CN101453480A - 一种适用于媒体流化的数据共享系统及共享方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于媒体流化的数据共享系统及共享方法，其中数据共享系统，包括媒体源和边缘网络，边缘网络的边缘节点包括相互伴生的P2P节点和媒体服务器，媒体源与各边缘网络的P2P节点构成P2P网络，边缘节点的数据存储空间包括全局存储空间和本地存储空间。数据共享方法包括初始化步骤和媒体服务步骤，其中媒体服务步骤首先由终端用户向媒体服务器请求某一媒体文件；然后媒体服务器依次查找本地存储空间，全局存储空间，读取媒体文件并向用户提供服务。本发明有利于提高P2P网络的整体性能和本地服务能力；增加了实际内容存储的灵活性；能够将媒体服务器从P2P机制中解脱出来，专注于对终端用户的媒体流化服务。

Description

一种适用于媒体流化的数据共享系统及共享方法

技术领域

本发明属于信息网络技术领域，具体地说，本发明涉及一种流媒体服务系统及其数据共享方法。

背景技术

目前，在地理上的广域范围内，通过数据网络(如计算机网络)向用户提供媒体流化服务的方式分为如下几种：

一、从媒体源到各边缘网络采用CDN(内容分发网络)传输，边缘网络内使用媒体服务器的提供方式；

二、从媒体源到各边缘网络采用P2P传输，边缘网络内使用媒体服务器的提供方式；

三、从媒体源到各边缘网络，边缘网络内部均采用P2P传输。

第一种方式和第二种方式的区别在于从媒体源到媒体服务器的媒体数据传输方法。采用CDN传输的第一种方式是传统的数据传输方法，根据媒体运营商的总体调度进行传输，这种传输方式的响应速度比较缓慢，最快速度也在天的量级上。而且在媒体的传输过程中，正在传输的媒体内容不能同时向终端用户提供服务。

第二种方式仅是将第一种方式中的CDN传输改变为P2P方式传输，这样的改变对于媒体内容运营商具有很大的优势，使用公共网络可以从多个媒体源传输相同节目的不同部分到一个媒体服务器，这样能够做到数据并行传输、减少总体数据传输时间。但该方式存在和第一种方式类似的问题。该方式中相同内容的媒体传输和服务不能并行(即媒体文件传输完成之前，该文件对应的用户点播等服务不能对用户开放)。

第三种方式是采用P2P机制进行媒体传输，因为终端用户设备上也使用P2P机制，网络一般只能采用尽力而为的服务方式，这样在媒体内容的对等端数量稀少的情况下，就不能保障终端用户的媒体播放质量，无法有效地满足运营商和付费用户的需求。

发明内容

本发明的目的是综合考虑分发速度和请求响应时间，对P2P节点进行存储分类，从而提供一种支持媒体流化的数据共享系统及方法。

为实现上述发明目的，本发明提供的适用于媒体流化的数据共享系统包括媒体源和边缘网络，所述边缘网络包括边缘节点和用户终端，所述边缘节点包括相互伴生的P2P节点和媒体服务器，所述媒体服务器与各用户终端连接，所述媒体源与各边缘网络的P2P节点构成P2P网络，所述边缘节点的数据存储空间包括全局存储空间和本地存储空间；所述全局存储空间存储全局数据，该数据在所述P2P网络的各节点中通过P2P机制实现数据共享；所述本地存储空间存储本地数据，所述媒体服务器可以直接访问本地数据，并将该数据提供给所在边缘网络中的各用户终端。

上述技术方案中，所述P2P节点包括P2P请求/接收/发送模块和存储管理器，所述存储管理器用于对本地存储空间和全局存储空间进行管理。

上述技术方案中，所述P2P节点还包括本地存储映射模块、全局存储映射模块和媒体服务映射模块，所述存储管理器调用本地或全局存储映射模块进行实际的数据存储。

上述技术方案中，所述全局存储映射模块指向所述存储管理器提供读写I/O调用、全局存储目录信息的文件系统层。

上述技术方案中，所述本地存储映射模块指向所述存储管理器提供读写I/O调用、本地存储目录信息的文件系统层。

上述技术方案中，所述媒体服务映射模块指向媒体服务器提供读写I/O调用、本地存储目录信息的文件系统层。

上述技术方案中，所述P2P网络可以是有中心的P2P网络、无中心的P2P网络或者混合P2P网络。

为实现上述发明目的，本发明提供的适用于媒体流化的数据共享方法，包括初始化步骤和媒体服务步骤，所述媒体服务步骤包括如下子步骤：

1)终端用户向媒体服务器请求某一媒体文件；

2)媒体服务器查找本地存储空间，如本地存储空间存在该媒体文件，则媒体服务器通过媒体映射模块读取该媒体文件并向用户提供服务；否则，进入步骤3)；

3)媒体服务器查找全局存储空间，如全局存储空间存在该媒体文件，则媒体服务器通过媒体映射模块向与该媒体服务器相伴生的P2P节点请求该媒体文件，P2P节点通过本地存储映射模块读取媒体文件，之后将媒体内容返回给媒体服务器，并由媒体服务器向用户提供服务。

上述技术方案中，所述媒体服务步骤的步骤3)中，如果无法在全局存储空间中找到所述媒体文件，则进入步骤4)；所述步骤4)如下：

4)媒体服务器请求相伴生的P2P节点从P2P网络中查找所述媒体文件，并将该媒体文件存储至本地存储空间，然后通过媒体映射模块向媒体服务器供应媒体文件并由媒体服务器向用户提供服务。

上述技术方案中，所述初始化步骤包括对P2P节点存储管理器、本地存储映射模块、全局存储映射模块和媒体服务映射模块分别进行初始化，以及通过P2P机制对所有媒体文件进行全局的内容部署。

与目前的媒体流化服务实现方案相比，本发明具有如下技术效果：本发明将P2P节点存储分为两类，即本地存储和全局存储。这样的两级划分有利于提高P2P网络的整体性能和本地服务能力，既实现了P2P节点、媒体服务器的存储空间共享，又节省了存储成本；通过本地存储/全局存储映射模块，增加了实际内容存储的灵活性，充分利用现有的各种存储技术；媒体服务器通过本地存储映射模块与P2P节点通信，这样将媒体服务器从P2P机制中解脱出来，专注于对终端用户的媒体流化服务。

附图说明

图1边缘节点中的数据存储及共享的逻辑结构示意图；

图2本发明的适用于媒体流化的数据共享系统示意图。

具体实施方式

现有的利用P2P机制提供媒体流化服务的方案中，每个P2P节点都有自己独立的存储，而媒体服务器也有自己独立的存储；本发明将P2P节点的存储和媒体服务器的存储合并为同一物理存储，同时通过逻辑关联将二者区分开来，这样既能提供各自的功能独立性，又能加快访问的速度，同时节省硬件成本。

实施例1

本发明用于从媒体源到媒体服务器的传输采用P2P机制、媒体服务器向终端用户提供媒体流化服务的场景中，本发明结合了前者的分发速度快的优点，提高了后者的请求响应时间，同时P2P节点的存储分类及共享方法具有裁减能力，适用于P2P网络中的边缘节点。

本实施例中，本发明提供的适用于媒体流化的数据共享系统包括媒体源和边缘网络(边缘网络通常是媒体服务网)，所述边缘网络包括边缘节点和用户终端，所述边缘节点包括相互伴生的P2P节点和媒体服务器，所述媒体服务器与各用户终端连接，所述媒体源与各边缘网络的P2P节点构成P2P网络，所述边缘节点的数据存储空间包括全局存储空间和本地存储空间；所述全局存储空间存储全局数据，该数据在所述P2P网络的各节点中通过P2P机制实现数据共享；所述本地存储空间存储本地数据，所述媒体服务器可以直接访问本地数据，并将该数据提供给所在边缘网络中的各用户终端。

如图1所示，本实施例中的边缘节点包括P2P节点存储管理器、P2P请求/接收/发送模块、本地存储映射模块、全局存储映射模块、媒体服务映射模块。

所述P2P节点存储管理器实现本地存储空间、全局存储空间的管理，包括容量配置、存储内容管理、调用本地/全局存储映射模块进行实际内容存储。其中容量配置指P2P节点中能够用于本地、全局存储空间的容量大小的配置，这样能够方便地判定空间是否足够使用和使用比例等信息。其中存储内容管理指对本地存储空间、全局存储空间文件数量、内容的删除/拷贝/增加等功能。其中调用本地/全局存储映射模块进行实际内容存储指在接收到全局部署指令(通过其他方式发送到本P2P节点)后，根据指令类型，判断是对本地存储的操作还是对全局存储的操作；由判断结果，实际调用本地/全局存储映射模块进行内容存储。

所述P2P请求/接收/发送模块是P2P节点根据全局部署指令或来源于本地存储的请求，利用P2P机制请求媒体内容并接收或向其他P2P节点发送其请求的本地存储或全局存储中具有的媒体内容。其中P2P节点根据具体的实现情形，可以使用有中心的P2P网络或无中心的P2P网络或混合的P2P网络，上述P2P网络均可实现查找、检索和数据请求/发送等功能。

所述本地存储映射模块指向P2P节点存储管理器提供读写I/O调用、本地存储目录信息的文件系统层，根据具体操作系统的不同，文件系统层可以不同；文件系统层可以是映射到其他主机的网络文件系统或本地硬盘存储文件系统等。

所述全局存储映射模块指向P2P节点存储管理器提供读写I/O调用、全局存储目录信息的文件系统层，根据具体操作系统的不同，文件系统层可以不同；文件系统层可以是映射到其他主机的网络文件系统或本地硬盘存储文件系统等。

所述媒体服务映射模块指向媒体服务器提供读写I/O调用、本地存储目录信息的文件系统层，根据具体操作系统的不同，文件系统层可以不同；文件系统层可以是映射到其他主机的网络文件系统或本地硬盘存储文件系统等，此模块一般与媒体服务器在一起。

本实施例中涉及到共享存储的问题，本地存储映射模块和媒体服务映射模块应位于相同的物理机器上，全局存储映射模块可以位于与本地存储映射模块不同的物理机器上，如果单台物理存储空间足够大，也可以位于与本地存储映射模块相同的物理机器上。根据具体实现不同，P2P节点存储管理器和P2P请求/接收/发送模块可以位于与本地存储映射模块或全局存储映射模块相同的物理机器上。

下面结合更加具体的应用场景说明媒体流化数据共享方法中的媒体服务步骤。如图2所示，本实施例提供的一个应用场景：提供视频服务的广域网络，其中包括通过P2P机制在核心网络传输媒体文件的传输网和媒体服务网，传输网由媒体源和一系列P2P节点组成，媒体服务网由媒体服务器和用户组成。图左下角P2P节点和媒体服务器通过数据存储介质联系起来。P2P节点存储及共享的方法中的各模块是这样分配的：P2P节点存储管理器、P2P请求/接收/发送模块、本地存储映射模块和全局存储映射模块安装于P2P节点中，媒体服务映射模块安装于媒体服务器中。将数据存储进行容量划分(设总容量为3TB)，比如本地存储2TB、全局存储1TB(本地存储和全局存储可以使用多端口的RAID或SAN实现)，其中全局存储为P2P节点访问的专有区，本地存储是共享区，P2P节点通过本地存储映射模块访问本地存储，媒体服务器通过媒体服务映射模块访问本地存储。

本实施例提供的P2P节点的数据共享方法包括系统初始化步骤和媒体服务步骤。

所述初始化步骤包括如下子步骤：

1)P2P节点存储管理器初次启动后，读取配置文件(事先由操作员配置，配置文件中含有本地存储空间数量、全局存储空间数量以及存储内容的库文件位置信息等)，并初始化系统。

2)本地存储映射模块的初始化：根据配置文件，指向P2P节点存储管理器提供读写I/O调用、本地存储目录信息的文件系统层库文件。

3)全局存储映射模块的初始化：根据配置文件，指向P2P节点存储管理器提供读写I/O调用、全局存储目录信息的文件系统层库文件。

4)媒体服务映射模块的初始化：根据配置文件，指向P2P节点存储管理器提供读写I/O调用的文件系统层库文件。在没有媒体服务器伴生的情况下，该模块仅标示初始化完成，并不初始化文件系统层库文件等。

5)进行内容部署，该内容部署主要由P2P请求/接收/发送模块完成，P2P节点根据全局部署指令或来源于本地存储的请求，利用P2P机制请求媒体内容并接收或向其他P2P节点发送其请求的本地存储或全局存储中具有的媒体内容。

所述媒体服务步骤包括：

(1)假定系统初始化后，媒体服务器中已经事先安装了一些媒体影片；

(2)媒体源按照一定周期(比如2个星期)一定比例(比如10％)更新媒体服务器中的影片，这部分内容存储于本地存储；同时按照影片的整体数量存储n份(比如2份)的原则将影片存储于各个P2P节点中，这部分内容存储于全局存储；

(3)当用户请求一部影片时，可能出现如下的情况：

a)媒体服务器通过查找发现本地存储有该部影片，则媒体服务器通过媒体映射模块读取本地存储内容而直接服务用户；

b)媒体服务器通过查找发现相伴生的P2P节点之全局存储有该部影片，则媒体服务器通过媒体映射模块向P2P节点请求媒体内容，P2P节点通过本地存储映射模块读取媒体内容，之后将媒体内容返回给媒体映射模块，从而媒体服务器能够响应用户请求；

c)媒体服务器通过查找，发现本地和P2P节点均没有该部影片，则请求P2P节点从P2P网络中查找影片，如果P2P节点能够找到影片，且其资源能够满足持续服务的要求情况下(这里能否满足持续服务的要求是根据本P2P节点带宽、具有影片的P2P节点的传输能力以及影片播放码率要求综合计算得出的)，则通过媒体映射模块向媒体服务器供应媒体内容并由媒体服务器向用户提供服务；否则由媒体服务器提示用户系统正在传输媒体内容，一定时间后再点播。这种情况下P2P节点将不断地将媒体内容从P2P网络请求数据，并存放于P2P节点的本地存储中，便于以后服务用户。

另外，值得说明的是，本发明也可以在P2P网络中的设置超级节点，超级节点一般是指P2P网络中具有强大功能和带宽的节点。在超级节点中设置全局存储，从而加快媒体内容的传输速度。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种适用于媒体流化的数据共享系统，包括媒体源和边缘网络，所述边缘网络包括边缘节点和用户终端，所述边缘节点包括相互伴生的P2P节点和媒体服务器，所述媒体服务器与各用户终端连接，所述媒体源与各边缘网络的P2P节点构成P2P网络，所述边缘节点的数据存储空间包括全局存储空间和本地存储空间；所述全局存储空间存储全局数据，该数据在所述P2P网络的各节点中通过P2P机制实现数据共享；所述本地存储空间存储本地数据，所述媒体服务器可以直接访问本地数据，并将该数据提供给所在边缘网络中的各用户终端。

2.根据权利要求1所述的适用于媒体流化的数据共享系统，其特征在于，所述边缘节点包括P2P请求/接收/发送模块和存储管理器，所述存储管理器用于对本地存储空间和全局存储空间进行管理。

3.根据权利要求2所述的适用于媒体流化的数据共享系统，其特征在于，所述边缘节点还包括本地存储映射模块、全局存储映射模块和媒体服务映射模块，所述存储管理器通过调用本地或全局存储映射模块进行实际的数据存储。

4.根据权利要求3所述的适用于媒体流化的数据共享系统，其特征在于，所述全局存储映射模块指向所述存储管理器提供读写I/O调用、全局存储目录信息的文件系统层。

5.根据权利要求3所述的适用于媒体流化的数据共享系统，其特征在于，所述本地存储映射模块指向所述存储管理器提供读写I/O调用、本地存储目录信息的文件系统层。

6.根据权利要求3所述的适用于媒体流化的数据共享系统，其特征在于，所述媒体服务映射模块指向媒体服务器提供读写I/O调用、本地存储目录信息的文件系统层。

7.根据权利要求1所述的适用于媒体流化的数据共享系统，其特征在于，所述P2P网络可以是有中心的P2P网络、无中心的P2P网络或者混合P2P网络。

8.一种适用于媒体流化的数据共享方法，包括初始化步骤和媒体服务步骤，所述媒体服务步骤包括如下子步骤：

1)终端用户向媒体服务器请求某一媒体文件；

2)媒体服务器查找本地存储空间，如本地存储空间存在该媒体文件，则媒体服务器通过媒体映射模块读取该媒体文件并向用户提供服务；否则，进入步骤3)；

3)媒体服务器查找全局存储空间，如全局存储空间存在该媒体文件，则媒体服务器向与该媒体服务器相伴生的P2P节点请求该媒体文件，P2P节点读取媒体文件，之后将媒体文件返回给媒体服务器，并由媒体服务器向用户提供服务。

9.根据权利要求8所述的适用于媒体流化的数据共享方法，其特征在于，所述媒体服务步骤的步骤3)中，如果无法在全局存储空间中找到所述媒体文件，则进入步骤4)；所述步骤4)如下：

4)媒体服务器请求相伴生的P2P节点从P2P网络中查找所述媒体文件，并将该媒体文件下载并存储至所在边缘节点的本地存储空间，然后由媒体服务器从所述本地存储空间读取该媒体文件并向用户提供服务。

10.根据权利要求8所述的适用于媒体流化的数据共享方法，其特征在于，所述初始化步骤包括对P2P节点存储管理器、本地存储映射模块、全局存储映射模块和媒体服务映射模块分别进行初始化，以及通过P2P机制对所有媒体文件进行全局的内容部署。

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