后一个分片文件,切分分配服务器也可以进行较大冗余度的分配;对于非起始分片文件和结尾分片文件的其它分片文件,也可以根据用户的不同需求,进行较大冗余度的分配。
综上所述,本发明实施例的有益效果如下:
(1)提高流媒体服务器的性能
由于将一个完整的流媒体文件切分成多个分片文件,分片文件与对应的完整的流媒体文件相比较小,每台流媒体服务器上存储的分片文件数量较少,与现有技术中每台流媒体服务器都必须要存储完整的流媒体文件相比,占用的磁盘空间较小,这样流媒体服务器就可以将分片文件完全cache(高速缓冲存储)到内存中,当用户请求下载分片文件时,直接从内存中读取并下载,这样就避免了从磁盘读取的慢速操作,降低I/0性能的瓶颈,提高流媒体服务器的性能。
(2)充分利用磁盘空间
由于分片文件与对应的完整的流媒体文件相比较小,而且根据访问频率的高低来分配并存储各分片文件,每台流媒体服务器上存储的分片文件数量较少,与现有技术中每台流媒体服务器都必须要存储完整的流媒体文件相比,这样分片文件占用的磁盘空间较小,提高了磁盘的利用率,能够充分利用磁盘空间。
(3)改善用户体验
播放流媒体文件的缓冲时间是影响用户体验的关键指标,由于流媒体服务器的性能提高,而且对访问频率最高的起始分片文件进行最大冗余度的分配,用户播放流媒体文件的缓冲时间减少,因此能够改善用户的体验。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (17)
1.一种流媒体文件的存储系统,其特征在于,包括:切分分配服务器、至少两台流媒体服务器和资源索引服务器;
所述切分分配服务器,用于将流媒体文件切分成至少两个分片文件,并确定存储每一分片文件的流媒体服务器的数量,以及根据确定的流媒体服务器数量将各分片文件分配到对应的流媒体服务器,并将各分片文件的相关信息传送至所述资源索引服务器;
所述流媒体服务器,用于接收并存储所述分片文件;
所述资源索引服务器,用于接收所述相关信息并建立每一分片文件与其相关信息的索引。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,每一所述分片文件的相关信息包括:该分片文件的标识、与该分片文件对应的流媒体文件的标识、该分片文件在对应的流媒体文件中的偏移地址、该分片文件的长度以及所有存储该分片文件的流媒体服务器的地址。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于,所述标识是通过预定的算法对数据内容进行计算得出。
4.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述切分分配服务器确定存储访问频率高的分片文件的流媒体服务器的数量多于存储访问频率低的分片文件的流媒体服务器的数量。
5.如权利要求4所述的系统,其特征在于,所述访问频率高的分片文件是所述流媒体文件的前部分的分片文件和/或后部分的分片文件,所述访问频率低的分片文件是所述流媒体文件的中间部分的分片文件。
6.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述切分分配服务器将每一流媒体文件的起始分片文件分配到每一台所述流媒体服务器。
7.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述切分分配服务器将每一所述分片文件分配到至少两台所述流媒体服务器上。
8.如权利要求1至7任一项所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:流媒体客户端,用于通过查询所述索引来确定存储目标分片文件的流媒体服务器,并从确定的所述流媒体服务器下载并播放该目标分片文件。
9.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述切分分配服务器按照文件大小或内容帧的边界将流媒体文件切分成至少两个分片文件。
10.一种流媒体文件的存储方法,其特征在于,包括下列步骤:
将流媒体文件切分成至少两个分片文件,并确定存储每一分片文件的流媒体服务器的数量;以及
根据确定的流媒体服务器数量将各分片文件分配到对应的流媒体服务器进行存储;以及
建立每一分片文件与其相关信息的索引。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,每一所述分片文件的相关信息包括:该分片文件的标识、与该分片文件对应的所述流媒体文件的标识、该分片文件在对应的所述流媒体文件中的偏移地址、该分片文件的长度以及所有存储该分片文件的流媒体服务器的地址。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,所述标识是通过预定的算法对数据内容进行计算得出。
13.如权利要求10所述的方法,其特征在于,存储访问频率高的分片文件的流媒体服务器的数量多于存储访问频率低的分片文件的流媒体服务器的数量。
14.如权利要求13所述的方法,其特征在于,所述访问频率高的分片文件是所述流媒体文件的前部分的分片文件和/或后部分的分片文件,所述访问频率低的分片文件是所述流媒体文件的中间部分的分片文件。
15.如权利要求10所述的方法,其特征在于,将每一流媒体文件的起始分片文件分配到每一台流媒体服务器。
16.如权利要求10所述的方法,其特征在于,将每一所述分片文件分配到至少两台流媒体服务器上。
17.如权利要求10至16任一项所述的方法,其特征在于,还包括下列步骤:通过查询所述索引来确定存储目标分片文件的流媒体服务器,并从确定的所述流媒体服务器下载并播放该目标分片文件。
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