CN102231749B - 一种利用cdn网络传输直播流的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种利用CDN网络传输直播流的系统和方法，将多个CDN节点组织为内部CDN节点和边界CDN节点，终端播放器、边界CDN节点、内部CDN节点、以及直播源服务器形成以直播源中的web服务器为树根的树形结构。用户端的播放器播放视频数据时，上述树形结构中的节点逐级向上请求。如此，能够达到可扩展性优良的技术效果，即可随意扩展CDN节点，同时也可随着用户访问的并发量开启和停用CDN节点。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用CDN网络传输直播流的系统和方法，属于流媒体、视频点播、IPTV等多个交叉技术领域。
背景技术
随着宽带网络的迅速发展和数字视频压缩技术的进步，在IP 网络上传输丰富多彩的影视节目成为可能，使网络用户通过电脑便能收看到丰富的电视直播,电视用户通过机顶盒(STB) 便能收看交互电视。而CDN 在IPTV、P2P等技术上已经有了初步应用，C D N 的英文全称是C o n t e n t Delivery Network，即内容传送网络，CDN是建立在现有IP网络基础结构之上的一种增值网络。是在应用层部署的一层网络架构。然而现有的流媒体直播系统技术中存在数据分发效率低，可扩展性、可管理性较差的缺陷。因此需要一种更加完善的系统来克服上述缺陷。
发明内容
本发明致力于提供一种扩展灵活、方便管理的，利用CDN网络传输直播流的系统，也属于对现有流媒体直播系统架构的一种改进。
所述系统包括一流媒体服务器、一直播源服务器；以及多个CDN节点，所述CDN节点为CDN服务器，以及多个播放终端；所述多个CDN节点被组织为内部CDN节点和边界CDN节点，所述内部CDN节点连接所述直播源与边界CDN节点，所述直播源作为所述所有内部CDN节点的根节点；而与内部CDN节点连接的边界CDN节点作为该内部CDN节点的子节点；所述边界CDN节点连接所述内部CDN节点与所述播放终端，所述边界CDN节点不直接访问直播源服务器；与边界CDN节点连接的内部CDN节点作为该边界CDN节点的父节点；所述播放终端仅连接到所述边界CDN节点，作为与其连接的边界CDN节点的叶节点；每一CDN节点在其本地配置文件中至少指明其父CDN节点的地址。
上述系统中，流媒体服务器与所述直播源服务器连接，所述直播源服务器进一步包括切片服务器与Web服务器；所述流媒体服务器通过RTMP协议将视频流传入直播源服务器中的切片服务器。所述切片服务器将视频流转换为多个视频切片，并存储在直播源中的web服务器上，所述切片的播放时长为8-15秒，所述Web服务器上存放总计时长不超过两分钟的视频文件，过期文件将被删除。
更进一步，上述web服务器上生成并维护描述文件，所述描述文件用于记录当前web服务器上的所有有效视频数据，该描述文件为一列表结构，内容包括每一有效视频数据的文件块编号、起始偏移、结束偏移；所述描述文件的内容可以动态更新，列表头部元素不断被去除，并且不断在列表尾部新增元素，表示切片服务器新生成的单位大小的视频文件。
同时，本发明也提出一种利用CDN网络传输直播流的方法，所述方法可以基于前述CDN网络来实现；该方法包括以下步骤：
步骤一、用户端的播放器向其连接的边界CDN节点，也就是该播放器的父CDN节点，发出视频数据请求；所述边界CDN节点判断该CDN节点是否存在播放器请求的视频数据；若存在则将该视频数据发送至播放器；若不存在则继续步骤二；
步骤二、所述边界CDN节点向与其连接的内部CDN节点，也就是其父CDN节点，发出视频数据请求，所述内部CDN节点判断该CDN节点是否存在播放器请求的视频数据；若存在则将该数据发送至所述边界CDN节点，所述边界CDN节点再将该视频数据发送至所述播放器；若不存在则继续步骤三；
步骤三、所述内部CDN节点向直播源服务器发出视频数据请求，所述直播源播放器查找该视频数据，并将该视频数据发送至所述内部CDN节点，所述CDN节点再将该视频数据发送至所述边界CDN节点，所述边界CDN节点再将该视频数据发送至所述播放器。
所述播放器与边界CDN节点、边界CDN与内部CDN节点、内部CDN节点与直播源服务器之间的通信采用HTTP协议。
根据另一个更全面展示的实施方式，在所述步骤一之前，所述流媒体服务器通过RTMP协议将视频流传入直播源的切片服务器；所述切片服务器将视频流转换为多个视频切片，并存储在直播源中的web服务器上，所述切片的播放时长为8-15秒，所述Web服务器上存放总计时长不超过两分钟的视频文件，过期文件将被删除。
更进一步，上述web服务器上生成并维护描述文件，所述描述文件用于记录当前web服务器上的所有有效视频数据，该描述文件为一列表结构，内容包括每一有效视频数据的文件块编号、起始偏移、结束偏移；所述描述文件的内容可以动态更新，列表头部元素不断被去除，并且不断在列表尾部新增元素，表示切片服务器新生成的单位大小的视频文件。
根据另一个更优选的实施方式，在所述步骤二中，所述边界CDN节点向与其连接的内部CDN节点发出视频数据请求之前，进一步包括：步骤a1，所述边界CDN节点向与其连接的内部CDN节点请求发送所述描述文件；步骤a2，如果所述内部CDN节点上存在所述描述文件，则将该描述文件发送至所述边界CDN节点。在所述步骤三中，所述内部CDN节点向直播源服务器发出视频数据请求之前，进一步包括：步骤b1，所述内部CDN节点向直播源服务器请求发送所述描述文件；步骤b2，所述直播源服务器将该描述文件发送至所述内部CDN节点。
附图说明
图1是本发明提供的利用CDN网络传输直播流的系统结构图；
图2是本发明提供的利用CDN网络传输直播流的方法的时序图。
具体实施方式
为了更好地阐述本发明的宗旨，以下结合具体实施方式来更详细地说明本发明提供的技术方案。
参见附图1，附图1是本发明提供的利用CDN网络传输直播流的系统结构图。图1所示的系统包括一流媒体服务器、一直播源服务器；以及多个CDN节点，所述CDN节点为CDN服务器，以及多个播放终端；所述多个CDN节点被组织为内部CDN节点和边界CDN节点，所述内部CDN节点连接所述直播源与边界CDN节点；而与内部CDN节点连接的边界CDN节点作为该内部CDN节点的子节点；所述边界CDN节点连接所述内部CDN节点与所述播放终端，所述边界CDN节点不直接访问直播源服务器；与边界CDN节点连接的内部CDN节点作为该边界CDN节点的父节点；所述播放终端仅连接到所述边界CDN节点，作为与其连接的边界CDN节点的叶节点；如此，所有CDN节点组织成树状结构，每一台CDN设备在其本地配置文件中指明其父CDN节点的地址，整棵树的根节点即为直播源中的web服务器。
流媒体服务器与直播源服务器连接，直播源服务器进一步包括切片服务器与Web服务器；流媒体服务器通过RTMP协议将视频流传入直播源服务器中的切片服务器。所述切片服务器将视频流转换为多个视频切片，并存储在直播源中的web服务器上，所述切片的播放时长为8-15秒，所述Web服务器上存放总计时长不超过两分钟的视频文件，过期文件将被删除。
所述web服务器上生成并维护描述文件，所述描述文件用于记录当前web服务器上的所有有效视频数据，该描述文件为一列表结构，内容包括每一有效视频数据的文件块编号、起始偏移、结束偏移；所述描述文件的内容可以动态更新，列表头部元素不断被去除，并且不断在列表尾部新增元素，表示切片服务器新生成的单位大小的视频文件。
图1所示的CDN系统整体工作流程描述如下，可进一步参照图2所示出的时序来更清楚地理解本发明：
流媒体服务器通过RTMP协议将视频流传入直播源的切片服务器；
切片服务器将视频流转换为一个个的每单位大小的视频文件，并存储在直播源中的web服务器上，每单位大小的视频文件播放时长为10秒。同时在web服务器上生成并维护DESC.xml文件，该文件内容为如下元素组成的列表：
<文件块编号、起始偏移、结束偏移>
DESC.xml文件描述了当前web服务器上的所有有效视频数据。web服务器上最多存放总计时长为两分钟的视频文件，过期文件将被删除，因此DESC.xml的内容也是动态变化的，列表头部元素不断被去除，并且不断在列表尾部新增元素，表示切片服务器新生成的单位大小的视频文件；
当第一个用户启动播放器1观看直播节目时，通过DNS解析，播放器1访问到边界CDN节点A，此时CDN节点A中未存有任何数据，它要向上游的父CDN节点C请求当前的DESC.xml，CDN节点C此时也未存有任何数据，它再向其父节点索要DESC.xml……，直到访问到存放着DESC.xml的直播源web服务器。
在图1中，为方便起见，设CDN节点C的上游便是直播源。直播源web服务器将当前DESC.xml文件发至CDN节点C，CDN节点C将该DESC.xml在本地缓存，再将它分发至CDN节点A；
CDN节点A获得DESC.xml后，读取其内容，接着向CDN节点C索取第一个文件块，CDN节点C因为还未存有该文件块所以继续向直播源web服务器索取，取到后在本地缓存该文件块，然后将其分发至CDN节点A。CDN节点A也将该文件块在本地缓存，然后继续向CDN节点C索取第二个文件块……与此同时CDN节点A还需要将缓存的第一个文件块作为对播放器1的HTTP响应发送给播放器1，利用已经与播放器1建立的HTTP长连接，将第一个文件块封装在HTTP响应报文里，发送至播放器1。后续当CDN节点A收到第二个、第三个……文件块时，也会利用这个HTTP长连接来发送给播放器1。
CDN节点A获取到所有当前DESC.xml描述的文件块后，会再去索取新的DESC.xml，根据新的DESC.xml去索取新的文件块。
此时假设第二个用户启动播放器2观看直播节目，DNS解析将它的HTTP请求映射到CDN节点A，因为此时CDN节点A已经缓存了视频文件块，所以CDN节点A可以直接将一个个的文件块通过HTTP长连接传给播放器2。
此时假设第三个用户启动播放器3观看直播节目，DNS解析将它的HTTP请求映射到CDN节点B，CDN节点B此时未存有任何数据，它先向上游的CDN节点C索取DESC.xml，CDN节点C将缓存的DESC.xml分发至CDN节点B，CDN节点B根据DESC.xml的内容再向CDN节点C索取一个个的文件块，CDN节点C将缓存的文件块分发至CDN节点B，CDN节点B利用已经与播放器3建立的HTTP长连接将文件块一个个发送至播放器3。
通过以上描述可以看出，本发明提供的技术方案引入了本发明采用以下思路：边界CDN节点其向内部CDN节点索取数据并在本地缓存，利用已有的HTTP长连接，将从内部CDN节点获取到的文件块一个个传送至用户播放器。在用户看来，对端（它不知道面对的是CDN还是直接面对直播源服务器）传送的是不间断的视频流。作为代理+缓存服务器的所有内部CDN节点转发下游CDN节点的HTTP请求至上游CDN节点；收到上游CDN节点的HTTP响应后，先将HTTP报文中的实体数据在本地缓存，再将该HTTP响应转发至下游CDN节点。其能够达到可扩展性优良的技术效果，即可随意扩展CDN节点，同时也可随着用户访问的并发量开启和停用CDN节点。
本发明所述的方法和系统并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
Claims (7)
1.一种利用CDN网络传输直播流的系统，包括一流媒体服务器、一直播源服务器；以及多个CDN节点，所述CDN节点为CDN服务器，以及多个播放终端；其特征在于：
所述多个CDN节点被组织为内部CDN节点和边界CDN节点，所述内部CDN节点连接所述直播源服务器与边界CDN节点，所述直播源服务器作为所述所有内部CDN节点的根节点；而与内部CDN节点连接的边界CDN节点作为该内部CDN节点的子节点；
所述边界CDN节点连接所述内部CDN节点与所述播放终端，所述边界CDN节点不直接访问直播源服务器；与边界CDN节点连接的内部CDN节点作为该边界CDN节点的父节点；
所述播放终端仅连接到所述边界CDN节点，作为与其连接的边界CDN节点的叶节点；
每一CDN节点在其本地配置文件中至少指明其父CDN节点的地址；
所述直播源服务器进一步包括切片服务器与Web服务器；所述web服务器上生成并维护描述文件，所述描述文件用于记录当前web服务器上的所有有效视频数据，该描述文件为一列表结构，内容包括每一有效视频数据的文件块编号、起始偏移、结束偏移；所述描述文件的内容可以动态更新，列表头部元素不断被去除，并且不断在列表尾部新增元素，表示切片服务器新生成的单位大小的视频文件。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述流媒体服务器与所述直播源服务器连接，所述流媒体服务器通过RTMP协议将视频流传入直播源服务器中的切片服务器。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：
所述切片服务器将视频流转换为多个视频切片，并存储在直播源服务器中的web服务器上，所述切片的播放时长为8-15秒，所述Web服务器上存放总计时长不超过两分钟的视频文件，过期文件将被删除。
4.一种利用CDN网络传输直播流的方法，所述CDN网络包括多个CDN节点，所述多个CDN节点被组织为内部CDN节点和边界CDN节点，所述内部CDN节点连接所述直播源服务器与边界CDN节点；所述边界CDN节点连接所述内部CDN节点与所述播放终端；其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、用户端的播放器向其连接的边界CDN节点，也就是该播放器的父CDN节点，发出视频数据请求；所述边界CDN节点判断该CDN节点是否存在播放器请求的视频数据；若存在则将该视频数据发送至播放器；若不存在则继续步骤二；
步骤二、所述边界CDN节点向与其连接的内部CDN节点，也就是其父CDN节点，发出视频数据请求，所述内部CDN节点判断该CDN节点是否存在播放器请求的视频数据；若存在则将该数据发送至所述边界CDN节点，所述边界CDN节点再将该视频数据发送至所述播放器；若不存在则继续步骤三；
步骤三、所述内部CDN节点向直播源服务器发出视频数据请求，所述直播源服务器查找该视频数据，并将该视频数据发送至所述内部CDN节点，所述CDN节点再将该视频数据发送至所述边界CDN节点，所述边界CDN节点再将该视频数据发送至所述播放器；
所述直播源服务器进一步包括切片服务器与Web服务器；所述web服务器上生成并维护描述文件，所述描述文件用于记录当前web服务器上的所有有效视频数据，该描述文件为一列表结构，内容包括每一有效视频数据的文件块编号、起始偏移、结束偏移；所述描述文件的内容可以动态更新，列表头部元素不断被去除，并且不断在列表尾部新增元素，表示切片服务器新生成的单位大小的视频文件。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤一之前，所述流媒体服务器通过RTMP协议将视频流传入直播源服务器的切片服务器；所述切片服务器将视频流转换为多个视频切片，并存储在直播源服务器中的web服务器上，所述切片的播放时长为8-15秒，所述Web服务器上存放总计时长不超过两分钟的视频文件，过期文件将被删除。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述播放器与边界CDN节点、边界CDN与内部CDN节点、内部CDN节点与直播源服务器之间的通信采用HTTP协议。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述边界CDN节点向与其连接的内部CDN节点发出视频数据请求之前，进一步包括：
步骤a1，所述边界CDN节点向与其连接的内部CDN节点请求发送所述描述文件；
步骤a2，如果所述内部CDN节点上存在所述描述文件，则将该描述文件发送至所述边界CDN节点。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述内部CDN节点向直播源服务器发出视频数据请求之前，进一步包括：
步骤b1，所述内部CDN节点向直播源服务器请求发送所述描述文件；
步骤b2，所述直播源服务器将该描述文件发送至所述内部CDN节点。
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