CN103024356B - 一种轮切管理、处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轮切管理及处理机制,在管理服务器侧获取后端设备上报的轮切列表中每一前端设备标识对应的IP地址,并将前端设备标识与IP地址的对应关系发送给该后端设备;在后端设备侧将用户制定的轮切列表上传给管理服务器,其中该轮切列表包括若干前端设备标识;接收管理服务器下发的前端设备标识与IP地址的对应关系保存在自身的轮切列表中;针对轮切列表中每个前端设备的IP地址进行可达性检测,如果有IP地址不可达则向所述管理服务器发送拒绝委托信令;如果均可达则执行轮切控制以将轮切列表中的若干前端设备的视频流调度到后端设备上。本发明将轮切业务分布到后端设备上,减轻了管理服务器的性能压力。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控领域,尤其涉及一种分布式架构下的轮切管理、处理方法以及与两种方法对应的装置。
背景技术
在现有IP监控网络中,常用的IP监控设备主要包括监控前端设备(如编码器EC/网络摄像机IPC)、监控中心服务器以及监控后端设备(DC/XP等各种解码设备)。其中前端设备负责现场图像、声音的采集、编码及传输;中心服务器则负责各种前端/后端设备的管理、配置及各种资源的调度处理;后端设备则负责解码及接收各种前端设备发送的码流并解码显示。
请参考图1典型的视频监控系统组网,在实际部署使用时,是完全没有必要部署与前端设备同样数量的后端设备的,通常会按照一定的比例部署少量的后端设备,在进行实况监控时可采用分时轮切方案实现对前端设备的实况监控。现有的监控系统部署方案中,实况轮切计划的配置及调度都是由监控中心的视频管理服务器VM负责处理的,具体流程包括以下步骤:
首先用户通过XP客户端(通用解码客户端,通常运行在主机上)登陆VM服务器配置相关的轮切资源列表及轮切的计划,在列表中指定各前端设备与后端设备的映射关系,配置各前端设备轮切间隔时间;
配置上述轮切资源后,在VM上启动轮切计划,由VM按照配置的轮切计划及资源列表调度各前端设备发送视频码率到对应的后端设备进行解码,以完成实况轮切监控。由于轮切计划的制定及资源调度需要消耗较多的资源,因此VM性能处理上的压力较大。如何对VM的性能压力问题进行优化是目前本领域所期待解决的重要技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种轮切管理装置,应用在视频监控系统中的管理服务器上,该视频监控系统还包括后端设备以及提供视频流的前端设备,该装置包括轮切委托单元以及轮切执行单元;其中:
轮切委托单元,用于获取后端设备上报的轮切列表中每一前端设备标识对应的IP地址,并将前端设备标识与IP地址的对应关系发送给该后端设备;该轮切委托单元进一步用于在收到后端设备发送的拒绝委托信令时通知轮切执行单元处理;
轮切执行单元,用于在收到轮切委托单元通知时,根据该后端设备上报的轮切列表执行轮切控制,根据轮切列表中的轮切时间间隔依次执行引流操作以将轮切列表中的若干前端设备的视频流调度到后端设备上。
本发明还提供一种轮切处理装置,应用在视频监控系统中的后端设备上,该视频监控系统还包括管理服务器以及提供视频流的前端设备,该装置包括:委托处理单元、可达性检测单元以及后端轮切单元,其中:
委托处理单元,用于将用户制定的轮切列表上传给管理服务器,其中该轮切列表包括若干前端设备标识;并用于接收管理服务器下发的前端设备标识与IP地址的对应关系保存在自身的轮切列表中;
可达性检测单元,用于针对轮切列表中每个前端设备的IP地址进行可达性检测,如果有前端设备的IP地址不可达则向所述管理服务器发送拒绝委托信令;如果均可达则转后端轮切单元处理;
后端轮切单元,用于执行轮切控制,其中轮切控制过程包括:根据轮切列表中的轮切时间间隔依次执行引流操作以将轮切列表中的若干前端设备的视频流调度到后端设备上。
本发明还提供一种轮切管理方法,应用在视频监控系统中的管理服务器上,该视频监控系统还包括后端设备以及提供视频流的前端设备,该方法包括如下步骤:
步骤A、获取后端设备上报的轮切列表中每一前端设备标识对应的IP地址,并将前端设备标识与IP地址的对应关系发送给该后端设备;
步骤B、在收到后端设备发送的拒绝委托信令时转步骤C处理;
步骤C、根据该后端设备上报的轮切列表执行轮切控制,根据轮切列表中的轮切时间间隔依次执行引流操作以将轮切列表中的若干前端设备的视频流调度到后端设备上。
本发明还提供一种轮切处理方法,应用在视频监控系统中的后端设备上,该视频监控系统还包括管理服务器以及提供视频流的前端设备,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤a、将用户制定的轮切列表上传给管理服务器,其中该轮切列表包括若干前端设备标识;并用于接收管理服务器下发的前端设备标识与IP地址的对应关系保存在自身的轮切列表中;
步骤b、针对轮切列表中每个前端设备的IP地址进行可达性检测,如果有前端设备的IP地址不可达则向所述管理服务器发送拒绝委托信令;如果均可达则转步骤c处理;
步骤c、执行轮切控制,其中轮切控制过程包括:根据轮切列表中的轮切时间间隔依次执行引流操作以将轮切列表中的若干前端设备的视频流调度到后端设备上。
本发明有效地将轮切处理的过程分布到后端设备上,充分利用了视频监控系统中大量后端设备的空闲计算资源,充分减轻了管理服务器在轮切业务上的性能压力。
附图说明
图1是现有技术中一种典型的视频监控系统组网示意图。
图2是本发明一种实施方式中轮切管理装置以及轮切处理装置的逻辑结构上的组合图。
具体实施方式
本发明提供一种新的轮切业务解决方案,在优选的方案中,本发明采用分布式轮切业务处理方式,使用计算机软件来实现。分布式轮切业务处理过程中,各个XP的资源被充分利用起来参与轮切业务,解决了视频管理服务器(VM)的性能瓶颈。请参考图2,本实施方式提供一种轮切管理装置,其应用在视频监控系统的VM上,用于进行轮切任务的调度,该装置包括轮切委托单元、轮切执行单元以及权限管理单元。相应地,本实施方式还提供一种与该轮切管理装置配合的轮切处理装置,该装置应用于后端设备上,用于执行轮切任务,该装置包括:委托处理单元、可达性检测单元、后端轮切单元以及同步校准单元。以上两个装置相互配合执行如下处理流程。
步骤101,后端设备的委托处理单元将用户制定的轮切列表上传给VM,其中该轮切列表包括若干前端设备标识;
步骤102,VM的轮切委托单元获取与每一前端设备标识对应的IP地址,并将各个前端设备的IP地址与标识的对应关系下发给后端设备;
步骤103,后端设备的可达性检测单元针对每个前端设备的IP地址进行可达性检测,如果有前端设备的IP地址不可达则向所述VM发送拒绝委托信令转步骤104处理;如果均可达则接收该任务并转步骤105处理;
步骤104,VM的轮切执行单元执行轮切控制,根据轮切列表中的轮切时间间隔依次执行引流操作以将轮切列表中的若干前端设备的视频流调度到后端设备上;
步骤105,后端设备的后端轮切单元执行轮切控制,根据轮切列表中的轮切时间间隔依次执行引流操作以将轮切列表中的若干前端设备的视频流调度到后端设备上;
步骤106,当VM的权限管理单元发现前端设备的点播权限升高而导致后端设备不具有引流权限时,权限管理单元向该前端设备发送取消信任指令要求该前端设备忽略来自该后端设备的引流请求;
步骤107,当VM的权限管理单元确定后端设备的引流权限下降导致其无法点播至少部分前端设备的视频流时,权限管理单元通知轮切委托单元重新下发前端设备标识与IP地址的对应关系给该后端设备;
步骤108,VM的轮切委托单元根据后端设备当前引流权限过滤掉其无法点播的前端设备,重新下发前端设备标识与IP地址的对应关系给该后端设备。
请参考表1,在轮切业务开展之前,用户首先会通过后端解码设备DC或者XP客户端(通用解码客户端,通常运行在主机上)登陆VM服务器配置其需要的轮切列表,其中轮切列表中通常包括若干前端设备的标识以及轮切时间间隔。在优选的方式中,用户同样可以配置轮切的方式,比如计划轮切还是手工轮切,所谓计划轮切是指自动循环式轮切,其可以包括开始时间和结束时间。而手工轮切是指手工启动轮切,比如从EC1到IPCn循环轮切,直到手工结束该轮切。
前端设备 | 流类型 | 时间间隔 |
EC1 | 主流 | 10S |
...... | ...... | 10S |
ECn | 主流 | 10S |
IPC1 | 辅流 | 10S |
...... | ...... | 10S |
IPCn | 辅流 | 10S |
表1
在优选的实施方式中,步骤101以及步骤102可以通过兼容现有处理流程的方式来实现。比如说用户选择某个后端设备(DC或者XP)启动轮切后,VM则将上述轮切资源列表下发给对应的后端设备。而后端设备收到上述轮切资源列表后,立即向VM发送SIP协议的Message报文,该报文携带轮切列表中的前端设备标识(ID),具体内容使用XML语言进行描述,示例如下:
MESSAGE sip:xxxxxxx SIP/2.0
Via SIP/2.0/UDP xxxx:5060;branch=z9hG4bK3
Max-Forwards:70
To:<xxxxxxx>
From:″xxxx″<xxxxxxx>;tag=1865
Call-ID:93847197172049343
CSeq:5634MESSAGE
Subject:First Row
Contact:<sip:xxxxxxxx>
Content-Type:Application+xml
Content-Length:n
<?xml version=″1.0″?>
<Request>
<CmdType>IPaddrQuerry</CmdType>
<SN>17430</SN>
<DeviceID>发送者设备ID</DeviceID>
<SumNum>n(轮切资源总数数)</SumNum>
<DeviceList Num=n>
<Item>
<DeviceID>EC1</DeviceID>
<IPAddress>0.0.0.0</IPAddress>
<Item>
<Item>
<DeviceID>ECn/DeviceID>
<IPAddress>0.0.0.0</IPAddress>
<Item>
</DeviceList>
</Request>
VM收到后端设备发送的上述报文后,查询本地的设备注册数据库,注册数据库中通常会保存各个前端/后端设备的标识以及IP地址等基本信息。VM依据报文中携带的前端设备ID找出对应的IP地址,然后以如下的报文格式响应后端设备,将前端设备ID与IP地址的对应关系携带在报文中发送给后端设备。
MESSAGE sip:xxxxxxx SIP/2.0
Via SIP/2.0/UDP xxxx:5060;branch=z9hG4bK3
Max-Forwards:70
To:<xxxxxxx>;tag=1296
From:″xxxx″<xxxxxxx>;tag=1865
Call-ID:93847197172049343
CSeq:5634MESSAGE
Subject:First Row
Contact:<sip:xxxxxxxx>
Content-Type:Application+xml
Content-Length:n
<?xml version=″1.0″?>
<Response>
<CmdType>IPaddrQuerry Response</CmdType>
<SN>17430</SN>
<DeviceID>发送者设备ID</DeviceID>
<SumNum>n(轮切资源总数数)</SumNum>
<DeviceList Num=n>
<Item>
<DeviceID>EC1</DeviceID>
<IPAddress>x.x.x.x</IPAddress>
<Item>
<Item>
<DeviceID>ECn/DeviceID>
<IPAddress>x.x.x.x</IPAddress>
<Item>
</DeviceList>
</Response>
以上的过程虽然显得有些冗余,但可以较好地兼容现有的轮切交互流程,改造工作量小。当然从效率上来说,可以按照步骤101和102那样做简洁的处理。
后端设备收到VM的响应报文后,其取出该响应报文中各前端设备对应的IP地址填入自身的轮切列表(请参考表2)中,然后依据表格中的IP地址使用PING或者任何连通检测方式进行可达性检测,检测结果同样填入表2中。
前端设备 | 流类型 | 时间间隔 | IP地址 | 可达性 |
EC1 | 主流 | 10S | 10.192.168.1 | Y |
...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
ECn | 主流 | 10S | 10.192.168.3 | Y |
IPC1 | 辅流 | 10S | 10.192.168.4 | Y |
...... | ...... | ...... | ...... | ...... |
IPCn | 辅流 | 10S | 10.192.168.6 | N |
表2
如果轮切列表中有任何一个前端设备是不可达的,说明这个轮切列表对于后端设备来说是无法完整执行的,对于用户来说就是需求无法得到满足。这种情况通常是由于前端与后端设备之间存在跨域关系或者其他网络部署/配置等的原因造成的。此时虽然后端设备自身无法实现对某个前端设备的引流操作,但并不意味着前端设备的视频流无法到达后端设备,因为VM还可以借助MS(媒体交换服务器)来引流。因此此时后端设备可以向VM发送拒绝接受委托信令,VM收到这个信令后会将轮切过程中的引流操作转由自己来执行,VM自己控制引流过程,让MS提供转发服务。
如果轮切列表中所有的前端设备都是可达的。后端设备就可以启动轮切控制,实现依次引流的目的。具体来说,后端设备每隔一个轮切时间间隔向前一个前端设备发送释放信令,并向接下来的一个前端设备发送点播信令。轮切控制过程就是要不断地点播前端设备的视频流(引流),时间到达后再通过信令离开,这些过程都需要进行相当数量信令交互。由此可见,在网络情况并不是很复杂的时候,VM可以将轮切控制这一处理任务交给后端设备来执行。由于VM通常是处理大量后端设备的轮切控制的,这对于VM来说显然压力较大。而本发明中,虽然后端设备的处理能力不是很强,但是每个后端设备对自身需求的轮切列表进行轮切控制,处理起来游刃有余,即VM上的大量轮切控制的处理任务分配到了网络中尽可能多的后端设备上,大大缓和VM的处理压力。
事实上,在视频监控网络运行的过程中,管理员可能随时改变网络中各个设备的配置。VM上通常会保存有前端设备以及后端设备的响应权限信息。当VM发现某一个前端设备的点播权限门槛提高后,VM确定某些接受了轮切控制的后端权限不足以从该前端设备引流时,VM会向该前端发送取消委托信任的指令,该指令可以携带权限不足的后端设备的IP地址。这样一来,该前端设备可以直接根据后端的IP地址过滤掉来自对应的后端设备的引流请求。前端设备的点播权限门槛可能提高,也可能降低,当其降低时显然不会对当前正在进行轮切控制的后端设备构成任何影响。
后端设备的引流权限也可能因为管理员配置等原因发生变化,如果其后端设备的引流权限提高了,则显然对自身的轮切控制不会产生任何影响。如果后端设备的引流权限降低了,则VM可以遍历后端设备上报的轮切列表确定哪些前端设备是该后端设备权限无法引流的,然后将这些前端设备从轮切列表中移除形成新的轮切列表再下发给该后端设备。
在实际的轮切业务中,还有特别的轮切业务--轮切组业务。这种业务的特点是多个后端设备一起轮切,这要求后端设备之间的节奏要基本同步。一种典型的应用就是交通监控点的轮切组业务,交通监控点通常会在一个区域部署多个前端设备来采集不同角度/区域的图像。因此用户可能需要在N个后端设备(可能组成一个TV墙)上同时查看N个前端设备的视频流。在现有技术中,由于轮切控制都是由VM来处理的,因此同步问题容易解决。但是在本发明中,轮切控制很多时候是由后端设备来处理的,因此当多个后端组成轮切组时,需要有个机制保证多个后端的轮切节奏同步,即轮切时刻相同。
如果用户采用的是计划轮切,则计划中会有个轮切开始时间,此时只要有一种常用的同步机制(例如NTP)保证各个后端的时钟同步即可,因为所有后端设备开始时间相同,参考时钟体系相同,因此自然可以完成基本同步的目标。但若用户采用的是手工轮切,由于轮切启动是手动的,各个后端的轮切开始时间多少都会有一定差异,这就会导致各个后端设备之间的切换节奏不同步,比如后端设备1从监控点1切换到监控点2的时候,后端设备2还没有切换,这就会影响到观看多个屏幕的用户体验。本发明在此提供一个同步机制让后端之间的节奏自动调整到同步。具体实现方式如下:
后端设备的同步处理单元可以发送一个组播或广播的通告到轮切组的其他后端设备以协助同步。当然同步处理单元也可以使用单播报文向轮切组中的其他后端设备发送通告。如果只有一个轮切组,显然可以采用广播,如果多个轮切组则建议采用组播方式来实现,因为这里的通告是组内的通告。如果选择组播实现方案,VM需要预先为一个轮切组分配一个组播组地址,并通报给该轮切组中的各个后端设备。如果采用单播方案,VM应该预先将轮切组内的各个后端设备的IP地址通告给组内所有后端设备,以便每个后端设备都知道本轮切组中其他后端设备的IP地址。
任何一个后端设备开始执行轮切控制时需要发送一个轮切通告,也就是轮切的初始时刻,需要向组内所有后端设备发送通告,在通告中将自己的IP标记为“同步校准设备IP地址”。收到通告的后端设备根据预定选举规则确定同步校准IP地址。假设这个规则是预定IP地址大的后端设备作为同步校准设备。后端设备收到其他后端设备发送的通告时,比较该通告的源IP与自身保存的同步校准设备的IP地址(初始时为自身的源IP地址),如果前者比同步校准设备的IP地址小,则忽略该通告;如果前者比同步校准设备的IP地址大,则接受该通告,并将自身下次轮切的时间点更新为“收到该通告的时刻加上轮切时间间隔”,将发送该通告的后端设备的IP地址作为同步校准设备的IP地址保存起来。后续后端设备每次收到通告时,都将通告中的源IP地址与同步校准设备的IP地址进行比较,重复上述操作;经过一定时间以后,很快每个后端设备就都知道了哪个后端设备是同步校准设备了。
选举过程结束后,作为同步校准设备的后端设备(也就是自身IP地址与同步校准设备IP地址相同)可以每隔一个轮切时间间隔发送一次通告,通告中将自身的IP地址标记为同步校准设备IP地址,其他后端设备不需要发送通告。其他后端设备若发现自己的轮切时刻与收到通告的时刻的最小时间差超过阈值,例如超过1秒(或者其他开发者认为影响到用户体验的数值),则调整下次轮切的时刻为“收到通告的时刻+轮切周期”。当然,这个阈值可以调整到很低甚至是零,这样做可以使得同步更加精准,但是这需要后端设备每次都进行更新操作,需要消耗一定的资源。因此开发者可以根据实际需要来设定上述阈值,对于极端环境,这个值可以是零。上述方式可以简单有效地让轮切组中的各个后端设备在轮切控制上保持同步,避免手动轮切模式下,因手工启动以及其他因素带来的轮切失步而引发用户体验下降的问题。
综上所述,本发明有效地利用了大量后端设备上的计算资源来减轻VM上处理轮切业务所引发的性能压力,大大降低了VM因为性能瓶颈而引发各种业务延迟或者中断的风险。
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,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (4)
1.一种轮切处理装置,应用在视频监控系统中的后端设备上,该视频监控系统还包括管理服务器以及提供视频流的前端设备,该装置包括:委托处理单元、可达性检测单元以及后端轮切单元,其特征在于:
委托处理单元,用于将用户制定的轮切列表上传给管理服务器,其中该轮切列表包括若干前端设备标识;并用于接收管理服务器下发的前端设备标识与IP地址的对应关系保存在自身的轮切列表中;
可达性检测单元,用于针对轮切列表中每个前端设备的IP地址进行可达性检测,如果有前端设备的IP地址不可达则向所述管理服务器发送拒绝委托信令;如果均可达则转后端轮切单元处理;
后端轮切单元,用于执行轮切控制,其中轮切控制过程包括:根据轮切列表中的轮切时间间隔依次执行引流操作以将轮切列表中的若干前端设备的视频流调度到后端设备上;
还包括同步校准单元,用于在执行轮切控制时,将自身的IP地址设置为同步校准设备IP地址,向轮切组内其他后端设备发送通告,在通告中携带该同步校准设备IP地址;
该同步校准单元进一步用于在收到其他后端设备发送的通告时,根据预定规则确定是否需要该通告携带的同步校准设备IP地址更新保存在本地,如果是,则更新保存该同步校准设备IP地址,并将下一次轮切时间点修改收到该通告的时间点与轮切间隔时间之和。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于:该同步校准单元,进一步用于在本后端设备为同步校准设备时,每隔一个轮切时间间隔发送一次通告,并在通告中将自身的IP地址标记为同步校准设备IP地址。
3.一种轮切处理方法,应用在视频监控系统中的后端设备上,该视频监控系统还包括管理服务器以及提供视频流的前端设备,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤a、将用户制定的轮切列表上传给管理服务器,其中该轮切列表包括若干前端设备标识;并用于接收管理服务器下发的前端设备标识与IP地址的对应关系保存在自身的轮切列表中;
步骤b、针对轮切列表中每个前端设备的IP地址进行可达性检测,如果有前端设备的IP地址不可达则向所述管理服务器发送拒绝委托信令;如果均可达则转步骤c处理;
步骤c、执行轮切控制,其中轮切控制过程包括:根据轮切列表中的轮切时间间隔依次执行引流操作以将轮切列表中的若干前端设备的视频流调度到后端设备上;
还包括:
步骤d、在执行轮切控制时,将自身的IP地址设置为同步校准设备IP地址,向轮切组内其他后端设备发送通告,在通告中携带该同步校准设备IP地址;
在收到其他后端设备发送的通告时,根据预定规则确定是否需要该通告携带的同步校准设备IP地址更新保存在本地,如果是,则更新保存该同步校准设备IP地址,并将下一次轮切时间点修改收到该通告的时间点与轮切间隔时间之和。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于:该步骤d进一步包括:
在本后端设备为同步校准设备时,每隔一个轮切时间间隔发送一次通告,并在通告中将自身的IP地址标记为同步校准设备IP地址。
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