CN102740165B - 对等流媒体直播系统及其中的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了对等流媒体直播系统及其中的数据传输方法，系统包括：数据源服务器、索引服务器与分布在N个水平层级中的多个客户端节点，每一个或多个水平层级部署有一个或多个数据补偿服务器；第1层中的客户端节点从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并提供给第2层中的一个或多个客户端节点，第k层中的客户端节点从第k-1层中的客户端节点获取内容数据并提供给第k+1层中的一个或多个客户端节点，第N层中的客户端节点从第N-1层中的客户端节点获取内容数据；客户端节点无法从数据源服务器或上一层客户端节点获取内容数据时，从相应数据补偿服务器获取。本发明可以快速定位节点所需数据的来源节点，避免网络拥塞，提高网络的稳定性。

Description

对等流媒体直播系统及其中的数据传输方法

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种对等流媒体直播系统及其中的数据传输方法。

背景技术

在对等(Peer-to-Peer，以下简称：P2P)流媒体直播系统中，利用P2P技术，将视频与音频数据通过流式传输的方式，实时的传送到P2P流媒体网络中的每一个节点中，使这些节点可以做到实时播放流媒体节目的效果。现有技术中，传统的P2P流媒体网络结构大多采用全对等的网状拓扑结构，即类似于比特洪流协议(Bit Torrent，以下简称：简称BT)的网络结构，或者基于集中式树型的拓扑结构。

在实现本发明的过程中，发明人发现在现有技术的P2P流媒体网络中传输流媒体节目的内容数据时，至少存在以下问题：

在网状拓扑结构的P2P流媒体网络中传输流媒体节目的内容数据时，网络中的节点需要针对每一段数据进行搜索查询，无法快速的定位节点所需数据的来源节点，操作与等待时间较长；并且，由于直播系统中的数据永远是滚动的，所以最新的数据永远会出现在数据源服务器以及某几个特定节点上。因此会经常发生大量节点涌到数据源服务器与这几个特定节点中试图获取最新数据的情况，从而造成数据源服务器与这几个特定节点负荷过大而导致网络拥塞，影响流媒体业务的正常运行；

而集中式树型的拓扑结构过于精巧，需要耗费大量的资源来保证该集中式树型的拓扑结构的稳定性，一旦某一个靠近根的节点失效，可能带来连锁反应，导致大量的节点在一定时间内出现不稳定现象甚至失效。随着网络规模的增加，基于集中式树型的拓扑结构的P2P流媒体网络中节点失效的可能性也逐渐加大，到达一定程度时，会使整个P2P流媒体网络处于非常不稳定的状态，导致大部分节点都无法及时获得足够的流媒体节目的内容数据以保证流媒体节目的流畅播放。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是：提供一种对等流媒体直播系统及其中的数据传输方法，以快速定位节点所需数据的来源节点，避免提供最新数据的数据源服务器与特定节点负荷过大而导致网络拥塞，并且提高网络的稳定性与健壮性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的一种对等流媒体直播系统，包括数据源服务器、索引服务器与多个客户端节点，多个客户端节点分布在N个水平层级中，N个水平层级中的每一个水平层级或多个水平层级部署有一个或多个数据补偿服务器，所述数据补偿服务器与所述数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据，N为大于1的整数；N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别从所述数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并向第2层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第k层中的客户端节点分别从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据并向第k+1层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第N层中的客户端节点分别从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据，k取值分别为大于1且小于N的整数；第1层中的客户端节点无法从所述数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，或者第k层中的客户端节点无法从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，或者第N层中的客户端节点无法从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。

本发明实施例提供的一种对等流媒体直播系统中的数据传输方法，所述对等流媒体直播系统包括数据源服务器、索引服务器与多个客户端节点，多个客户端节点分布在N个水平层级中，N个水平层级中的每一个水平层级或多个水平层级部署有一个或多个数据补偿服务器，所述数据补偿服务器与所述数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据，N为大于1的整数；所述方法包括：

N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别从所述数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并向第2层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第1层中的客户端节点无法从所述数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据；

第k层中的客户端节点分别从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据并向第k+1层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第k层中的客户端节点无法从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据，k取值分别为大于1且小于N的整数；

第N层中的客户端节点分别从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据，第N层中的客户端节点无法从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。

基于本发明上述实施例提供的P2P流媒体直播系统及其中的数据传输方法，采用水平层级传输方案，将多个客户端节点分布在N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并向第2层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第k层中的客户端节点分别从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据并向第k+1层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第N层中的客户端节点分别从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据，优化了层级单向数据传输模型，使得内容数据仅在相邻的水平层级间单向流动。不会跨层流动，也不会在同一层内扰动，最大程度上减少了数据无序流动所带来的延时和冗余，可以快速定位每个节点所需数据的来源节点，与现有技术采用的网状拓扑结构相比，避免了大量节点涌到提供最新数据的数据源服务器与特定节点获取最新数据从而导致数据源服务器与特定节点负荷过大而导致网络拥塞；与现有技术基于集中式树型的拓扑结构相比，避免了根节点失效带来的连锁反应，提高了网络的稳定性与健壮性，保证了流媒体业务的正常运行与流媒体节目的流畅播放。

另外，本发明实施例采用了垂直数据补充方案，在每一个水平层级或多个水平层级部署一个或多个数据补偿服务器，数据补偿服务器与数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据，当客户端节点无法从数据源服务器或上一层客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从索引服务器查询所在水平层级部署的数据补偿服务器地址，从相应的数据补偿服务器获取相应内容数据，充分保证了数据可以在各层间无误传输和扩散。

本发明实施例将水平层级传输方案与垂直数据补充方案相结合，大幅度提高了P2P流媒体直播系统的工作效率与稳定性，具有延时小、效率高、稳定性强、共享率高等优点，同时大大加强了P2P网络对大码流直播的适应性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示，为本发明水平层级传输方案的一个结构示意图；

图2为本发明P2P流媒体直播系统一个实施例的结构示意图；

图3为本发明P2P流媒体直播系统另一个实施例的结构示意图；

图4为本发明P2P流媒体直播系统中的数据传输方法一个实施例的流程图；

图5为本发明P2P流媒体直播系统中的数据传输方法另一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在P2P流媒体直播系统中，数据总是在不断的滚动更新。而且直播系统，也要求数据能在最短的时间内到达网络中的每一个节点，尽量缩短数据时延，否则，直播系统将失去意义。为了实现该目的，本发明实施例采用了水平层级传输方案，如图1所示，为本发明水平层级传输方案的一个结构示意图，以确保数据在网络中不同节点间传递时，减少路径的冗余。而节点在需要获取新的数据时，也减少针对每一段数据搜索查询操作，以尽可能的减少不必要的操作和等待。

图2为本发明P2P流媒体直播系统一个实施例的结构示意图。如图2所示，该实施例的P2P流媒体直播系统包括数据源服务器、索引服务器与多个客户端节点。其中，数据源服务器主要用于向水平层级中第1层的客户端节点提供流媒体节目的内容数据，是整个P2P流媒体直播系统在主要数据提供者，可以认为数据源服务器分布于水平层级的第0层中。

其中，多个客户端节点分布在N个水平层级中，每个客户端节点在某一时刻仅会处于一个特定的水平层级中。N个水平层级中的每一个水平层级或多个水平层级部署有一个或多个数据补偿服务器，即：数据补偿服务器可能会跨层部署，同一个服务器，可能会同时处于多个水平层级中，也可能每一个水平层级部署一个或多个数据补偿服务器，数据补偿服务器与数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据。其中，N为大于1的整数。数据补偿服务器主要用于以垂直的方式向各水平层级中的客户端节点提供客户端节点缺失或者遗漏的内容数据，以保证数据在P2P流媒体直播系统中无误、有效的继续扩散，可以认为数据补偿服务器是P2P流媒体直播系统中次要的数据提供者。

N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并向第2层中的一个或多个客户端节点，例如：2个客户端节点，提供该流媒体节目的内容数据，第k层中的客户端节点分别从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据并向第k+1层中的一个或多个客户端节点，例如：2个客户端节点，提供该流媒体节目的内容数据，第N层中的客户端节点分别从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据，其中，k取值分别为大于1且小于N的整数。其中，每一层的序号记为该层所在的水平层级序号。

作为本发明的一个具体实施例，某一层客户端节点初次向上一层中的客户端节点获取内容数据后，上一层中的客户端节点获知从其获取内容数据的该某一层客户端节点的地址信息，之后，该上一层中的客户端节点可以定时主动的向该某一层中的客户端节点告知其拥有的最新内容数据，以便该某一层中的客户端节点获取。其中的上一层，是指水平层级序号小1的一层。在本发明后续实施例中，下一层即是指水平层级序号大1的一层。

第1层中的客户端节点无法从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，或者第k层中的客户端节点无法从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，或者第N层中的客户端节点无法从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。数据索引服务器中可以预先存储各数据源服务器与数据补偿服务器的地址信息。

例如，在播放流媒体直播节目时，每个内容数据段都有严格的时间要求，假设正在播放缓存的流媒体节目的内容数据的时间标记为T+0，则客户端节点应该尽早获得时间标记为T+1，T+2，....，T+n时间段的数据，否则直播节目就会中断或丢失内容，客户端节点如果发现T+1与T+3时间段内的内容数据都获取到了，T+2时间段内的内容数据还没收到，则认为无法获取时间标记为T+2的时间段内的内容数据，则转向数据补偿服务器获取时间标记为T+2的时间段内的内容数据。

本发明上述实施例提供的P2P流媒体直播系统，采用水平层级传输方案，将多个客户端节点分布在N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并向第2层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第k层中的客户端节点分别从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据并向第k+1层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第N层中的客户端节点分别从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据，优化了层级单向数据传输模型，使得内容数据仅在相邻的水平层级间单向流动。不会跨层流动，也不会在同一层内扰动，最大程度上减少了数据无序流动所带来的延时和冗余，可以快速定位每个节点所需数据的来源节点，避免了大量节点涌到提供最新数据的数据源服务器与特定节点获取最新数据从而导致数据源服务器与特定节点负荷过大而导致网络拥塞；避免了根节点失效带来的连锁反应，提高了网络的稳定性，保证了流媒体业务的正常运行与流媒体节目的流畅播放。

另外，在本发明上述实施例中，除了第1层中的客户端节点直接从数据源服务器获取内容数据外，其它水平层级的客户端节点都是从上一层级的客户端节点获取的。由于普通的客户端负载能力、在线时间、网络状态等都动态变化，为了避免由于普通客户端节点的不稳定性而影响下一层客户端节点及时获取内容数据，本发明实施例避开了传统P2P网络通常采取的加大数据冗余查询的方案，采用了垂直数据补充方案，在每一个水平层级或多个水平层级部署一个或多个数据补偿服务器，数据补偿服务器与数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据，当客户端节点无法从数据源服务器或上一层客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从索引服务器查询所在水平层级部署的数据补偿服务器地址，从相应的数据补偿服务器获取相应内容数据，充分保证了数据可以在各层间无误传输和扩散。

本发明实施例将水平层级传输方案与垂直数据补充方案相结合，大幅度提高了P2P流媒体直播系统的工作效率与稳定性，具有延时小、效率高、稳定性强、共享率高等优点，同时大大加强了P2P网络对大码流直播的适应性。

图3为本发明P2P流媒体直播系统另一个实施例的结构示意图。与图2所示的实施例相比，该实施例P2P流媒体直播系统中，还包括数据推送服务器，用于通过网络层或应用层组播的方式，向该P2P流媒体直播系统中的各数据源服务器与数据补偿服务器提供流媒体节目的内容数据，从而保证了数据补偿服务器与数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据。数据推送服务器不直接向水平层级中的客户端节点提供数据。

图1至图3中，A表示数据源服务器，索引服务器未示出，索引服务器与每一个客户端节点通信连接，B表示客户端节点，C表示数据补偿服务器，D表示数据推送服务器。

数据推送服务器依据预设方式，例如：时间段，通过网络层或应用层组播的方式分块传输给各数据源服务器与数据补偿服务器，分块的方式预先确定，以保证P2P流媒体直播系统中各数据源服务器与数据补偿服务器采用同样的分块方式与传输方式传输内容数据。

另外，若不采用数据推送服务器，也可以通过数据源服务器主动实时向数据补偿服务器推送数据的方式，或者数据补偿服务器主动实时从数据源服务器获取数据的方式，来实现数据补偿服务器与数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据。

作为本发明的一个实施例，在本发明上述图2或图3所示的实施例中，索引服务器还用于在客户端节点登录时。为该登录客户端节点分配所属的水平层级、分配为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点，并通知该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息，以及记录该登录客户端节点的索引信息，该索引信息包括该登录客户端节点信息以及为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息。其中，登录客户端节点信息具体可以包括登录客户端节点的地址信息与的水平层级信息。另外，索引服务器还可以定期，或者根据特定触发条件，例如：有客户端节点退出登录时，动态调整每个客户端节点所属的水平层级、为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点并更新登录客户端节点的索引信息，以及通知登录客户端节点重新分配的提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息。每一个水平层级所能容纳的最大客户端节点数，具体可以由上一层客户端节点的总上传能力与视频流码率确定。

具体地，索引服务器可以为每个登录客户端节点分配两个提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点。这样，若登录客户端节点属于第1层，无法从分配的第1个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，可以从分配的第2个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据，无法从分配的第2个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，便从第1层部署的数据补偿服务器获取流媒体节目的内容数据。若登录客户端节点属于第2层至第N层，无法从分配的上一个水平层级中第1个客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，可以从分配的上一个水平层级中第2个客户端节点获取流媒体节目的内容数据，无法从分配的第2个客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，便从登录客户端节点所属层部署的数据补偿服务器获取流媒体节目的内容数据。

进一步地，索引服务器还可用于监测各数据补偿服务器的工作负载，以便管理员根据数据补偿服务器的工作负载，调整数据补偿服务器的部署，例如：在某一个水平层级数据补偿服务器的工作负载大于预设阈值时，增加该水平层级数据补偿服务器的数量，在多个水平层级数据补偿服务器的工作负载小于特定阈值时，减少该水平层级数据补偿服务器的数量，或者在这多个水平层级部署一个数据补偿服务器；或者，索引服务器根据数据补偿服务器的工作负载，调整客户端节点所属的水平层级，使各数据补偿服务器的工作负载趋于均衡，以进一步保证P2P流媒体直播系统的工作稳定性。每台数据补偿服务器的实际工作负载，反映了P2P网络中各节点的总体稳定性与丢包率，根据数据补偿服务器的工作负载调整数据补偿服务器的部署，可以有效提高P2P网络的稳定性，减少丢包率，从而提高业务质量。

作为本发明的另一个实施例，在本发明上述各实施例的P2P流媒体直播系统中，还可以包括局域网，为了充分利用局域网内充足的带宽资源以及节约相对紧张的出口带宽，该局域网中的节点采用网状拓扑结构部署，节点之间尽可能的两两通信连接，预先选择局域网中一个或多个节点作为关键节点，成为属于N个水平层级的某一个水平层级的客户端节点，该关键节点除了具由客户端节点的功能外，还用于向局域网中的非关键节点提供流媒体节目的内容数据，局域网中的非关键节点之间相互交换流媒体节目的内容数据，将从关键节点获取到的内容数据扩散到同一局域网内的所有节点中。局域网中的节点分为关键节点与非关键节点的标准是该节点是否属于N个水平层级的某一个水平层级，属于N个水平层级的某一个水平层级的节点即为关键节点，反之为非关键节点。关键节点与非关键节点的划分由索引服务器预先确定定，并可能会动态调整。其中，局域网中关键节点所在的层级序号也称为局域网所处的水平层级序号。

除了向局域网中的非关键节点提供内容数据外，局域网中关键节点属于第N层时，该关键节点会向分配的第N-1层中的客户端节点获取内容数据，不会向自己的下一层节点提供内容数据；局域网中关键节点属于第k层时，该关键节点会向分配的第k-1层中的客户端节点获取内容数据并向下一层节点提供内容数据。

另外，在本发明实施例的P2P流媒体直播系统中，如果数据源服务器数量较多，或者跨网络部署，可以实现分发系统的级联，即按照水平层级结构分层部署数据源服务器，每层数据源服务器只为所在水平层级的客户端节点或者本网络中所在水平层级的客户端节点提供内容数据。

图4为本发明P2P流媒体直播系统中的数据传输方法一个实施例的流程图。该实施例中的P2P流媒体直播系统具体为本发明上述各实施例提供的P2P流媒体直播系统，其包括数据源服务器、索引服务器与多个客户端节点。其中的多个客户端节点分布在N个水平层级中，N个水平层级中的每一个水平层级或多个水平层级部署有一个或多个数据补偿服务器，数据补偿服务器与数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据，其中，N为大于1的整数。如图4所示，该实施例P2P流媒体直播系统中的数据传输方法包括以下流程：

步骤101，N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并向第2层中的一个或多个客户端节点，例如：2个客户端节点，提供该流媒体节目的内容数据。第1层中的客户端节点无法从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，从数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。

步骤102，第k层中的客户端节点分别从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据并向第k+1层中的一个或多个客户端节点，例如：2个客户端节点，提供该流媒体节目的内容数据。第k层中的客户端节点无法从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。其中，k取值遍历大于1且小于N的整数。

步骤103，第N层中的客户端节点分别从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据。第N层中的客户端节点无法从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。

本发明上述实施例提供的P2P流媒体直播系统中的数据传输方法，采用水平层级传输方案，将多个客户端节点分布在N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并向第2层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第k层中的客户端节点分别从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据并向第k+1层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第N层中的客户端节点分别从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据，优化了层级单向数据传输模型，使得内容数据仅在相邻的水平层级间单向流动。不会跨层流动，也不会在同一层内扰动，最大程度上减少了数据无序流动所带来的延时和冗余，可以快速定位每个节点所需数据的来源节点，避免了大量节点涌到提供最新数据的数据源服务器与特定节点获取最新数据从而导致数据源服务器与特定节点负荷过大而导致网络拥塞；避免了根节点失效带来的连锁反应，提高了网络的稳定性，保证了流媒体业务的正常运行与流媒体节目的流畅播放。

另外，本发明实施例采用了垂直数据补充方案，在每一个水平层级或多个水平层级部署一个或多个数据补偿服务器，数据补偿服务器与数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据，当客户端节点无法从数据源服务器或上一层客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从索引服务器查询所在水平层级部署的数据补偿服务器地址，从相应的数据补偿服务器获取相应内容数据，充分保证了数据可以在各层间无误传输和扩散。

本发明实施例将水平层级传输方案与垂直数据补充方案相结合，大幅度提高了P2P流媒体直播系统的工作效率与稳定性，具有延时小、效率高、稳定性强、共享率高等优点，同时大大加强了P2P网络对大码流直播的适应性。

图5为本发明P2P流媒体直播系统中的数据传输方法另一个实施例的流程图。如图5所示，该实施例P2P流媒体直播系统中的数据传输方法包括以下流程：

步骤201，数据推送服务器通过组播的方式，例如：网络层或应用层组播的方式，向P2P流媒体直播系统中的各数据源服务器与数据补偿服务器提供流媒体节目的内容数据。

步骤202，索引服务器在接收到客户端节点发送的登录请求时，为该登录客户端节点分配N个水平层级中所属的一个水平层级、分配为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点，并向该登录客户端节点发送提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息，以及记录该登录客户端节点的索引信息。其中的索引信息包括该登录客户端节点信息以及为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息，登录客户端节点具体信息包括登录客户端节点的地址信息与的水平层级信息。

步骤203，N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别根据索引服务器发送的提供内容数据的数据源服务器信息，从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据，并识别是否获取到内容数据。若未获取到内容数据，执行步骤204。否则，若获取到内容数据，执行步骤205。第1层中的客户端节点获取到内容数据后，可以解压、播放流媒体节目。

步骤204，第1层中的客户端节点从数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息，从相应的数据补偿服务器获取无法从数据源服务器获取的流媒体节目的内容数据。

步骤205，第k层中的客户端节点分别根据索引服务器发送的上一个水平层级中的客户端节点信息，从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据。并识别是否获取到应该获取的内容数据。若未获取到应该获取的内容数据，执行步骤206。否则，若获取到应该获取的内容数据，执行步骤207。第k层中的客户端节点获取到内容数据后，可以解压、播放流媒体节目。

步骤206，第k层中的客户端节点从数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息，从相应的数据补偿服务器获取无法应该获取而未获取到的流媒体节目的内容数据。

其中，k取值依次增大，遍历大于1且小于N的整数，针对每一个依次增大的k值，分别执行步骤205～步骤206的操作。

步骤207，第N层中的客户端节点分别根据索引服务器发送的上一个水平层级中的客户端节点信息，从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据。并识别是否获取到应该获取的内容数据。若未获取到应该获取的内容数据，执行步骤208。否则，若获取到应该获取的内容数据，则可以解压、播放流媒体节目。

步骤208，第N层中的客户端节点从数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。

作为本发明的一个实施例，当N个水平层级中的某一个客户端节点为采用网状拓扑结构部署的局域网中的关键节点时，还可以向局域网中的其它节点，即：非关键节点，提供流媒体节目的内容数据，提供的方式可以是主动发送，也可以是非关键节点从该关键节点获取内容数据，局域网中的非关键节点之间可以相互交换流媒体节目的内容数据。

作为本发明的另一个实施例，索引服务器可以定期调整每个客户端节点所属的水平层级、分配为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点并更新登录客户端节点的索引信息，以及通知登录客户端节点重新分配的提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息。或者，索引服务器也可以监测每个客户端节点的工作状态，根据特定触发条件，例如：有客户端节点退出登录时，各数据补偿服务器的工作负载相差较大时，调整每个客户端节点所属的水平层级、分配为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点并更新登录客户端节点的索引信息，以及通知登录客户端节点重新分配的提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息。

作为本发明的又一个实施例，在上述图3所示实施例的步骤202中，索引服务器具体为每个登录客户端节点分配两个提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点。相应的，若登录客户端节点属于第1层，步骤203中，无法从分配的第1个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，从分配的第2个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据，无法从分配的第2个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，执行步骤204，从数据索引服务器中获取第1层部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息，从第1层部署的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。若登录客户端节点属于第2层至第N层，步骤205与步骤207中，客户端节点无法从分配的上一个水平层级中第1个客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从分配的上一个水平层级中第2个客户端节点获取流媒体节目的内容数据，无法从分配的第2个客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，相应执行步骤206或步骤208，从数据索引服务器中获取登录客户端节点所属层部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息，从登录客户端节点所属层部署的数据补偿服务器获取流媒体节目的内容数据。另外，在上述图3所示实施例的步骤202中，索引服务器具体为每个登录客户端节点分配两个以上提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点，此时，可以参考为每个登录客户端节点分配两个提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点的实施例执行，从分配的每一个数据源服务器或上一个水平层级中第1个客户端节点均无法获取流媒体节目的内容数据时，从所属层部署的数据补偿服务器获取流媒体节目的内容数据，不再赘述。

进一步地，作为本发明的再一个实施例，索引服务器还可以监测各数据补偿服务器的工作负载，以便管理员根据数据补偿服务器的工作负载，调整数据补偿服务器的部署，例如：在某一个水平层级数据补偿服务器的工作负载大于预设阈值时，增加该水平层级数据补偿服务器的数量，在多个水平层级数据补偿服务器的工作负载小于特定阈值时，减少该水平层级数据补偿服务器的数量，或者在这多个水平层级部署一个数据补偿服务器；或者，索引服务器根据数据补偿服务器的工作负载，调整客户端节点所属的水平层级，使各数据补偿服务器的工作负载趋于均衡，以进一步保证P2P流媒体直播系统的工作稳定性。

本发明实施例P2P流媒体直播系统中各网元之间不限定具体使用的网络连接方式。但出于系统工作性能与稳定性的考虑，客户端节点具体可以使用用户数据报协议(User Datagram Protocol，以下简称：UDP)或传输控制协议(Transmission Control Protocol，以下简称：TCP)短连接方式，从数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，使用UDP或TCP短连接方式，从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据，从而提高P2P流媒体直播系统的工作性能。第1层中的客户端节点具体可以通过TCP长连接方式，分别从数据源服务器获取流媒体节目的内容数据；第k层中的客户端节点具体通过TCP长连接方式，分别从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据；第N层中的客户端节点具体可以通过TCP长连接方式，分别从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据。对于局域网中的节点来说，作为关键节点的客户端节点具体可以通过TCP长连接方式，向局域网中的非关键节点提供流媒体节目的内容数据，局域网中的非关键节点之间具体通过TCP长连接方式相互交换流媒体节目的内容数据，从而提高P2P流媒体直播系统的稳定性。

根据本发明的另一个实施例，在水平层级中的客户端节点需要获取某段内容数据时，如果发现P2P流媒体直播系统中多个网元宣称拥有该内容数据，则该客户端节点可以按照如下次序请求获取该内容数据：上一层中的客户端节点、数据源服务器、补偿数据服务器，只有在从上一次序的网元中获取数据失败时，才转向下一次序的网元获取数据，以避免网络拥塞，均衡各网元的工作复杂。局域网的非关键节点不向数据源服务器获取内容数据。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统与方法实施例基本相似，相关之处参见对应实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例减少了数据无序流动所带来的延时和冗余，可以快速定位每个节点所需数据的来源节点，避免了大量节点涌到提供最新数据的数据源服务器与特定节点获取最新数据从而导致数据源服务器与特定节点负荷过大而导致网络拥塞；避免了根节点失效带来的连锁反应，提高了网络的稳定性，保证了流媒体业务的正常运行与流媒体节目的流畅播放；充分保证了数据可以在各层间无误传输和扩散；将水平层级传输方案与垂直数据补充方案相结合，大幅度提高了P2P流媒体直播系统的工作效率与稳定性，具有延时小、效率高、稳定性强、共享率高等优点，同时大大加强了P2P网络对大码流直播的适应性。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (17)

1.一种对等流媒体直播系统，包括数据源服务器、索引服务器与多个客户端节点，其特征在于，多个客户端节点分布在N个水平层级中，N个水平层级中的每一个水平层级或多个水平层级部署有一个或多个数据补偿服务器，所述数据补偿服务器与所述数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据，N为大于1的整数；N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别从所述数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并向第2层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第k层中的客户端节点分别从第k－1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据并向第k+1层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第N层中的客户端节点分别从第N－1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据，k取值为大于1且小于N的整数；第1层中的客户端节点无法从所述数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，或者第k层中的客户端节点无法从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，或者第N层中的客户端节点无法从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

数据推送服务器，用于通过网络层或应用层组播的方式，向所述数据源服务器与所述数据补偿服务器提供流媒体节目的内容数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个客户端节点具体为2个客户端节点。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的系统，其特征在于，所述索引服务器还用于在客户端节点登录时为该登录客户端节点分配所属的水平层级、为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点，并通知所述登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息，以及记录该登录客户端节点的索引信息，包括该登录客户端节点信息以及为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息，所述登录客户端节点信息包括所述登录客户端节点的地址信息与所述的水平层级信息；和/或动态调整每个客户端节点所属的水平层级、为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点并更新所述登录客户端节点的索引信息，以及通知所述登录客户端节点重新分配的提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述索引服务器具体为所述登录客户端节点分配两个提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点；

若所述登录客户端节点属于第1层，无法从分配的第1个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，从分配的第2个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据，无法从分配的第2个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，从第1层部署的数据补偿服务器获取流媒体节目的内容数据；

若所述登录客户端节点属于第2层至第N层，无法从分配的上一个水平层级中第1个客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从分配的上一个水平层级中第2个客户端节点获取流媒体节目的内容数据，无法从分配的第2个客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从所述登录客户端节点所属层部署的数据补偿服务器获取流媒体节目的内容数据。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述索引服务器还用于监测各数据补偿服务器的工作负载，以便根据所述数据补偿服务器的工作负载，调整数据补偿服务器的部署或者客户端节点所属的水平层级。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的系统，其特征在于，还包括：

局域网，所述局域网中的节点采用网状拓扑结构部署，所述局域网中的关键节点为属于N个水平层级的某一个水平层级的客户端节点，还用于向所述局域网中的非关键节点提供流媒体节目的内容数据，所述局域网中的非关键节点之间相互交换流媒体节目的内容数据。

8.一种对等流媒体直播系统中的数据传输方法，所述对等流媒体直播系统包括数据源服务器、索引服务器与多个客户端节点，其特征在于，多个客户端节点分布在N个水平层级中，N个水平层级中的每一个水平层级或多个水平层级部署有一个或多个数据补偿服务器，所述数据补偿服务器与所述数据源服务器拥有同步且等价的流媒体节目的内容数据，N为大于1的整数；所述方法包括：

N个水平层级中，第1层中的客户端节点分别从所述数据源服务器获取流媒体节目的内容数据并向第2层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第1层中的客户端节点无法从所述数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据；

第k层中的客户端节点分别从第k－1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据并向第k+1层中的一个或多个客户端节点提供该流媒体节目的内容数据，第k层中的客户端节点无法从第k-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据，k取值为大于1且小于N的整数；

第N层中的客户端节点分别从第N－1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据，第N层中的客户端节点无法从第N-1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

数据推送服务器通过网络层或应用层组播的方式，向所述数据源服务器与所述数据补偿服务器提供流媒体节目的内容数据。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个客户端节点具体为2个客户端节点。

11.根据权利要求8至10任意一项所述的方法，其特征在于，所述客户端节点为采用网状拓扑结构部署的局域网中的关键节点时，向所述局域网中的非关键节点提供流媒体节目的内容数据，所述局域网中的非关键节点之间相互交换流媒体节目的内容数据。

12.根据权利要求8至10任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：

所述索引服务器在接收到客户端节点发送的登录请求时，为该登录客户端节点分配所属的水平层级、为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点，并通知所述登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息，以及记录该登录客户端节点的索引信息，包括该登录客户端节点信息以及为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息，所述登录客户端节点信息包括所述登录客户端节点的地址信息与所述的水平层级信息；

和/或，动态调整所述登录客户端节点所属的水平层级、为该登录客户端节点提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点并更新所述登录客户端节点的索引信息，以及通知所述登录客户端节点重新分配的提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点信息。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述索引服务器具体为所述登录客户端节点分配两个提供内容数据的数据源服务器或上一个水平层级中的客户端节点；

从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据包括：

若所述登录客户端节点属于第1层，无法从分配的第1个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，从分配的第2个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据，无法从分配的第2个数据源服务器获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取第1层部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息，从第1层部署的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据；

若所述登录客户端节点属于第2层至第N层，无法从分配的上一个水平层级中第1个客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从分配的上一个水平层级中第2个客户端节点获取流媒体节目的内容数据，无法从分配的第2个客户端节点获取流媒体节目的内容数据时，从所述数据索引服务器中获取所述登录客户端节点所属层部署的数据补偿服务器的地址信息，并根据该地址信息，从所述登录客户端节点所属层部署的数据补偿服务器获取流媒体节目的内容数据。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

所述索引服务器监测各数据补偿服务器的工作负载，以便根据所述数据补偿服务器的工作负载，调整数据补偿服务器的部署或者客户端节点所属的水平层级。

15.根据权利要求8至10任意一项所述的方法，其特征在于，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息包括：客户端节点使用用户数据报协议UDP或传输控制协议TCP短连接方式，从所述数据索引服务器中获取所在水平层级部署的数据补偿服务器的地址信息；

从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据包括：客户端节点使用UDP或TCP短连接方式，从相应的数据补偿服务器获取无法获取的流媒体节目的内容数据。

16.根据权利要求8至10任意一项所述的方法，其特征在于，第1层中的客户端节点具体通过TCP长连接方式，分别从所述数据源服务器获取流媒体节目的内容数据；

第k层中的客户端节点具体通过TCP长连接方式，分别从第k－1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据；

第N层中的客户端节点具体通过TCP长连接方式，分别从第N－1层中的客户端节点获取流媒体节目的内容数据。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述客户端节点具体通过TCP长连接方式，向所述局域网中的非关键节点提供流媒体节目的内容数据；所述局域网中的非关键节点之间具体通过TCP长连接方式，相互交换流媒体节目的内容数据。