CN102098270A - 实现流媒体服务器负载均衡的系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种实现流媒体服务器负载均衡的系统和方法，应用在多媒体系统的视频控制领域，本发明的系统包括若干客户端、流媒体服务器，以及若干个编码器，所述流媒体服务器包括：多个数据服务单元以及控制服务单元，编码器根据其ID编号进一步分为若干个编码器组，该些编码器组分别定向至不同的数据服务单元，该些数据服务单元定时将其对应编码器状态上报给控制服务单元，控制服务单元对状态进行检测判断，并控制数据服务器与编码器进行重定向。本发明防止因控制中心服务器与流媒体服务器实际状态不一致，而造成误操作的问题；并且解决了以往外部应用服务器与多个媒体服务器交互的成本问题。

Description

实现流媒体服务器负载均衡的系统及其方法

技术领域

本发明涉及流媒体服务领域，具体涉及到一种主要应用在视频监控领域中实现流媒体负载均衡的系统依据基于该系统实现流媒体服务器负载均衡的实施方法。

背景技术

随着IP网络的发展，基于IP网络的多媒体应用也日渐丰富和成熟。在诸如IP监控，IPTV，IP视频会议等多媒体应用系统中，流媒体服务器成为一个必不可少的组件。

流媒体服务器在多媒体系统中的主要作用就是负责多媒体数据的发布以及对多媒体数据进行分发与转发。以IP监控系统为例，多媒体数据尤其是视频数据的特点就是占用的网络带宽高，对数据传输的实时性要求高。这些特点就对流媒体服务器提出了很高的要求，在进行大规模业务部署时，单台流媒体服务器性能要求很高，需要配置性能高的流媒体服务器来完成整个系统的媒体数据发布、分发以及转发的功能。因此实现流媒体服务器中的多个服务器的负载均衡，对与流媒体系统的性能是至关重要的一项技术。

目前的对流媒体服务器的负载均衡的解决方法主要有两种：其一是通过第三方的负载均衡软件来进行负载均衡：但是这种方法的缺点在于第三方软件往往比较昂贵，不利于企业降低成本，另外这种软件一般都是通用软件，因此其针对性较差，也就不能对具体的多媒体系统产生最佳的负载均衡效果。

另一种是通过向中心业务服务器上报性能信息，中心服务器来做集中管理和负载均衡决策：申请号为02152847.0的中国发明专利公开了一种流媒体服务器集群负载均衡方法，其步骤包括：建立一个流媒体服务器集群，其包括一台集群控制服务器和若干台流媒体服务器；对该流媒体服务器集群建立一个以IRDP协议工作的管理系统，以该台集群控制服务器为服务端和以该等流媒体服务器为客户端，形成服务端/客户端工作模式，由服务端负责把终端用户的请求转发给客户端，并由客户端具体处理终端用户的请求。此系统架构如图1所示本发明解决了数据通信的“瓶颈”问题和提高了负载均衡速度，并降低了集群控制服务器的系统配量要求。

但是该种方法最大的问题就是决策者不是执行者，从而造成集群控制服务器上的信息和流媒体服务器真实状态存在不一致的状况，易造成误操作。并且开销过大。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种实现流媒体服务器负载均衡的系统以及方法，以解决现有技术负载均衡效率低，易造成误操作、同步性差，且成本较高的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下的技术特征：

一种实现流媒体服务器负载均衡的系统，应用在多媒体系统的视频控制领域，其包括若干客户端、流媒体服务器，以及若干个编码器，所述客户端通过网络与所述流媒体服务器建立连接，所述编码器用以将数字音视频信号压缩成流媒体格式，并且实时地将压缩好的流媒体信号上传给流媒体服务器，所述流媒体服务器进一步包括：复数个数据服务单元，用以实现数据流的实时转发；以及至少一控制服务单元，用于对所述数据服务单元以及文件服务单元进行调节控制；所述编码器根据其ID编号进一步分为若干个编码器组，该些编码器组分别定向至不同的数据服务单元，该些数据服务单元定时将其对应编码器状态上报给所述控制服务单元，控制服务单元对该些状态进行检测判断，并控制数据服务器与所述编码器进行重定向。

依据本发明较佳实施例所述的系统，所述流媒体服务器还包括复数个文件服务单元，用以实现数据存储和回放。

依据本发明较佳实施例所述的系统，所述多媒体系统是指视频监控系统。

依据本发明较佳实施例所述的系统，所述多媒体系统为IPTV系统、视频会议系统或统一通信系统其中之一。

依据本发明较佳实施例所述的系统，所述客户端通过无线网络或有线网络与流媒体服务器建立连接。

本发明另提供一种实现流媒体服务器负载均衡的方法，包括以下步骤：

(1)将所有编码器以固定属性进行分组；

(2)编码器与视/音频数据提供端建立连接；

(3)将分组后的编码器组与数据服务单元分别定向；

(4)数据服务单元定时向控制服务单元发送动态信息；

(5)控制服务单元根据数据服务单元发送动态信息判断编码器状态；

(6)控制服务单元控制编码器与数据服务单元重定向。

依据本发明较佳实施例所述的方法，所述步骤(3)与步骤(4)之间还包括：A1：数据服务单元与客户端建立连接，向客户端发送流媒体数据；A2：数据服务单元与文件服务单元建立连接，向文件服务单元发送数据，文件服务单元对该些数据进行存储。

依据本发明较佳实施例所述的方法，所述步骤(5)进一步包括：控制服务单元根绝数据服务单元发送的动态信息判断编码器是否下线或故障，若是则执行步骤(6)；反之，则继续接受数据服务单元发送状态信息。

依据本发明较佳实施例所述的方法，所述步骤(3)与步骤(4)之间还包括：A3：编码器运行，并向数据服务单元传送压缩好的流媒体数据。

依据本发明较佳实施例所述的方法，所述步骤(3)进一步包括，A4：分组后，数据服务单元复制其他数据服务单元与编码器的定向关系。

由于采用了以上的技术特征，使得本发明相比于现有技术，当流媒体服务器中某一数据服务器或者编码器出现故障，下线或者其他原因造成编码器或数据服务器不可用时，控制服务器会重定向该些数据服务器或数据服务单元至其他的编码器，从而保证客户端接受流媒体数据不会产生中断，并且流媒体服务器只接受其本身的指令，对系统进行调度控制，不需要如现有技术通过第三方软件或者集群中设置中心控制服务器承担这一职责，将决策者和执行者作为统一的一体，不仅可提高效率，也可防止因控制中心服务器与流媒体服务器实际状态不一致，而造成误操作的问题；并且数据服务器和文件服务器职责分开，还方便客户端调用已经存储的视频音频文件，实现回放，可以方便取证并且事后作为分析之用。

附图说明

图1为现有技术实现流媒体负载均衡的结构图；

图2为本发明实现流媒体服务器负载均衡的系统架构图；

图3为本发明实现流媒体服务器负载均衡的方法流程图；

图4为本发明数据流向示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明做进一步详细描述。

本发明的核心思想在于，将流媒体服务器进一步划分为控制和转发或存储的各个子单元，将对应子单元与编码器定向，流媒体服务器实时监测编码器以及各子单元状态，当发成错误时，即进行重定向，从而实现流媒体服务器的负载均衡。

请参考图2为本发明的网络架构图，可见，本发明的流媒体服务器负载均衡系统，可以应用在多种多媒体系统中，例如IPTV系统、视频会议系统或统一通信系统，较佳是应用在视频监控领域的视频监控系统，本发明就以一种在视频监控领域的应用作为举例说明，以便于理解，但并非作为限制。本发明的系统包括若干客户端30，至少一流媒体服务器20，以及若干个编码器10。

所述客户端30可以是电脑，智能手机或者是平板电视等等，也可以是指某些硬件上加载的播放软件或者监控视频软件，仅以功能作为整体叙述，其实体在此不加以限制；该些客户端30通过网络与所述流媒体服务器20建立连接，此处所说的网络，可以是无线网络，也可以是有线网络，广域网、局域网，3G网络等等，网络的具体表现形式同样不作为限制的实体。

由于一般的视频监控系统都会在前端安装多个摄像头或者其他的监控设备，该些监控设备捕捉到视频或者音频的信息，所述编码器10就是将前端监控设备捕捉的数字音视频信号压缩成流媒体格式，并且实时地将压缩好的流媒体信号上传给流媒体服务器，再由流媒体服务器20发送给客户端。

所述流媒体服务器20进一步包括：复数个数据服务单元21，用以实现数据流的实时转发，即满足实时监控等类似需求；流媒体服务器20还包括复数个文件服务单元22，用以实现数据存储和回放，即视频数据也可以同时储存在文件服务单元22，以满足事后调用文件服务单元22的文件，以回放或者监控分析等。

以及至少一控制服务单元23，用于对所述数据服务单元21以及文件服务单元22进行调节控制；由于编码器10有多个，所以根据其属性，例如ID编号进一步分为若干个编码器组，该些编码器组分别定向至不同的数据服务单元，例如ID以0-4开头的分为一组，5-9开头分为一组分别定向到不同的数据服务单元。该些数据服务单元定时将其对应编码器状态上报给所述控制服务单元，控制服务单元对该些状态进行检测判断，并控制数据服务器与所述编码器进行重定向。

以下结合流程图，说明依据本发明提供的系统实现视频监控领域的流媒体服务器负载均衡的方法，请参考图3和图4为本发明的基本方法流程图，图4为本发明的一种数据流向架构图，但仅仅作为一种举例说明，图4中实线箭头代表流媒体数据流向，而虚线箭头则表示控制指令数据的流向。

本发明的方法其主要包括以下步骤：

S101：将所有编码器以固定属性进行分组；

较佳实施例以编码器的ID编号开头数字分组，例如0-4分为一个编码器组，5-9开头的编码器则份为另外一个编码器组，这样每个编码器组都包含有多个编码器。当然也可以进一步细化，例如0-1，1-2，2-3......8-9多个分组，不以分组数目作为限定。也可以以编码器的其他属性进行分组，例如型号等等。

S102：编码器与视/音频数据提供端建立连接。

所述的视/音频数据提供端可以是类似摄像头，摄像机，录音机等等，其提供音频或/和视频数据给变编码器。

S103：将分组后的编码器组与数据服务单元分别定向；

流媒体服务器中设置多个数据服务单元，例如分别为数据服务单元A、数据服务单元B、数据服务单元C，等等，可将0-4开头的编码器全部定向至数据服务单元A，4-9开头的编码器则定向到数据服务器B等，当然若分组更多，则可进一步定向到数据服务器C等等，不作为限定。

定向完毕后，每个数据服务单元都复制其他数据服务单元的定位信息，例如定向完毕后，数据服务单元A复制其本身的定向信息到数据服务单元B，之所以进行该步骤，是因为在集群负载均衡技术中，各服务器之间数据同步是至关重要的。

当编码器与各数据服务单元定向完毕以后，编码器运行，并向数据服务单元传送压缩好的流媒体数据，数据服务单元与客户端建立连接，向客户端发送实时的流媒体数据，客户端可在其对应的软件若监控终端实时下载流媒体数据，进行监控。

当然，日常使用中，还经常需要重放过去时间段的流媒体数据，为此数据服务单元还需要与文件服务单元建立连接，向文件服务单元发送数据，文件服务单元对该些数据进行存储。当需要调用该些已存储数据时，控制服务单元即指派相应文件服务单元与客户端建立连接，客户端下载或调用该些数据，进行回放。

S104：数据服务单元定时向控制服务单元发送动态信息；

数据服务单元定时向控制服务单元以发送其对应的编码器的动态信息以及其本身的动态信息，例如设定每5秒向控制服务子单元发送一次，控制服务子单元收到信息就会发出回发响应。

S105：控制服务单元根据数据服务单元发送动态信息判断编码器状态；

控制服务单元根据数据服务单元发送的动态信息判断编码器是否下线或故障，若是则执行步骤S106；反之，则继续接受数据服务单元发送状态信息，并回发响应。

S106：控制服务单元控制编码器与数据服务单元重定向。

当步骤S105中判断根据数据服务单元A发送的信息，发现其对应的ID开头为0～4的编码器全部或者部分下线，无法完成正常数据压缩功能，并且不能向数据服务单元A提供足够的数据流时，即进行重定向，由定向到数据服务单元B的编码器中分出部分定向到数据服务单元A中，假设数据服务单元A对应的编码器有4个，数据服务单元B也对应四个，当数据服务单元A对应的编码器有两个下线，则数据服务单元B其对应的ID以5～9开头的编码器中分出1个定向到数据服务单元A，自此则可以保证，数据服务单元A有足够的流媒体数据源。重定向后，数据服务单元A和数据服务单元B重现复制彼此的编码器定向信息。当然，只是举例，具体编码器数目，或定向信息可由控制服务单元根据实际需求，已经编码器性能等，进行计算出最佳的路径和定向方式，在此不作为限制。

综上所述，依照本发明实线流媒体服务器负载均衡的系统和方法，当流媒体服务器中某一数据服务器或者编码器出现故障，下线或者其他原因造成编码器或数据服务器不可用时，控制服务器会重定向该些数据服务器或数据服务单元至其他的编码器，从而保证客户端接受流媒体数据不会产生中断，并且流媒体服务器只接受其本身的指令，对系统进行调度控制，不需要如现有技术通过第三方软件或者集群中设置中心控制服务器承担这一职责，将决策者和执行者作为统一的一体，不仅可提高效率，也可防止因控制中心服务器与流媒体服务器实际状态不一致，而造成误操作的问题；并且数据服务器和文件服务器职责分开，还方便客户端调用已经存储的视频音频文件，实现回放，可以方便取证并且事后作为分析之用。

以上公开的仅仅是本发明的较佳实施例，但并非用来最为限制，任何熟习本领域的技术人员，在不违背本发明实质精神的范围内，所做的均等变化，均应落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种实现流媒体服务器负载均衡的系统，应用在多媒体系统的视频控制领域，其包括若干客户端、流媒体服务器，以及若干个编码器，所述客户端通过网络与所述流媒体服务器建立连接，所述编码器用以将数字音视频信号压缩成流媒体格式，并且实时地将压缩好的流媒体信号上传给流媒体服务器，其特征在于，所述流媒体服务器进一步包括：

复数个数据服务单元，用以实现数据流的实时转发；以及

至少一控制服务单元，用于对流媒体服务器内部动作进行调节控制；

所述编码器进一步分为若干个编码器组，该些编码器组分别定向至不同的数据服务单元，该些数据服务单元定时将其对应编码器状态上报给所述控制服务单元，控制服务单元对该些状态进行检测判断，并控制数据服务器与所述编码器进行重定向。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流媒体服务器还包括复数个文件服务单元，用以实现数据存储和回放。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多媒体系统是指视频监控系统。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多媒体系统为IPTV系统、视频会议系统或统一通信系统其中之一。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述客户端通过无线网络或有线网络与流媒体服务器建立连接。

6.一种实现流媒体服务器负载均衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将所有编码器以固定属性进行分组；

(2)编码器与视/音频数据提供端建立连接；

(3)分组后的编码器组与数据服务单元分别定向；

(4)数据服务单元定时向控制服务单元发送动态信息；

(5)控制服务单元根据数据服务单元发送动态信息判断编码器状态；

(6)控制服务单元控制编码器与数据服务单元重定向。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)与步骤(4)之间还包括：

A1：数据服务单元与客户端建立连接，向客户端发送流媒体数据；

A2：数据服务单元与文件服务单元建立连接，向文件服务单元发送数据，文件服务单元对该些数据进行存储。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)进一步包括：

控制服务单元根绝数据服务单元发送的动态信息判断编码器是否下线或故障，若是则执行步骤(6)；反之，则继续接受数据服务单元发送状态信息。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)与步骤(4)之间还包括：

A3：编码器运行，并向数据服务单元传送压缩好的流媒体数据。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)进一步包括，

A4：分组后，数据服务单元复制其他数据服务单元与编码器的定向关系。

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