CN102014282A - 一种分布式视频转码调度方法及系统 - Google Patents

一种分布式视频转码调度方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种分布式视频转码调度方法，将运行任务数相同的服务器存放在一个双向链表，用两个长度等于服务器总数的数组来描述双向链表，一个数组指示服务器在双向链表中的后继服务器节点，另一个数组指示服务器在双向链表中的前驱服务器节点，用一个链表入口表存储各个任务数的双向链表头节点，用一个变量存储当前最少的任务数。当新转码任务到达时，通过任务数最少的链表入口找到第一台运行任务最少的服务器进行新转码任务处理，然后将其从原双向链表中删除，并插入到任务数加一的双向链表头部；当某台服务器完成一项转码任务后，将其从原双向链表中删除，并插入到任务数减一的双向链表中。本发明进行视频转码调度的时间复杂度比较低。

Description

一种分布式视频转码调度方法及系统
技术领域
本发明涉及视频转码领域，尤其涉及一种分布式视频转码调度方法及系统。
背景技术
由于手机的计算能力与个人电脑有着明显的差异，加上无线网络传输的带宽有限，手机终端通常无法直接播放监控摄像头输出的高达D1分辨率的视频流。原始监控视频流需要通过专门的转码服务器转码成低分辨率、低码率的视频流，才能提供给手机终端。
视频转码是极度消耗计算资源的，通常一台4核服务器最多只能为30个左右的手机终端提供转码服务。因此当接入的手机终端很多时，需要建立庞大的转码服务器集群来提供分布式的转码服务。假设共有n台转码服务器，每台转码服务器当前正在运行的转码任务数量为Ri，i＝1，2，…n。当一个新的手机终端发出转码请求时，调度器需要从转码服务器集群中选出一台最空闲的，即Ri值最小的转码服务器为其提供服务，同时被选择的转码服务器Ri值加1。而当一个手机终端停止观看视频时，为其提供转码服务的转码服务器可以结束任务，相应地将Ri值减去1。
实现这个分布式视频转码调度管理过程，通常有两种方法，一种方法用一个数组来记录下所有转码服务器的Ri值，当新转码任务到达时，程序对Ri数组扫描一次，找到Ri的最小值，这个过程的时间复杂度是O(n)，即时间复杂度与转码服务器数量成正比；一种的改进方法是用堆(Heap)来存储Ri值，这样每次新转码任务到达时，直接从堆顶可以找到Ri的最小值，但由于被选择的转码服务器Ri值要加1，堆需要做出调整，对堆进行调整的时间复杂度为O(log n)，即时间复杂度与转码服务器数量的对数值成正比，此外，当某个转码任务完成，相应的Ri值减1，堆也要进行重新的调整，同样需要时间复杂度O(log n)。
以上两种方法进行转码调度的时间复杂度都比较高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提出一种分布式视频转码调度方法方法，旨在解决现有技术进行视频转码调度的时间复杂度比高的问题。
本发明实施例的方法是这样实现的，一种分布式视频转码调度方法，当有新转码任务时，
通过任务数最少的链表入口，找到第一台运行任务最少的转码服务器进行新转码任务处理；
判断所述转码服务器所在链表是否有后继转码服务器，如果有后继转码服务器，则把选出的所述转码服务器从原来的双向链表中断开，将链表入口指向其后继服务器节点；
将选出的所述转码服务器插入任务数加1的链表的头部，并将任务数加1的链表入口指向所述转码服务器。
当一台转码服务器完成一项转码任务后，
通过查找前驱数组，确定该转码服务器在双向链表中是否有前驱转码服务器节点，如果有，修改其前驱转码服务器节点的后继节点为该服务器的后继节点；
通过查找后继数组，确定该转码服务器在双向链表中是否有后继服务器节点。如果有，修改其后继转码服务器节点的前驱节点为该服务器的前驱节点；
将该转码服务器插入任务数减1的链表的头部，并将任务数减1的链表入口指向该转码服务器；
本发明实施例的另一目的在于提出一种分布式视频转码调度系统，所述系统包括：
双向链表存储模块、双向链表入口存储模块、最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块、新转码任务处理模块以及转码任务完成处理模块；其中新转码任务处理模块分别与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连，转码任务完成处理模块分别与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连，双向链表入口存储模块分别与与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连，双向链表存储模块分别与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连；
双向链表存储模块，将正在执行任务数相同的转码服务器存放在一个双向链表；包括两个长度等于转码服务器总数的数组来描述双向链表，一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的后继服务器节点，另一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的前驱服务器节点；
双向链表入口存储模块，用于通过一个链表入口表存储各个任务数的双向链表头节点；
最少任务数服务器查找模块，用于通过读取当前最少任务数和双向链表入口存储模块，确定当前运行转码任务数最少的服务器；
双向链表删除节点模块，用于将一台服务器从原来所在的双向链表中删除，并将结果更新到双向链表存储模块和双向链表入口存储模块；
插入双向链表头部模块，用于将一台服务器插入到一个双向链表的头部，并将结果更新到双向链表存储模块和双向链表入口存储模块；
新转码任务处理模块，用于当新的视频转码请求达到时，通过最少任务数服务器查找模块，找到第一台运行任务最少的服务器进行新转码任务处理，然后调用双向链表删除节点模块将该转码服务器从原来的双向链表中删除，接着调用插入双向链表头部模块将其插入到任务数量加一的双向链表头部；
转码任务完成处理模块，当转码服务器完成一项转码任务后，调用双向链表删除节点模块将该转码服务器从原来任务数的双向链表中删除，并调用插入双向链表头部模块将其插入到任务数减一的双向链表中。
本发明的有益效果
本发明实施例进行服务器调度的时间复杂度为O(1)，无论系统中的服务器数量是多少计算量均是恒定的。
附图说明
图1是本发明实施例新转码任务增加时的分布式视频转码调度方法流程图；
图2是图1方法中的转码服务器双向链表及入口表示意图(当选中的任务数最少的转码服务器所在的链表还有后继转码服务器时)；
图3是图2中当选中的所述服务器所在的链表还有后继转码服务器时，将所述转码服务器插入任务数加1的链表头部后的转码服务器双向链表及入口表示意图；
图4是图1方法中的转码服务器双向链表及入口表示意图(当选中的任务数最少的转码服务器所在的链表没有后继转码服务器时)；
图5是图4中当选中的所述服务器所在的链表没有后继转码服务器时，将所述转码服务器插入任务数加1的链表头部后的转码服务器双向链表及入口表示意图；
图6是本发明实施例完成一项转码任务后的分布式视频转码调度方法流程图；
图7为本发明实施例方法中一台转码服务器完成一项转码任务后，双向链表以及入口表调整示意图；
图8为图7中的转码服务器4从原双向链表断开后，并插入任务数减1的链表的头部后的双向链表以及入口表调整示意图；
图9是本发明实施例一种分布式视频转码调度系统结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。应当理解，此处所描写的具体实施例，仅仅用于解释本发明，并不用以限制本发明。
在本发明方法中，运行任务数相同的服务器存放在一个双向链表，使用两个长度等于服务器总数的数组来描述双向链表，一个数组用来指示每一台服务器在双向链表中的后继服务器节点，另一个数组用来指示每一台服务器在双向链表中的前驱服务器节点，使用一个链表入口表存储各个任务数的双向链表头节点，用一个变量存储当前最少的任务数。当新的视频转码请求达到时，通过任务数最少的链表入口，可以很方便地找到第一台运行任务最少的服务器，让选出的这台服务器去完成新的转码任务，然后把这台服务器从原来的双向链表中删除，把它插入到任务数量加一的双向链表头部；当某台服务器完成一项转码任务后，将该服务器从原来任务数的双向链表中删除，并插入到任务数减一的双向链表中。
如图1所示为本发明实施例新转码任务增加时的分布式视频转码调度方法流程图。
在进行视频转码调度之前，将运行任务数相同的转码服务器存放在一个双向链表，使用两个长度等于转码服务器总数的数组来描述双向链表，一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的后继服务器节点，另一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的前驱服务器节点；使用一个链表入口表存储各个任务数的双向链表头节点(即具体指的某台转码服务器)；用一个变量存储当前最少的任务数。
当有新转码任务时，视频转码调度方法步骤为：
S101、通过任务数最少的链表入口，找到第一台运行任务最少的转码服务器进行新转码任务处理；
S102、判断所述转码服务器所在链表是否有后继转码服务器，是则转入步骤S103，否则转步骤S105；
S103、把选出的所述转码服务器从原来的双向链表中断开，将链表入口指向其后继服务器节点；
如图2所示为本发明实施例方法中转码服务器双向链表及入口表示意图(当选中的任务数最少的转码服务器所在的链表还有后继转码服务器时)。转码服务1、转码服务器2、转码服务器3的任务数相同，均为0，存放在同一双向链表中；转码服务器5和转码服务器6的任务数相同，均为3，存放在同一双向链表中；转码服务器1为当前任务数最少的链表中的第一个转码服务器，其后继服务器为转码服务器2。用数组F[]指示转码服务器在双向链表中的前驱节点，用数组R[]指示转码服务器在双向链表中的后继节点。若一台转码服务器的前驱或者后继为空，则相应的数值为NULL。数组E[]指示各个任务数的链表入口，如果该任务数的链表为空，则相应的数值为NULL。变量M表示当前最少的任务数。如图2所示情况，调度前各个数组、变量取值为：
R[1]＝2，R[2]＝3，R[3]＝NULL，R[4]＝NULL，R[5]＝6，R[6]＝NULL
F[1]＝NULL，F[2]＝1，F[3]＝2，F[4]＝NULL，F[5]＝NULL，F[6]＝5
E[0]＝1，E[1]＝4，E[2]＝NULL，E[3]＝5
M＝0
当新任务到达进行调度时，将转码服务器1从双向链表中断开，将任务数为0的的链表入口指向转码服务器2。此时，各个数组、变量须作出的变化为：
E[0]←2；R[1]←NULL；F[2]←NULL；
S104、将选出的所述转码服务器插入任务数加1的链表的头部，并将任务数加1的链表入口指向它，调度结束；
如图3所示为图2中将所述转码服务器1插入任务数加1的链表头部后的转码服务器双向链表及入口表示意图。将转码服务器1插入任务数为1的链表中，将任务数为1的链表入口指向转码服务器1，转码服务器1的后继服务器为转码服务器4，调度结束；
S105、将当前最少任务数的链表入口置为空，当前最少的任务数加1；
S106、将选出的所述转码服务器插入任务数加1的链表的头部，并将任务数加1的链表入口指向它，调度结束；
如图4所示是本发明实施例方法中的转码服务器双向链表及入口表示意图(当选中的任务数最少的转码服务器所在的链表没有后继转码服务器时)；当前任务数最少的链表中的转码服务器只有转码服务器1一个，其任务数为0且没有后继转码服务器；
如图5所示为图4中将所述转码服务器1插入任务数加1的链表头部后的转码服务器双向链表及入口表示意图；将转码服务器1插入到任务数为1的链表中，任务数为1的链表入口指向转码服务器1，转码服务器1的后继服务器设为2，任务数为0的链表入口置为空，当前最少的任务数加1，调整结束。
本发明实施例进行服务器调度的时间复杂度为O(1)，无论系统中的服务器数量是多少计算量均是恒定的。
如图6所示是本发明实施例完成一项转码任务后的分布式视频转码调度方法流程图；
当一台转码服务器完成一项转码任务后，双向链表以及入口表调整的过程为：
S601、通过查找前驱数组，确定该转码服务器在双向链表中是否有前驱转码服务器节点，如果有，修改其前驱转码服务器节点的后继节点为该服务器的后继节点；
S602、通过查找后继数组，确定该转码服务器在双向链表中是否有后继服务器节点。如果有，修改其后继转码服务器节点的前驱节点为该服务器的前驱节点；
如图7所示为本发明实施例方法中一台转码服务器完成一项转码任务后，双向链表以及入口表调整示意图。转码服务器4的前驱转码服务器为转码服务器2，其后继转码服务器为转码服务器3，转码服务器4完成一项转码任务后，将其前驱转码服务器2的后继结点设为转码服务器4的后继结点，即转码服务器3；将其后继转码服务器3的前驱结点设为转码服务器2，从而使得转码服务器4从其所在的双向链表中断开。
S603、将该转码服务器插入任务数减1的链表的头部，并将任务数减1的链表入口指向该转码服务器；
如图8所示为图7中的转码服务器4从原双向链表断开后，并插入任务数减1的链表的头部后的双向链表以及入口表调整示意图。转码服务器4未与原双向链表断开前，其任务数为1，在任务数为1的双向链表中。转码任务完成后，转码服务器4的任务数减1变为0，将转码服务器4插入到任务数为0的链表中，并将任务数为0的链表入口指向转码服务器4。
S604、该转码服务器运行的任务数减1后，判断是否比当前最少的任务数小，如果是，更新当前最少的任务数。
本发明实施例进行服务器调度的时间复杂度为O(1)，无论系统中的服务器数量是多少计算量均是恒定的。
如图9所示为本发明实施例一种分布式视频转码调度系统结构图；所述系统包括：双向链表存储模块、双向链表入口存储模块、最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块、新转码任务处理模块以及转码任务完成处理模块；其中新转码任务处理模块分别与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连，转码任务完成处理模块分别与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连，双向链表入口存储模块分别与与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连，双向链表存储模块分别与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连。
双向链表存储模块，用于将正在执行任务数相同的转码服务器存放在一个双向链表；包括两个长度等于转码服务器总数的数组来描述双向链表，一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的后继服务器节点，另一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的前驱服务器节点。
双向链表入口存储模块，用于通过一个链表入口表存储各个任务数的双向链表头节点；
最少任务数服务器查找模块，用于通过读取当前最少任务数和双向链表入口存储模块，确定当前运行转码任务数最少的服务器；
双向链表删除节点模块，用于将一台服务器从原来所在的双向链表中删除，并将结果更新到双向链表存储模块和双向链表入口存储模块。
插入双向链表头部模块，用于将一台服务器插入到一个双向链表的头部，并将结果更新到双向链表存储模块和双向链表入口存储模块。
新转码任务处理模块，用于当新的视频转码请求达到时，通过最少任务数服务器查找模块，找到第一台运行任务最少的服务器进行新转码任务处理，然后调用双向链表删除节点模块将该转码服务器从原来的双向链表中删除，接着调用插入双向链表头部模块将其插入到任务数量加一的双向链表头部；
转码任务完成处理模块，当转码服务器完成一项转码任务后，调用双向链表删除节点模块将该转码服务器从原来任务数的双向链表中删除，并调用插入双向链表头部模块将其插入到任务数减一的双向链表中。
本发明实施例无论是有新转码任务添加，还是有一项转码任务完成，进行服务器调度的时间复杂度均比较低。
本领域的普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序指令相关硬件来完成的，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质可以为ROM、RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分布式视频转码调度方法，其特征在于，当有新转码任务时，
通过任务数最少的链表入口，找到第一台运行任务最少的转码服务器进行新转码任务处理；
判断所述转码服务器所在链表是否有后继转码服务器，如果有后继转码服务器，则把选出的所述转码服务器从原来的双向链表中断开，将链表入口指向其后继服务器节点；
将选出的所述转码服务器插入任务数加1的链表的头部，并将任务数加1的链表入口指向所述转码服务器。
2.如权利要求1所述的分布式视频转码调度方法，其特征在于，所述“通过任务数最少的链表入口，找到第一台运行任务最少的转码服务器进行新转码任务处理”之前还包括：
将运行任务数相同的转码服务器存放在一个双向链表，使用两个长度等于转码服务器总数的数组来描述双向链表，一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的后继服务器节点，另一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的前驱服务器节点；使用一个链表入口表存储各个任务数的双向链表头节点；用一个变量存储当前最少的任务数。
3.如权利要求1所述的分布式视频转码调度方法，其特征在于，所述“判断所述转码服务器所在链表是否有后继转码服务器”还包括：
如果没有后继转码服务器，则将当前最少任务数的链表入口置为空，当前最少的任务数加1；
将选出的所述转码服务器插入任务数加1的链表的头部，并将任务数加1的链表入口指向所述转码服务器。
4.一种分布式视频转码调度方法，其特征在于，当一台转码服务器完成一项转码任务后，
通过查找前驱数组，确定该转码服务器在双向链表中是否有前驱转码服务器节点，如果有，修改其前驱转码服务器节点的后继节点为该服务器的后继节点；
通过查找后继数组，确定该转码服务器在双向链表中是否有后继服务器节点。如果有，修改其后继转码服务器节点的前驱节点为该服务器的前驱节点；
将该转码服务器插入任务数减1的链表的头部，并将任务数减1的链表入口指向该转码服务器。
5.如权利要求4所述的分布式视频转码调度方法，其特征在于，所述“通过查找前驱数组，确定该转码服务器在双向链表中是否有前驱转码服务器节点”之前还包括：
将运行任务数相同的转码服务器存放在一个双向链表，使用两个长度等于转码服务器总数的数组来描述双向链表，一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的后继服务器节点，另一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的前驱服务器节点；使用一个链表入口表存储各个任务数的双向链表头节点；用一个变量存储当前最少的任务数。
6.如权利要求4所述的分布式视频转码调度方法，其特征在于，所述步骤“将该转码服务器插入任务数减1的链表的头部，并将任务数减1的链表入口指向该转码服务器”之后还包括：
判断该转码服务器运行的任务数是否比当前最少的任务数小，如果是，更新当前最少的任务数。
7.一种分布式视频转码调度系统，其特征在于，所述系统包括：
双向链表存储模块、双向链表入口存储模块、最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块、新转码任务处理模块以及转码任务完成处理模块；其中新转码任务处理模块分别与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连，转码任务完成处理模块分别与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连，双向链表入口存储模块分别与与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连，双向链表存储模块分别与最少任务数服务器查找模块、双向链表节点删除模块、插入双向链表头部模块相连；
双向链表存储模块，将正在执行任务数相同的转码服务器存放在一个双向链表；包含两个长度等于转码服务器总数的数组来描述双向链表，一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的后继服务器节点，另一个数组用来指示每一台转码服务器在双向链表中的前驱服务器节点；
双向链表入口存储模块，用于通过一个链表入口表存储各个任务数的双向链表头节点；
最少任务数服务器查找模块，用于通过读取当前最少任务数和双向链表入口存储模块，确定当前运行转码任务数最少的服务器；
双向链表删除节点模块，用于将一台服务器从原来所在的双向链表中删除，并将结果更新到双向链表存储模块和双向链表入口存储模块；
插入双向链表头部模块，用于将一台服务器插入到一个双向链表的头部，并将结果更新到双向链表存储模块和双向链表入口存储模块；
新转码任务处理模块，用于当新的视频转码请求达到时，通过最少任务数服务器查找模块，找到第一台运行任务最少的服务器进行新转码任务处理，然后调用双向链表删除节点模块将该转码服务器从原来的双向链表中删除，接着调用插入双向链表头部模块将其插入到任务数量加一的双向链表头部；
转码任务完成处理模块，当转码服务器完成一项转码任务后，调用双向链表删除节点模块将该转码服务器从原来任务数的双向链表中删除，并调用插入双向链表头部模块将其插入到任务数减一的双向链表中。
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