CN101600098A - 一种分布式节点视频监控系统及其管理方法 - Google Patents

一种分布式节点视频监控系统及其管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分布式节点视频监控系统，包括多个VSS服务节点，和管理多个所述VSS服务节点的业务中心管理平台；每个所述VSS服务节点还连接采集视频监控信息的设备前端PU和用于展示所述视频监控信息的客户端CU；所述客户端CU和前端设备PU通过所述业务中心管理平台直接访问各个所述VSS服务节点获取数据；多个所述VSS服务节点与所述业务中心管理平台中的数据保持同步。本发明基于现有视频监控系统所采用的结构，提出一种新的分布式节点结构及两种同步机制，通过保证各节点数据一致性来完善分布式节点视频监控系统，可以很好的解决现有视频监控系统的一些缺陷。

Description

一种分布式节点视频监控系统及其管理方法
技术领域
本发明涉及一种分布式节点视频监控系统及其管理方法。
背景技术
网络视频监控业务是基于宽带网的远程图像监控、传输、存储和管理的增值业务。该业务利用宽带网络，将分散、独立的图像采集点进行联网，实现跨地域、全范围内的统一监控、统一存储、统一管理和资源共享。网络视频监控系统同时满足大众监控和专业监控的需求，独立组网，既可以在移动流媒体上开展视频监控业务，也可以在互动式网络电视(IPTV)网络上开展视频监控业务。
现有的视频监控系统一般由多个子系统组成，如果各系统之间的协同工作不理想，就不能支持大容量的前端设备接入、媒体转发、客户接入及录像存储。因此，需要设计一种新的视频监控体系结构来解决各个子系统间协同工作的问题。
现在的视频监控业务系统中多采用单节点结构，如图1所示单节点视频监控系统结构示意图。包括管理中心PMS/SMS业务管理子系统；一个注册系统，包括RGM注册管理子系统，注册管理模块和RGM注册代理模块；一个内容分发代理系统，包括CDN内容分发管理模块、CDN代理模块和流媒体服务器SS；注册系统(RGM)和内容分发系统(CDN)通常安装同一台设备上，，但在数据的处理上还是采用的集中处理模式。
按照图1所示，采用这种集中式结构设计的视频监控系统的明显缺点主要表现在以下几个方面：
1、注册管理(RGM Manager)模块集中了太多业务处理，容易成为系统的性能瓶颈。
2、数据库服务器与各子系统的数据交互太频繁，当数据量大，容易形成数据库的瓶颈。
3、不支持大容量设备。根据现有结构商用的视频监控系统，当需要大容量的前端设备接入、媒体转发、客户接入及录像存储，业务会集中于系统的注册管理(RGM Manager)模块进行处理，给系统造成很大压力，往往造成响应延时，导致系统崩溃。
4、系统可扩展性不好。系统硬件平台、数据库以及系统软件不具有良好的可扩展性能，不能在保证现网业务正常运营条件下对系统进行扩容和调整，优化和提升系统的运营能力和性能。
5、平台扩展性不好。当需要对平台进行扩容时，需要调整平台的架构，使得系统平台扩展异常困难。
针对上述五点缺陷，业界多希望通过分布式节点方案来解决。分布式节点方案就要求每个VSS视频监控业务的服务节点，必须保持有该节点的数据，但是有多种数据变动情况会出现：
a)业务中心平台引入了新设备或设备的配置信息变更；
b)直接修改设备前端(PU)的信息；
c)CU客户端修改节点内的保存数据；
d)系统操作发生数据库事务回滚之外的异常。
当上述几种情况发生时，如果没有提供同步机制来保证各VSS服务节点的数据的一致性，就会出现各个节点的信息与数据库的最新数据不一致。当出现这种情况，通常会导致新设备接入时，数据冲突；因前端设备的状态信息与数据库数据不一致，使得监控不能正常进行；各节点保存的设备权限冲突，使得用户接入不同节点，获取的设备权限信息显示不同。当出现这些情况时，现有系统就只能重启节点设备来重新获取数据以保持一致，而频繁重启设备会导致业务中断，这是用户所不能接受的。因此采取一种同步机制来保证各节点的数据一致性，是采用分布式节点结构一个必须要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于针对目前流行的视频监控系统的缺点，提出一种分布式节点视频监控系统及其管理方法，设计一种新的分布式节点结构的视频监控系统，以及保持节点数据一致的管理方法来构建适合于广泛应用的视频监控系统。
本发明公开了一种分布式节点视频监控系统，包括多个VSS服务节点，和管理多个所述VSS服务节点的业务中心管理平台；每个所述VSS服务节点还连接采集视频监控信息的设备前端PU和用于展示所述视频监控信息的客户端CU；所述客户端CU和前端设备PU通过所述业务中心管理平台直接访问各个所述VSS服务节点获取数据；多个所述VSS服务节点与所述业务中心管理平台中的数据保持同步。
在本发明公开所述的分布式节点视频监控系统的实施例中，所述VSS服务节点包括注册单元RGM，内容分发管理模块CDN、流媒体服务器SS；
所述注册单元RGM用于通过业务信令进行鉴权、保活、云镜控制、配置和录像设置，以及录像任务的分拆、叠加和排队；并与所述客户端CU和设备前端PU建立TCP长链接；
所述内容分发管理模块CDN控制所述流媒体SS服务器通过所述注册单元RGM转发数据。
在本发明公开所述的分布式节点视频监控系统的另一个实施例中，所述业务中心管理平台包括视频监控门户MMS、数据和节点管理模块CMS和录像管理模块MDP；
所述视频监控门户MMS，用于所述客户端CU和设备前端PU的开户和权限管理，以及所述业务中心管理平台的基本操作和维护；
所述数据和节点管理单元CMS用于数据和所述VSS服务节点的管理；
所述录像管理模块MDP用于管理节点。
在本发明所述的系统的另一个实施例中，所述注册单元RGM中包括用于保存所属的所述VSS服务节点的所述客户端CU和设备前端PU的实时动态数据的内存；所述数据和节点管理单元CMS中保存所述视频监控系统中所有所述客户端CU和设备前端PU的静态数据；当所述注册单元RGM重启时，从所述数据和节点管理单元CMS中同步所属的所述VSS服务节点的静态数据。
在本发明所述的系统的另一个实施例中，所述客户端CU和设备前端PU在所述数据和节点管理单元CMS中第一次注册时，注册信息被返回给所述客户端CU和设备前端PU所属的所述VSS服务节点的所述注册单元RGM。
在本发明所述的系统的另一个实施例中，所述客户端CU包括监控中心MOC、电视墙、WEB插件、手机或者机顶盒。
在本发明所述的系统的另一个实施例中，所述前端PU包括网络摄像机IPC、数字视频服务器DVS和数字录像机DVR。
本发明还公开了一种分布式节点视频监控系统的管理方法，所述视频监控系统包括业务中心管理平台及其管理的多个VSS服务节点；每个所述VSS服务节点还连接设备前端PU和客户端CU；所述VSS服务节点的客户端CU与前端设备PU之间的通信，包括如下步骤：
所述客户端CU向所属的所述VSS服务节点的注册单元RGM发送通信请求消息；
所述注册单元RGM先在内存的数据搜索所述前端设备PU，如果搜索到则将答复消息返回给所述客户端CU；如果搜索不到，则向所述业务中心管理平台发送请求消息；
所述业务中心管理平台向所述前端设备PU注册的VSS服务节点发送请求信息；
所述前端设备PU注册的VSS服务节点接收所述请求消息并转发给所述前端设备PU，再接收返回的答复消息并转发给所述注册单元RGM；
所述注册单元RGM将答复消息返回给所述客户端CU。
本发明公开的所述方法的实施例中，还包括：
多个所述VSS服务节点与所述业务中心管理平台的数据库DB之间的数据同步的步骤包括：
所述业务中心管理平台的视频监控门户MMS在数据更新时向数据和节点管理单元CMS下发数据同步通知；
所述数据和节点管理单元CMS从所述数据库DB获取需要变更的数据，并通过节点路由，找到需要同步的所述VSS服务节点，再向其注册单元RGM-N下发数据同步信息；
所述节点注册单元(RGM-N)根据数据同步信息修改内存数据库。
多个所述VSS服务节点与所述业务中心管理平台的数据库DB之间的数据同步的步骤包括：
当所述设备前端PU变更所属的VSS服务节点的内存数据库的数据时发送变更通知给所述注册单元RGM；
所述注册单元RGM向所述业务中心管理平台的所述数据和节点管理单元CMS发送数据同步信息；
所述节点管理单元CMS根据数据同步信息，修改数据库DB。
本发明公开的一种分布式节点视频监控系统及其管理方法，对比现有视频监控系统节点结构和管理方法，具有以下优点：
1、客户端(CU)和前端设备(PU)，直接访问各节点获取数据，这样就减少了对数据库的访问，解决数据库访问瓶颈的问题。
2、采用了同步机制保证多个VSS节点保存数据的一致性，解决了分布式节点带来的数据经常不同步问题，这样就可以把业务处理分摊到各个VSS节点中。
3、各个子系统的功能进行了重新组合，不会因为大容量数据的并发，导致部分子系统反应慢而成为整个视频监控系统的瓶颈。
4、平台扩容能力强，需要对平台进行扩容时，只需要增加服务器等设备即可，无需改动平台的架构。
附图说明
图1为现有技术中单节点视频监控系统的结构示意图；
图2和图3为本发明的一种分布式节点视频监控系统的结构示意图；
图4为本发明的一种客户端与前端设备之间的通信方法流程图；
图5为本发明的一种被动模式保证各个分布式节点之间的数据一致性的方法流程图；
图6为本发明的一种主动模式保证各个分布式节点之间数据一致性的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明提供一种保证各节点数据一致性的方法来完善分布式节点视频监控系统，主要是基于现有视频监控系统所采用的结构，进行结构优化和重组，提出一种新的分布式节点结构及两种同步机制，同步机制解决分布式结构产生的数据一致性问题。本发明可以很好的解决现有视频监控系统的一些缺陷。
本发明的一个实施方式提供了一种视频监控系统，它采用分布式节点结构，及保持节点数据一致性的管理方法，如图2所示，其组成部分包括：业务中心管理平台101，多个VSS服务节点，客户端(CU)103和设备前端(PU)104。业务中心管理平台101管理多个VSS服务节点，每个VSS服务节点连接自有的客户端(CU)和设备前端(PU)。
如图3所示，在不同的实施方式中，本发明涉及的业务中心管理平台101可包括视频监控门户(MMS)、数据和节点管理模块(CMS)、录像管理模块(MDP)、录像管理门户(MDP-WEB)、原始话单收集服务器CP以及计费服务器BillServer。
进一步的，数据和节点管理单元(CMS)不提供实时的服务，只是作为数据管理和VSS节点管理单元。在客户端(CU)和设备前端(PU)第一次注册的时候，可以通过数据和节点管理单元(CMS)，然后返回给客户端(CU)和设备前端(PU)归属的VSS服务节点。
视频监控门户(MMS)，提供客户端(CU)和设备前端(PU)的开户和权限管理，以及业务中心管理平台101的基本操作和维护功能。
录像管理(MDP)不再作为录像管理和全局重定向的服务单元，在视频监控系统中，仅仅是作为管理CDN节点作用，不管理录像和全局重定向功能。
如图3所示，在不同的实施方式中，本发明涉及的VSS服务节点可由注册单元(RGM)，内容分发管理模块(CDN)、流媒体服务器(SS)、初始话单管理(CP)组成。
进一步的，注册单元(RGM)作为整个业务信令系统的核心，客户端(CU)、设备前端(PU)都和RGM建立TCP长链接，所有的业务信令都是通过RGM来完成。包括鉴权、保活、云镜控制、配置、录像设置等业务信令。客户端(CU)和设备前端(PU)都分别划归于某个VSS服务节点。在注册单元(RGM)的子系统中采用内存数据库来保持数据，注册单元(RGM)里面保存关于客户端(CU)和设备前端(PU)的实时动态数据，数据和节点管理单元(CMS)保存所有客户端(CU)和设备前端(PU)的静态数据，当注册单元(RGM)重启时，从数据和节点管理单元(CMS)同步静态数据。
内容分发管理模块(CDN)作为流媒体(SS)的控制服务层，不再直接对外提供服务，而是通过注册单元(RGM)接口。内容分发管理(CDN)和注册单元(RGM)的接口主要有两个，一个是服务接口，一个是录像接口。对于原来内容分发管理(CDN)处理的录像任务的分拆、叠加和排队，都由注册单元(RGM)来完成，而不是由内容分发管理(CDN)来完成。内容分发管理(CDN)只是作为数据的转发和流媒体(SS)服务的调度。
在不同的实施方式中，本发明涉及的CU客户端可包括监控中心MOC、电视墙、WEB插件、手机、机顶盒。
在不同的实施方式中，本发明涉及的PU前端可包括网络摄像机IPC、数字视频服务器DVS和数字录像机DVR。
进一步的，采用分布式节点这种结构，最重要的是保证各节点的数据一致性，通过本发明的主动同步和被动同步两种机制来配合这种分布式节点结构，就可以很好的保证各节点的数据同步。
其客户端(CU)与前端设备(PU)之间的通信的流程，如图4所示，包括：
步骤S401：客户端(CU)向注册单元(RGM)子系统发送请求消息。
步骤S402：注册单元(RGM)子系统根据内存中的数据，找不到所要通信的前端设备(PU)，注册单元(RGM)会向数据和节点管理单元(CMS)发送请求。
步骤S403：数据和节点管理单元(CMS)则向前端设备(PU)注册的节点(假设为节点VSSn)的注册单元(RGM-N)发送请求信息。这里节点注册单元(RGM-N)与步骤S402中的注册单元(RGM)不同，节点注册单元(RGM-N)属于VSSn这个节点，步骤S402中的注册单元(RGM)归属于节点VSS1。节点管理单元CMS不再提供实时的服务，只是作为数据管理和VSS节点管理单元；RGM是整个业务信令系统的核心。
步骤S404：节点注册单元(RGM-N)收到数据和节点管理单元(CMS)的请求信息之后向前端设备(PU)发送节点注册单元(RGM-N)请求消息。
步骤S405：前端设备(PU)在接收到节点注册单元(RGM-N)的请求消息后，将返回消息给注册单元(RGM-N)。
步骤S406：节点注册单元(RGM-N)收到前端设备(PU)的返回消息后，发送返回信息给注册单元(RGM)。
步骤S407：注册单元(RGM)则将消息返回给客户端(CU)。
在多节点的实施例中，因为采用了分布式节点来分担系统的压力来提高系统性能，这就需要提出一种协作管理方法来解决多个节点与业务中心管理平台中的数据库服务器之间的数据一致性问题。
本发明采用两种机制来保证多个节点间的数据一致性，如图5所示是被动式保证各个节点之间的数据一致性的方法流程图。如图6所示是主动模式保证各个分布式节点之间数据一致性的方法流程图。
a)被动模式：主要是通过数据和节点管理单元(CMS)向各分布节点(VSS)发送数据同步通知，各VSS节点被动接收信息，修改保存在各节点的内存数据库。参阅图5，包括：
步骤S501：视频监控门户(MMS)向数据和节点管理单元(CMS)下发数据同步通知。
步骤S502：数据和节点管理单元(CMS)依据同步通知，从数据库(DB)获取需要变更的数据。
步骤S503：数据和节点管理单元(CMS)通过节点路由，找到需要同步的VSS节点。
步骤S504：数据和节点管理单元(CMS)向需要变更的节点注册单元RGM-N下发数据同步通知。
步骤S505：节点注册单元(RGM-N)根据数据同步信息修改内存数据库。
步骤S506：注册单元(RGM-N)向数据和节点管理单元(CMS)发数据同步完成通知。
b)主动模式：主要是各分布的节点(VSS)主动向数据和节点管理单元(CMS)发送数据变更通知，同步到数据库(DB)。参阅图6，包括：
步骤S601：设备前端(PU)变更该设备所属节点的内存数据库的数据。
步骤S602：节点注册单元(RGM-N)收到内存数据库信息变更通知。
步骤S603：注册单元(RGM-N)向数据和节点管理单元(CMS)发送数据同步信息。
步骤S604：节点管理单元(CMS)根据数据同步信息，修改数据库(DB)。
步骤S605：节点管理单元(CMS)向注册单元(RGM-N)发送数据同步完成确认信息。
通过在各个视频监控节点(VSS)使用内存数据库或者其他存储方式如：文件，子数据库等，来保持各节点的数据，使用我们提出的协作管理方法，主动和被动两种模式，就可以很好的解决采用分布式节点结构带来的数据需要同步保持一致性问题。
本发明提出的一种新的分布式节点视频监控管理方法和系统，可以支持大容量前端设备接入、媒体转发、客户接入及录像存储，保证在大容量情况下的长期稳定运行。能实时完成大容量数据处理；能承受较大规模用户的并发访问与会话连接。
采用本发明，系统硬件平台、数据库以及系统软件具有良好的可扩展性能，能在保证现网业务正常运营条件下对系统进行扩容和调整，优化和提升系统的运营能力和性能。当平台进行扩容时，只需要增加服务器等设备即可，无需改动平台的架构。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权力要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式节点视频监控系统，其特征在于，包括多个VSS服务节点，和管理多个所述VSS服务节点的业务中心管理平台；每个所述VSS服务节点还连接采集视频监控信息的设备前端PU和用于展示所述视频监控信息的客户端CU；所述客户端CU和前端设备PU通过所述业务中心管理平台直接访问各个所述VSS服务节点获取数据；多个所述VSS服务节点与所述业务中心管理平台中的数据保持同步。
2.如权1所述的系统，其特征在于，所述VSS服务节点包括注册单元RGM，内容分发管理模块CDN、流媒体服务器SS；
所述注册单元RGM用于通过业务信令进行鉴权、保活、云镜控制、配置和录像设置，以及录像任务的分拆、叠加和排队；并与所述客户端CU和设备前端PU建立TCP长链接；
所述内容分发管理模块CDN控制所述流媒体SS服务器通过所述注册单元RGM转发数据。
3.如权1所述的系统，其特征在于，所述业务中心管理平台包括视频监控门户MMS、数据和节点管理模块CMS和录像管理模块MDP；
所述视频监控门户MMS，用于所述客户端CU和设备前端PU的开户和权限管理，以及所述业务中心管理平台的基本操作和维护；
所述数据和节点管理单元CMS用于数据和所述VSS服务节点的管理；
所述录像管理模块MDP用于管理节点。
4.如权3所述的系统，其特征在于，所述注册单元RGM中包括用于保存所属的所述VSS服务节点的所述客户端CU和设备前端PU的实时动态数据的内存；所述数据和节点管理单元CMS中保存所述视频监控系统中所有所述客户端CU和设备前端PU的静态数据；当所述注册单元RGM重启时，从所述数据和节点管理单元CMS中同步所属的所述VSS服务节点的静态数据。
5.如权4所述的系统，其特征在于，所述客户端CU和设备前端PU在所述数据和节点管理单元CMS中第一次注册时，注册信息被返回给所述客户端CU和设备前端PU所属的所述VSS服务节点的所述注册单元RGM。
6.如权5所述的系统，其特征在于，所述客户端CU包括监控中心MOC、电视墙、WEB插件、手机或者机顶盒。
7.如权6所述的系统，其特征在于，所述前端PU包括网络摄像机IPC、数字视频服务器DVS和数字录像机DVR。
8.一种分布式节点视频监控系统的管理方法，所述视频监控系统包括业务中心管理平台及其管理的多个VSS服务节点；每个所述VSS服务节点还连接设备前端PU和客户端CU；其特征在于，所述VSS服务节点的客户端CU与前端设备PU之间的通信，包括如下步骤：
所述客户端CU向所属的所述VSS服务节点的注册单元RGM发送通信请求消息；
所述注册单元RGM先在内存的数据搜索所述前端设备PU，如果搜索到则将答复消息返回给所述客户端CU；如果搜索不到，则向所述业务中心管理平台发送请求消息；
所述业务中心管理平台向所述前端设备PU注册的VSS服务节点发送请求信息；
所述前端设备PU注册的VSS服务节点接收所述请求消息并转发给所述前端设备PU，再接收返回的答复消息并转发给所述注册单元RGM；
所述注册单元RGM将答复消息返回给所述客户端CU。
9.如权8所述的方法，其特征在于，多个所述VSS服务节点与所述业务中心管理平台的数据库DB之间的数据同步的步骤包括：
所述业务中心管理平台的视频监控门户MMS在数据更新时向数据和节点管理单元CMS下发数据同步通知；
所述数据和节点管理单元CMS从所述数据库DB获取需要变更的数据，并通过节点路由，找到需要同步的所述VSS服务节点，再向其注册单元RGM-N下发数据同步信息；
所述节点注册单元(RGM-N)根据数据同步信息修改内存数据库。
10.如权9所述的方法，其特征在于，多个所述VSS服务节点与所述业务中心管理平台的数据库DB之间的数据同步的步骤包括：
当所述设备前端PU变更所属的VSS服务节点的内存数据库的数据时发送变更通知给所述注册单元RGM；
所述注册单元RGM向所述业务中心管理平台的所述数据和节点管理单元CMS发送数据同步信息；
所述节点管理单元CMS根据数据同步信息，修改数据库DB。
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