CN101345638B - 支持时移业务的对等系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种支持时移业务的对等系统，包括：媒体源系统，用于对输入的直播流进行分块处理，形成媒体分块序列，并分别将每预定数量的媒体分块组成媒体分段下发给多个节点中的每个节点；媒体分布管理系统，用于分别管理多个节点上的媒体分段的状态信息，以及实现媒体分段的定位功能；多个节点，其中的每个节点都包括播放缓冲区、内存缓冲区、磁盘缓冲区。通过本发明，可以实现将时移业务的媒体数据按照分段由众多参与节点分担录制和存储，而每个节点只需录制和存储较少部分的媒体分段，这样极大地降低了客户端的开销，而且参与节点较多，因此服务提供源也较多，达到了良好的系统规模可扩展性。

Description

支持时移业务的对等系统
技术领域
本发明涉及对等网络(Peer To Peer Network，或称为点对点网络，简称为P2P网络)技术领域和宽带流媒体领域，具体地，涉及支持时移业务的对等系统。
背景技术
随着互联网和宽带接入网的迅速发展，采用P2P技术已经能够成功地在互联网上规模性地开展视频直播业务。
但现有系统都不能支持时移业务，即用户在观看直播时不能倒退观看，也不能观看已播节目。而网上视频直播业务主要用于体育赛事直播和综艺节目直播，用户经常需要观看已播节目和临时倒退观看错过的镜头。系统如果能够支持时移功能，显然可以更好地满足用户需求，提高用户体验质量。
参考个人视频录像机的做法，可以实现以上的时移功能，即客户端把观看的节目完整录制到磁盘。这样，当用户选择倒退时，可以播放磁盘中的数据，观看以前的节目，也可以从磁盘中找出数据重放。这种方式虽然简单，但客户端消耗极大，首先在播放过程中需要完整持续地录制视频，对磁盘I/O压力很大；其次，磁盘存储开销太大，客户端单独存储完整视频节目需要很大的磁盘空间；再次，这种方式用户能够重放的节目都是自己曾经播放的节目，如果某个用户想要观看之前自己没有观看的某个节目则难以实现，因此有较大的局限性。
究其原因，是因为该方法试图让每个客户端自己单独完成上述功能，这导致了实现代价太大的问题，不仅客户端的存储开销较大，而且对磁盘I/O压力很大。如果能够让多个客户端共同参与上述功能以支持时移业务，无疑是理想的，然而，目前尚未实现与此相关的技术。
发明内容
考虑到上述问题而提出本发明，为此，本发明基于P2P共享存储原理提出了一种可支持时移电视业务的P2P系统，其可以减小客户端的存储开销，也可以减小对磁盘I/O压力。
根据本发明，提供了一种支持时移业务的对等(P2P)系统。
该系统包括：媒体源系统，用于对输入的直播流进行分块处理，形成媒体分块序列，并分别将每预定数量的媒体分块组成媒体分段下发给若干个节点中的每个节点；媒体分布管理系统，用于分别管理若干个节点上的媒体分段的状态信息，以及实现媒体分段的定位功能；若干个节点，其中的每个节点都包括：用于存储当前播放的直播媒体分段的播放缓冲区、用于存储近期已播放的已播媒体分段的内存缓冲区、以及用于存储时间较长的已播媒体分段的磁盘缓冲区。
其中，媒体源系统进一步在每个媒体分块的块头中设置如下信息：段号，用于标识媒体分块所属的媒体分段的序号；块号，用于标识媒体分块在媒体分块序列中的序号；以及段标志，用于标识媒体分块在其所属的媒体分段中的位置。段标志标识的位置包括：起始块、中间块、和结束块。
媒体分段的状态信息包括：媒体分段的有无、是否具备对外服务能力。
每个节点中存储的媒体分段依次从播放缓冲区向内存缓冲区和磁盘缓冲区进行概率转移。
具体地，当播放缓冲区已经存储了完整媒体分段时，将完整媒体分段以第一预定概率转存入内存缓冲区。而当内存缓冲区满时，将需要覆盖的媒体分段以第二预定概率转存入磁盘缓冲区，类似地，当磁盘缓冲区满时，需要覆盖某个已存在的媒体分段。
在内存缓冲区和磁盘缓冲区中，按照媒体分段存在的时间先后顺序选择被覆盖的媒体分段。
当进行直播时，节点向媒体分布管理系统查询直播媒体分段的源节点，并与查询到的源节点进行交互取得直播媒体分段的数据进行直播；当需要播放已播内容时，节点向媒体分布管理系统查询已播媒体分段的源节点，并与查询到的源节点进行交互取得已播媒体分段的数据进行播放。
另外，节点上/下线、进入或退出直播、或者内存缓冲区和磁盘缓冲区中存储的媒体分段变化或服务能力变化时，通过消息上报给媒体分布管理系统，媒体分布管理系统更新媒体分布数据。
通过本发明，可以实现将时移业务的媒体数据按照分段由众多参与节点分担录制和存储，而每个节点只需录制和存储较少部分的媒体分段，这样极大地降低了客户端的开销，而且参与节点较多，因此服务提供源也较多，达到了良好的系统规模可扩展性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的支持时移业务的对等系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的媒体分段和媒体分块的结构实例的示意图；
图3是根据本发明实施例的缓冲区及媒体分段转移过程的示意图；以及
图4是根据本发明实施例的媒体分段源节点查询过程的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图来详细描述本发明实施例，其中，给出以下实施例以提供对本发明的全面和透彻理解，而不是对本发明进行任何限制。
根据本发明，提供了一种支持时移业务的对等系统。
如图1所示，该P2P系统包括：媒体源系统102、媒体分布管理系统104以及若干P2P节点106(下文中或者简称为节点)。以下将进一部详细描述以上的各个部分。
媒体源系统102用于对输入的直播流进行分块处理，形成媒体分块(可以简称为分块或块)序列，并分别将每预定数量的媒体分块组成媒体分段下发给多个P2P节点中的每个节点。媒体源系统进一步在每个媒体分块的块头中设置如下信息：段号，用于标识媒体分块所属的媒体分段的序号；块号，用于标识媒体分块在媒体分块序列中的序号；以及段标志，用于标识媒体分块在其所属的媒体分段中的位置。其中，段标志标识的位置包括：起始块(起始标记)、中间块(中间标记)、和结束块(结束标记)。
图2示出了媒体分段和媒体分块的结构实例。如图2所示，一个媒体分段由固定数量的媒体分块组成，每个媒体分块包含多个音视频帧，媒体分块的头部包含段号、块号、段标志字段，例如，00表示是分段的起始块，11表示是分段的结束块，01或10则表示是分段的中间块。这样，客户端完全可以通过检查媒体分块的头部确定媒体分段的边界。
媒体分布管理系统104用于分别管理多个节点上的媒体分段的状态信息(包括媒体分段的有无、是否具备对外服务能力)，并实现媒体分段(包括下文描述的直播媒体分段和已播媒体分段)的定位功能。
节点上/下线时，进入或退出直播时，内存缓冲区和磁盘缓冲区的媒体分段变化时，以及自身服务能力变化时，都通过消息报告给媒体分布管理系统104，以便媒体分布管理系统及时更新媒体分布数据。
对于多个P2P节点106，其中的每个节点都包括三个缓冲区，具体为：(1)播放缓冲区，用于存储当前播放的直播媒体分段(数据)，该缓冲区类似于一个滑动窗口，一边不断从其他节点取得媒体块数据，一边不断播放、老化和释放缓冲区；其中，将各节点的直播播放缓冲区看成是该直播频道的一个特殊段(即，直播媒体分段)进行管理，(2)内存缓冲区，用于存储近期已播放的已播媒体分段(数据)；(3)磁盘缓冲区，用于存储时间较长的已播媒体分段(数据)。
每个节点中存储的媒体分段依次从播放缓冲区向内存缓冲区和磁盘缓冲区进行概率转移。转移的概率可由经验值确定。
具体地，当播放缓冲区已经存储了完整媒体分段时，将完整媒体分段以第一预定概率(例如，5％)转存入内存缓冲区。而当内存缓冲区满时，将需要覆盖的媒体分段以第二预定概率(例如，20％)转存入磁盘缓冲区，类似地，当磁盘缓冲区满时，需要覆盖某个已存在的媒体分段。
在内存缓冲区和磁盘缓冲区中，按照媒体分段存在的时间先后顺序选择被覆盖的媒体分段。这样越老的数据越容易被覆盖，基本符合时移业务的用户习惯，即越近的内容越有可能被回看。例如，被覆盖分段可以简单地选取最老的分段。比如缓冲区中有今天播放的分段，也有昨天播放的分段，则选取昨天的分段被覆盖。
图3是上述各个缓冲区及媒体分段转移过程的示意图。结合图3将更容易理解本发明。
如上所述，媒体分布管理系统104可以实现媒体分段(包括下文描述的直播媒体分段和已播媒体分段)的定位功能。媒体分段的源节点的定位是通过简单查询实现的，如图4所示，节点向媒体分布管理系统发送直播媒体分段/已播媒体分段的源请求，媒体分布管理系统会返回媒体源节点列表。
例如，节点直播时，向媒体分布系统104查询直播媒体分段的源节点，然后再与这些源节点交互取得直播数据，进行播放。直播中，如果用户需要跳回看已播节目，则重新向媒体分布系统104查询已播媒体分段的源节点，并进行交互取得已播媒体分段的数据进行播放，分段数据播放结束后，同样向媒体分布管理系统104取得后续分段的源节点，继续播放。
如果用户需要切回直播，也重新向媒体分布管理系统查询直播媒体分段地源节点，进入直播。如果用户需要直接回看已播节目，则相当于是点播，也是通过查询媒体分布管理系统得到所点播的媒体分段的源节点。
如上所述，通过本发明，每个客户端无需录制存储整个节目就可以实现时移电视业务，极大地降低了客户端的资源消耗。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (9)

1.一种支持时移业务的对等系统，其特征在于，包括：
媒体源系统，用于对输入的直播流进行分块处理，形成媒体分块序列，并分别将每预定数量的媒体分块组成媒体分段下发给若干个节点中的每个节点；
媒体分布管理系统，用于分别管理所述若干个节点上的媒体分段的状态信息，以及实现所述媒体分段的定位功能；以及
所述若干个节点，其中的每个节点都包括：用于存储当前播放的直播媒体分段的播放缓冲区、用于存储近期已播放的已播媒体分段的内存缓冲区、以及用于存储时间较长的已播媒体分段的磁盘缓冲区；
其中，当进行直播时，所述节点向所述媒体分布管理系统查询所述直播媒体分段的源节点，并与查询到的所述源节点进行交互取得所述直播媒体分段的数据进行直播；当需要播放已播内容时，所述节点向所述媒体分布管理系统查询所述已播媒体分段的源节点，并与查询到的所述源节点进行交互取得所述已播媒体分段的数据进行播放。
2.根据权利要求1所述的支持时移业务的对等系统，其特征在于，所述媒体源系统进一步在每个所述媒体分块的块头中设置如下信息：段号，用于标识所述媒体分块所属的媒体分段的序号；块号，用于标识所述媒体分块在所述媒体分块序列中的序号；以及段标志，用于标识所述媒体分块在其所属的媒体分段中的位置。
3.根据权利要求2所述的支持时移业务的对等系统，其特征在于，所述段标志标识的所述位置包括：起始块、中间块、和结束块。
4.根据权利要求1所述的支持时移业务的对等系统，其特征在于，所述媒体分段的状态信息包括：媒体分段的有无、是否具备对外服务能力。
5.根据权利要求1所述的支持时移业务的对等系统，其特征在于，所述每个节点中存储的所述媒体分段依次从所述播放缓冲区向所述内存缓冲区和所述磁盘缓冲区进行概率转移。
6.根据权利要求5所述的支持时移业务的对等系统，其特征在于，当所述播放缓冲区已经存储了完整媒体分段时，将所述完整媒体分段以第一预定概率转存入所述内存缓冲区。
7.根据权利要求5所述的支持时移业务的对等系统，其特征在于，当所述内存缓冲区满时，将需要覆盖的媒体分段以第二预定概率转存入所述磁盘缓冲区，当所述磁盘缓冲区满时，需要覆盖某个已存在的媒体分段。
8.根据权利要求7所述的支持时移业务的对等系统，其特征在于，在所述内存缓冲区和所述磁盘缓冲区中，按照媒体分段存在的时间先后顺序选择被覆盖的媒体分段。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的支持时移业务的对等系统，其特征在于，当所述节点上/下线、进入或退出直播、或者所述内存缓冲区和所述磁盘缓冲区中存储的所述媒体分段变化或服务能力变化时，通过消息上报给所述媒体分布管理系统，所述媒体分布管理系统更新媒体分布数据。
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