CN101917481B - 一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法，包括客户端算法和服务端算法，在客户端和服务端均设立了图缓存和视频缓两个缓存C1/C2、SC1/SC2，从而形成了基于网络的多级缓存结构；客户端的缓存为了加速用户漫游操作对信息的提取效率；而在服务器端的缓存是为了降低对数据库的访问以提高服务效率；本发明将图和视频分开设置了两个不同的缓存，能消除这两个缓存信息限制量的不同的影响。并具有实景漫游稳定性强，无断流现象，消息颗粒度适中，通讯和数据库额外开销低的特点，能从整体上提高系统的查询效率，提升实景漫游的用户体验质量。

Description

一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法

技术领域

本发明属于计算机技术领域。特别是涉及一种计算机多媒体信息缓存的方法，尤其涉及一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法。

背景技术

随着多媒体技术和网络地图技术的迅猛发展，网络视频地图技术成为了未来网络地图发展的一个重要方向。网络视频地图技术不仅可以提供地名搜索和路线导航等传统电子地图功能，而且还能够为路线导航提供路线同步的实景视频，极大地提高了用户的现场感和导航体验。

为了针对支持分布化处理和任意的线路查询操作，离散数学结构“图”是较为理想的大型视频电子地图的存储方式。该存储方式能将视频电子地图抽象为一个图。图中的每一个顶点为路口，图中的边为路口与路口之间那部分道路,或称作道路边。每一条边都由组成这条边的空间点组成，并且关联了一段反应该道路边真实场景的视频，每一个视频帧中还存储了相应的空间点用以与地图同步。

然而，在新的网络环境中直接应用上述的图式的视频电子地图的数据存储方法却是不可行。上述视频电子地图的数据结构一般存储在空间数据库里。而对于视频网络地图来说，这种数据库则一般安装在服务器上。在新的网络环境中，该视频地图内容的存储方法没有考虑到这种网络环境的特点，从而导致了地图的网络用户在漫游时候产生了效率和稳定性问题。这个问题主要体现在信息和媒体的直接获取算法的不适应性上。该算法直接通过网路按需获取所需信息和视频，它的不适应性的根源在于漫游时用户坐标、用户所需的图的信息和视频的信息的不断变化。该算法的不适应性体现在以下方面：

一：由于网络上的诸多不确定因素，道路信息和视频的读取不及时，导致视频断流现象，引起漫游体验的不稳定性。

二：通过网络访问数据库的次数过多，每一次访问的信息量小，网络通讯和数据库操作的额外开销过多，客户端访问效率低。

三：服务器端被访问次数多，服务的额外开销过大，服务繁忙。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种具有针对大型视频网络地图的空间和网络环境的特点，能满足大型视频网络地图在实景漫游中的效率和稳定性的需求的一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法，包括客户端算法和服务器端算法，其中：客户端算法包括以下操作步骤；

客户端:

步骤1：设置图缓存C1存储图的结构信息，其中包括图中的点和边的信息以及每一点以及每一条边的最新更新时间和版本号；设置视频缓存C2存储图中的与边关联的视频以及每一视频的最新更新时间和版本号；初始化缓存中的每一个对象的最新更新时间为当前时间；初始化缓存中的每一个对象的版本号为零；

步骤2：在每次用户漫游开始时，设置定时器周期性地根据当前漫游位置向服务器发出缓存内容更新请求；漫游历史标志为上一个时间周期用户所在的漫游位置；初始化该标志为零；设置定时器的时钟周期T1；

步骤3：设置定时器周期性遍历所有缓存对象，如果缓存对象的上次更新时间距离当下时间早了一个月以上，清除该对象，释放被不必要占用的缓存空间；设置定时器的时钟周期T2>>T1；

步骤4：收到服务器发来的缓存内容更新消息后，解包更新缓存；

步骤5：如果收到的包为图信息包，解包，将消息中包含的图的点和边更新到缓存C1中去；在更新时比对点与边的上次更新时间与包的请求初始时间戳；如果包的请求初始时间戳小于上次更新时间，则放弃对该点或者边的信息更新；否则，比较版本号，如果缓存版本号>=更新内容的版本号，则放弃对该点或者边的信息更新；否则执行更新操作；

步骤6：如果收到的包为视频信息包，解包，将消息中包含的图的视频更新到视频缓存C2中去；在更新时比对视频的上次更新时间与包的请求初始时间戳；如果包的请求初始时间戳小于上次更新时间，则放弃对该视频的信息更新；否则，比较版本号，如果缓存版本号>=更新内容的版本号，则放弃对该视频的信息更新；否则执行更新操作；

服务器端：

步骤1：初始化服务器端的数据库，将图中的点和边的信息以及与边关联的视频信息都存入数据库中；初始化数据库中的每一个对象的最新更新时间为当前时间；初始化缓存中的每一个对象的版本号为零。在服务器端也设置两个缓存，图缓存SC1和视频缓存SC2；视频缓存中设置一个队列结构，队列前端保持最先进入缓存的视频内容的内存地址，其后保持所有视频内容的内存地址；设置SC2的缓存容量限度；

步骤2：如果接收到图更新请求消息M1，解包，将请求消息中的每一个点和每一条边从缓存SC1中进行检测，如果该对象在缓存中存在，则比较该对象与缓存对象的版本号，如果该对象的版本号大于等于请求版本号，将该对象缓存中取出，打入服务器回复消息，即图信息包；如果该对象的版本号小于请求版本号或者如果该对象不在缓存中，则从服务器上的数据库中取出，存入缓存SC1，打入服务器回复消息，即图信息包；根据M1中的矩形参数，将覆盖矩形范围以内的点和边也从SC1缓存或者数据库中取出，打入图信息包；打包完毕，将图信息包发送回客户端；

步骤3：如果接收到视频更新请求消息M2,解包，将请求消息中的每条边所对应视频从缓存SC2中进行检测，如果该对象在缓存中存在，则比较该对象与缓存对象的版本号，如果该对象的版本号大于等于请求版本号，将该对象缓存中取出，打入服务器回复消息，即视频包；如果该对象的版本号小于请求版本号或者如果该对象不在缓存中，则从服务器上的数据库中取出，存入缓存SC2，打入服务器回复消息，即视频包；根据M2中的矩形参数，将覆盖矩形范围以内的视频也从SC2缓存或者数据库中取出，打入视频包；打包完毕，将视频包发送回客户端。

所采取的措施还包括：

上述的客户端的步骤2至少包括如下的步骤：

步骤21：在每次用户漫游开始时，设置定时器周期性地根据当前漫游位置向服务器发出缓存内容更新请求；漫游历史标志为上一个时间周期用户所在的漫游位置；初始化该标志为零；启动定时器；

步骤22：在每个时钟周期，以当前漫游者在地图中的坐标为中心，画出两个边长分别为L1和L2的正方形S1和S2，L1<L2；

步骤23：根据漫游历史标志判断是否是当前漫游的首个时钟周期；

步骤24：如果是漫游的首个时钟周期，遍历S1覆盖区域内的图中所有的点和边，将所有这些点和边的信息、版本号以及覆盖正方形S1的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M1发向服务器，要求获得S1覆盖区域内的图的所有更新信息，包括覆盖的点和边；同时，遍历S2覆盖区域内的图中与所有的边相关联的视频，将它们的版本号以及覆盖正方形S2的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M2发向服务器，要求获得S2覆盖区域内与图的边关联的更新视频；

步骤25：如果不是漫游的首个时钟周期，图缓存更新区域被分解为R11和R12；遍历R11和R12覆盖区域内的图中所有的点和边，将所有这些点和边的信息、版本号以及覆盖长方形R11和R12的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M1发向服务器，要求获得R11和R12覆盖区域内的图的所有更新信息、包括覆盖的点和边；同时，视频缓存更新区域被分解为R21和R22；遍历R21和R22覆盖区域内的图中与所有的边相关联的视频，将它们的版本号以及覆盖长方形R21和R22的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M2发向服务器，要求获得R21和R22覆盖区域内与图的边关联的更新视频；

步骤26：用户漫游结束时终止定时器。

本发明在客户端和服务端均设立了图缓存和视频缓两个缓存C1/C2、SC1/SC2，从而形成了基于网络的多级缓存结构。在设计上，客户端的缓存为了加速用户漫游操作对信息的提取效率；而在服务器端的缓存是为了降低对数据库的访问以提高服务效率。本发明将图和视频分开设置了两个不同的缓存，充分考虑到了这两个缓存信息限制量的不同。

本发明的一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法，具有如下优点：

1：消息颗粒度适中，通讯和数据库额外开销低。

2：地图和视频的信息预存提高了实景漫游的稳定性，减少断流现象。

3：多级缓存，从整体上提高系统的查询效率，消除潜在瓶颈。

4：提升实景漫游的用户体验质量。

附图说明

图1是本发明实施例中图客户端和服务器的设计架构示意图；

图2是本发明实施例中步骤22中的覆盖正方形S1和S2的示意图；

图3是本发明实施例中步骤25中的覆盖正方形R11和R12的示意图；

图4是本发明实施例中步骤2.5中的覆盖正方形R21和R22的示意图；

图5是本发明实施例中步骤2中的基于漫游空间位置的缓存更新逻辑流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图5所示。一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法，包括客户端算法和服务器端算法，其中：客户端算法包括以下操作步骤:

步骤1：设置图缓存C1存储图的结构信息，其中包括图中的点和边的信息以及每一点以及每一条边的最新更新时间和版本号；设置视频缓存C2存储图中的与边关联的视频以及每一视频的最新更新时间和版本号；初始化缓存中的每一个对象的最新更新时间为当前时间；初始化缓存中的每一个对象的版本号为零；

步骤2：在每次用户漫游开始时，设置定时器周期性地根据当前漫游位置向服务器发出缓存内容更新请求；漫游历史标志为上一个时间周期用户所在的漫游位置；初始化该标志为零；设置定时器的时钟周期T1；

步骤3：设置定时器周期性遍历所有缓存对象，如果缓存对象的上次更新时间距离当下时间早了一个月以上，清除该对象，释放被不必要占用的缓存空间；设置定时器的时钟周期T2>>T1；

步骤4：收到服务器发来的缓存内容更新消息后，解包更新缓存；

步骤5：如果收到的包为图信息包，解包，将消息中包含的图的点和边更新到缓存C1中去；在更新时比对点与边的上次更新时间与包的请求初始时间戳；如果包的请求初始时间戳小于上次更新时间，则放弃对该点或者边的信息更新；否则，比较版本号，如果缓存版本号>=更新内容的版本号，则放弃对该点或者边的信息更新；否则执行更新操作；

步骤6：如果收到的包为视频信息包，解包，将消息中包含的图的视频更新到视频缓存C2中去；在更新时比对视频的上次更新时间与包的请求初始时间戳；如果包的请求初始时间戳小于上次更新时间，则放弃对该视频的信息更新；否则，比较版本号，如果缓存版本号>=更新内容的版本号，则放弃对该视频的信息更新；否则执行更新操作；

为优化上述技术方案：服务器端算法包括以下操作步骤:

步骤1：初始化服务器端的数据库，将图中的点和边的信息以及与边关联的视频信息都存入数据库中；初始化数据库中的每一个对象的最新更新时间为当前时间；初始化缓存中的每一个对象的版本号为零。在服务器端也设置两个缓存，图缓存SC1和视频缓存SC2；视频缓存中设置一个队列结构，队列前端保持最先进入缓存的视频内容的内存地址，其后保持所有视频内容的内存地址；设置SC2的缓存容量限度；

步骤2：如果接收到图更新请求消息M1，解包，将请求消息中的每一个点和每一条边从缓存SC1中进行检测，如果该对象在缓存中存在，则比较该对象与缓存对象的版本号，如果该对象的版本号大于等于请求版本号，将该对象缓存中取出，打入服务器回复消息，即图信息包；如果该对象的版本号小于请求版本号或者如果该对象不在缓存中，则从服务器上的数据库中取出，存入缓存SC1，打入服务器回复消息，即图信息包；根据M1中的矩形参数，将覆盖矩形范围以内的点和边也从SC1缓存或者数据库中取出，打入图信息包；打包完毕，将图信息包发送回客户端；

步骤3：如果接收到视频更新请求消息M2,解包，将请求消息中的每条边所对应视频从缓存SC2中进行检测，如果该对象在缓存中存在，则比较该对象与缓存对象的版本号，如果该对象的版本号大于等于请求版本号，将该对象缓存中取出，打入服务器回复消息，即视频包；如果该对象的版本号小于请求版本号或者如果该对象不在缓存中，则从服务器上的数据库中取出，存入缓存SC2，打入服务器回复消息，即视频包；根据M2中的矩形参数，将覆盖矩形范围以内的视频也从SC2缓存或者数据库中取出，打入视频包；打包完毕，将视频包发送回客户端。

上述客户端的步骤2至少包括如下步骤；

步骤21：在每次用户漫游开始时，设置定时器周期性地根据当前漫游位置向服务器发出缓存内容更新请求；漫游历史标志为上一个时间周期用户所在的漫游位置；初始化该标志为零；启动定时器；

步骤22：在每个时钟周期，以当前漫游者在地图中的坐标为中心，画出两个边长分别为L1和L2的正方形S1和S2，L1<L2；

步骤23：根据漫游历史标志判断是否是当前漫游的首个时钟周期；

步骤24：如果是漫游的首个时钟周期，遍历S1覆盖区域内的图中所有的点和边，将所有这些点和边的信息、版本号以及覆盖正方形S1的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M1发向服务器，要求获得S1覆盖区域内的图的所有更新信息，包括覆盖的点和边；同时，遍历S2覆盖区域内的图中与所有的边相关联的视频，将它们的版本号以及覆盖正方形S2的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M2发向服务器，要求获得S2覆盖区域内与图的边关联的更新视频；

步骤25：如果不是漫游的首个时钟周期，图缓存更新区域被分解为R11和R12；遍历R11和R12覆盖区域内的图中所有的点和边，将所有这些点和边的信息、版本号以及覆盖长方形R11和R12的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M1发向服务器，要求获得R11和R12覆盖区域内的图的所有更新信息、包括覆盖的点和边；同时，视频缓存更新区域被分解为R21和R22；遍历R21和R22覆盖区域内的图中与所有的边相关联的视频，将它们的版本号以及覆盖长方形R21和R22的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M2发向服务器，要求获得R21和R22覆盖区域内与图的边关联的更新视频；

步骤26：用户漫游结束时终止定时器。

本发明在客户端和服务端均设立了图缓存和视频缓两个缓存C1/C2，SC1/SC2，从而形成了基于网络的多级缓存结构。在设计上，客户端的缓存为了加速用户漫游操作对信息的提取效率；而在服务器端的缓存是为了降低对数据库的访问以提高服务效率。本发明将图和视频分开设置了两个不同的缓存，主要是由于考虑到这两个缓存信息限制量的不同。

本发明分为客户端算法和服务器端算法。

在客户端算法中，在每次用户漫游开始时，设置定时器周期性地根据当前漫游位置向服务器发出缓存内容更新请求。但是，请求更新的覆盖范围对于C1和C2来说是不一样的。他们分别为S1和S2。由于考虑到视频的信息量较大，其中视频信息的更新范围S2较小。与此同时，本发明对于从第二个周期开始对每一周期的更新操作采取基于漫游空间位置的增量更新法。如图3和图4所示，客户端不会对上一个周期刚刚更新过的缓存内容进行重复请求。

在服务器端算法中，也设置两个缓存，图缓存SC1和视频缓存SC2。服务器端的缓存主要是为了提高数据库的相应能力。由于服务器的服务对象为多个客户端，这种设计主要是为了消除系统整体上可能存在的瓶颈。对于来自客户端的请求，服务端算法根据请求更新范围遍历所有更新范围内的所有对象。从相应缓存中检测该对象，如果该对象在缓存中存在，将该对象从缓存中取出；如果该对象不在缓存中，则从服务器上的数据库中取出，存入缓存。如果该对象客户端没有，则加载在回复消息中；如果该对象在客户端存在，而且客户端版本低于服务器端版本，则加载在回复消息中。打包服务器回复消息，将视频信息包发送回客户端。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，所作形式和细节上的各种各样变化，均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法，包括客户端算法和服务器端算法，其特征是：所述的客户端算法包括以下操作步骤；

步骤1：设置图缓存C1存储图的结构信息，其中包括图中的点和边的信息以及每一点以及每一条边的最新更新时间和版本号；设置视频缓存C2存储图中的与边关联的视频以及每一视频的最新更新时间和版本号；初始化缓存中的每一个对象的最新更新时间为当前时间；初始化缓存中的每一个对象的版本号为零；

步骤2：在每次用户漫游开始时，设置定时器周期性地根据当前漫游位置向服务器发出缓存内容更新请求；漫游历史标志为上一个时间周期用户所在的漫游位置；初始化该标志为零；设置定时器的时钟周期T1；

步骤3：设置定时器周期性遍历所有缓存对象，如果缓存对象的上次更新时间距离当下时间早了一个月以上，清除该对象，释放被不必要占用的缓存空间；设置定时器的时钟周期T2>>T1；

步骤4：收到服务器发来的缓存内容更新消息后，解包更新缓存；

步骤5：如果收到的包为图信息包，解包，将消息中包含的图的点和边更新到缓存C1中去；在更新时比对点与边的上次更新时间与包的请求初始时间戳；如果包的请求初始时间戳小于上次更新时间，则放弃对该点或者边的信息更新；否则，比较版本号，如果缓存版本号>=更新内容的版本号，则放弃对该点或者边的信息更新；否则执行更新操作；

步骤6：如果收到的包为视频信息包，解包，将消息中包含的图的视频更新到视频缓存C2中去；在更新时比对视频的上次更新时间与包的请求初始时间戳；如果包的请求初始时间戳小于上次更新时间，则放弃对该视频的信息更新；否则，比较版本号，如果缓存版本号>=更新内容的版本号，则放弃对该视频的信息更新；否则执行更新操作；

所述的服务器端算法包括以下操作步骤：

步骤1：在服务器端也设置两个缓存，图缓存SC1和视频缓存SC2；视频缓存中设置一个队列结构，队列前端保持最先进入缓存的视频内容的内存地址，其后保持所有视频内容的内存地址；设置SC2的缓存容量限度；

步骤2：如果接收到图更新请求消息M1，解包，将请求消息中的每一个点和每一条边的版本号与服务器上的每个点和边的版本号进行比较，如果服务器上的对象的版本号大于请求版本号，则从缓存SC1中检测该对象，如果该对象在缓存中存在，将该对象从缓存中取出，打入服务器回复消息，即图信息包；如果该对象不在缓存中，则从服务器上的数据库中取出，存入缓存，打入服务器回复消息，即图信息包；根据M1中的矩形参数，将覆盖矩形范围以内的点和边也从SC1缓存或者数据库中取出，打入图信息包；打包完毕，将图信息包发送回客户端；

步骤3：如果接收到视频更新请求消息M2,解包，将请求消息中的每条边所对应视频的版本号与服务器上的相应视频的版本号进行比较，如果该服务器上的对象的版本号大于请求版本号，则从缓存SC2中检测该对象，如果该对象在缓存中存在，将该对象从缓存中取出，打入服务器回复消息，即视频包；如果该对象不在缓存中，则从服务器上的数据库中取出，存入缓存，打入服务器回复消息，即视频包；其中，如果视频缓存达到了容量限度，则从SC2队列顶部取出视频指针，从缓存中清除该指针所指的视频以及该指针；根据M2中的矩形参数，将覆盖矩形范围以内的视频也从SC2缓存或者数据库中取出，打入视频包；打包完毕，将视频包发送回客户端。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间漫游位置的视频网络地图多级缓存的实现方法，其特征是：所述的客户端算法的步骤2至少包括如下步骤；

步骤21：在每次用户漫游开始时，设置定时器周期性地根据当前漫游位置向服务器发出缓存内容更新请求；漫游历史标志为上一个时间周期用户所在的漫游位置；初始化该标志为零；启动定时器；

步骤22：在每个时钟周期，以当前漫游者在地图中的坐标为中心，画出两个边长分别为L1和L2的正方形S1和S2，L1<L2；

步骤23：根据漫游历史标志判断是否是当前漫游的首个时钟周期；

步骤24：如果是漫游的首个时钟周期，遍历S1覆盖区域内的图中所有的点和边，将所有这些点和边的信息、版本号以及覆盖正方形S1的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M1发向服务器，要求获得S1覆盖区域内的图的所有更新信息，包括覆盖的点和边；同时，遍历S2覆盖区域内的图中与所有的边相关联的视频，将它们的版本号以及覆盖正方形S2的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M2发向服务器，要求获得S2覆盖区域内与图的边关联的更新视频；

步骤25：如果不是漫游的首个时钟周期，图缓存更新区域被分解为R11和R12；遍历R11和R12覆盖区域内的图中所有的点和边，将所有这些点和边的信息、版本号以及覆盖长方形R11和R12的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M1发向服务器，要求获得R11和R12覆盖区域内的图的所有更新信息，包括覆盖的点和边；同时，视频缓存更新区域被分解为R21和R22；遍历R21和R22覆盖区域内的图中与所有的边相关联的视频，将它们的版本号以及覆盖长方形R21和R22的参数即中心位置和边打包，并且在包上打上发送时间戳，将消息包M2发向服务器，要求获得R21和R22覆盖区域内与图的边关联的更新视频；

步骤26：用户漫游结束时终止定时器。

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