CN103327362A

CN103327362A - 高可靠性流媒体存储系统及其方法

Info

Publication number: CN103327362A
Application number: CN2013101982648A
Authority: CN
Inventors: 王启国; 李忠民; 胡波; 沈振冈
Original assignee: Wuhan ETAH Information Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan ETAH Information Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明公开了一种高可靠性流媒体存储系统及其方法，涉及信息技术。本系统是高清摄像机（105）和编码器设备（103）连接；麦克风（107）和编码器设备（103）连接；编码器设备（103）、流媒体协议模块（102）和流媒体服务器（101）依次连接；流媒体服务器（101）、流媒体协议模块（102）、MP4存储模块（104）和MP4修复模块（106）依次连接。本发明存储的格式为标准的MP4格式，便于各个不同的系统平台之间进行资源共享；本发明能够可靠地修复在系统运行期间断电和异常等情况下损坏的MP4文件，提高了系统的稳定性和健壮性，保证了资料的完整性；适用于各种需要将音视频数据存储为MP4格式的应用场景。

Description

高可靠性流媒体存储系统及其方法

技术领域

本发明涉及信息技术（Information Technology，简称IT），尤其涉及一种高可靠性流媒体存储系统及其方法。

背景技术

随着多媒体应用的普及和音视频技术的迅猛发展，各种多媒体应用系统也从专业化的领域逐步向众多领域发展，并很快被广泛应用于各个行业中，如教育培训、大型学术报告、音视频会议和多媒体授课等；它所带来的便携性与实用性已经为广大用户认可。在所有这些应用中，必然会采用一种可以将音视频数据存储为多媒体音视频文件的存储技术。在现有技术中主要是通过各种方法，在录制的时候直接将流媒体数据保存为各种音视频文件。

上述现有技术至少存在以下缺点：

1、在现有的各种实现方案中，一部分方案将流媒体数据存储为自身的私有音视频格式，其播放也只能使用自身独有播放器进行播放，无法达到各种音视频资源共享的目的；

2、大多数存储方案，在存储流媒体数据的过程中如遇到设备断电、软件异常和/或病毒感染等异常情况则会损坏录制的视频文件，导致重要数据丢失而无法恢复。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种高可靠性的流媒体存储系统及方法。本发明能高可靠地将流媒体数据保存为MP4音视频文件，提高了业务的使用范围，增强了各种不同系统之间共享音视频资源的通用性与灵活性，保证了存储过程中系统的稳定性，提高了流媒体存储的可靠性与安全性。

本发明的目的是这样实现的：

一、高可靠性流媒体存储系统（简称系统）

本系统包括流媒体服务器、流媒体协议模块、编码器设备、高清摄像机、MP4存储模块、MP4修复模块和麦克风；

其连接关系是：

高清摄像机和编码器设备前后连接；

麦克风和编码器设备前后连接；

编码器设备、流媒体协议模块和流媒体服务器依次连接；

流媒体服务器、流媒体协议模块、MP4存储模块和MP4修复模块依次连接。

本系统的工作机理：

本系统的工作机理为在存储MP4格式文件的同时，还存储一份与该存储过程中的MP4文件对应的MP4的结构信息以及媒体参数信息。以保证在任何时刻系统遭遇异常导致MP4文件损坏的情况下，可以利用该保存的结构信息和媒体参数信息将损坏的MP4文件修复。

二、高可靠性流媒体存储方法（简称方法统?）

本方法基于高可靠性流媒体存储系统，包括下列步骤：

开始；

①初始化各个子模块；

②编码器设备采集音视频数据；

③流媒体协议模块发送数据；

④流媒体服务器接收音视频数据；

⑤流媒体协议模块开始获取音视频数据；

⑥MP4存储模块接收音视频数据；

⑦MP4存储模块构造MP4格式，创建MP4文件；

⑧MP4存储模块备份MP4参数信息，生成修复文件；

⑨MP4修复模块判断MP4文件异常情况；

⑩MP4文件是否异常，是则由MP4修复模块修复MP4文件，否则结束流程；

结束。

本发明具有下列优点和积极效果：

①本发明存储的格式为标准的MP4格式，便于各个不同的系统平台之间进行资源共享；

②本发明能够可靠修复系统运行期间断电和异常等情况下损坏的MP4文件，提高了系统的稳定性和健壮性，保证了资料的完整性；

③适用于各种需要将音视频数据存储为MP4格式的应用场景。

附图说明

图1本系统的结构方框图；

其中：

101—流媒体服务器；

（流媒体：通常指经过压缩和打包的流式媒体，流媒体可以方便地在局域网或者internet网上传输。）

102—流媒体协议模块；

（流媒体协议：指流媒体服务器和播放器之间进行媒体传输的协议，常见的传输协议有RTSP、RTP和RTMP等。）

103—编码器设备，

201—视频模数转换芯片，202—音频信号处理芯片，203—编解码芯片，

204—网络输出芯片；

104—MP4存储模块

（MP4：全称MPEG-4 Part 14，是一种使用MPEG-4的多媒体电脑档案格式，副档名为mp4，以储存数码音讯及数码视讯为主。另外，MP4又可理解为MP4播放器，MP4播放器是一种集音频、视频、图片浏览、电子书和收音机等于一体的多功能播放器。）；

105—高清摄像机；

106—MP4修复模块；

107—麦克风。

图2为编码器设备103结构方框图。

图3 为本方法的工作流程图；

图4.1是流媒体协议模块发送音视频流的工作流程图；

图4.2是流媒体协议模块接收音视频流的工作流程图；

图5是MP4存储模块的工作流程图；

图6是MP4修复模块的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本发明详细说明：

一、系统

1、总体

如图1，本系统包括流媒体服务器101、流媒体协议模块102、编码器设备103、高清摄像机105、MP4存储模块104、MP4修复模块106和麦克风107；

其连接关系是：

高清摄像机105和编码器设备103前后连接，高清摄像机105将采集的视频信号送给编码器设备103；

麦克风107和编码器设备103前后连接，麦克风107将采集的音频信号送给编码器设备103；

编码器设备103、流媒体协议模块102和流媒体服务器101依次连接，编码器设备103将收到的音视频信号转换为可通过网络传输的音视频流送给流媒体协议模块102，流媒体协议模块102经过协议处理之后将得到的数据通过网络送给流媒体服务器101；

流媒体服务器101、流媒体协议模块102、MP4存储模块104和MP4修复模块106依次连接，流媒体服务器101将音视频数据流送给流媒体协议模块102，流媒体协议模块102经过重新打包处理之后送给MP4存储模块104，并由MP4存储模块104保存为MP4文件，如果保存文件时系统出现异常导致文件损坏，则将MP4存储模块104生成的MP4文件送给MP4修复模块106对该损坏的文件进行修复。

2、功能部件

1）流媒体服务器101

硬件配置 CPU：Intel(R) Xeon(R) CPU X3430 2.40GHz 四核；

软件编制 Ubuntu 10.10 i686(32位) GNU/Linux 2.6.35-22-generic等各种linux操作系统、Etah Media Server。

流媒体服务器101负责对接收到的音视频数据流进行处理和转发。

2）流媒体协议模块102

流媒体协议模块102负责将编码器设备103的音视频数据流进行打包处理，并通过网络传输到流媒体服务器101。

此模块为一种自定义模块，其硬件配置是：256M内存，CPU主频500M HZ，所有linux和windows操作系统。

其内部处理流程如图4。

3）编码器设备103

编码器设备103负责将麦克风107和高清摄像机105采集的信号转换成网络可传输的音视频数据流，并送给流媒体协议模块102进一步处理。

编码器设备103为一种自定义设备；

如图2，编码器设备103包括视频模数转换芯片201、音频信号处理芯片202、编解码芯片203和网络输出芯片204；

视频模数转换芯片201和音频信号处理芯片202分别与编解码芯片203连接，编解码芯片203和网络输出芯片204连接。

下列功能部件的结构和功能是：

（1）视频模数转换芯片201

将模拟视频信号转换成BT 1120格式的数字视频信号。可以选用AD9880。

（2）音频信号处理芯片202

采集音频信号。可以选用AIC23B。

（3）编解码芯片203

负责将原始音视频数据进行编码，负责将已经编码的音视频数据解码。可以选用MG3500。

（4）网络输出芯片204

负责将编码的音视频数据通过网络输出到互联网上的其他设备。可以选用ADM7001X。

4）MP4存储模块104

MP4存储模块104负责接收流媒体协议模块102送过来的音视频数据流，并将该音视频数据流存储为MP4文件，同时备份MP4的参数信息。

其处理流程如图5。

5）高清摄像机105

高清摄像机105可选用常规的720P或者1080P的摄像头，例如索尼的高清摄像机。

高清摄像机105负责采集视频信号，并将采集的视频信号送给编码器设备103。

6）MP4修复模块106

MP4修复模块106负责修复损坏了的MP4文件。

其内部处理流程如图6。

7）麦克风107

麦克风的选用采用一般的麦克风就可以。

麦克风107负责采集音频信号，并将采集的音频信号送给编码器设备103。

二、方法

如图3，本方法的工作流程包括下列步骤：

开始301；

①初始化各个子模块302

将流媒体服务器101、流媒体协议模块102、编码器设备103、MP4存储模块104、高清摄像机105、MP4修复模块106和麦克风107初始化，使能正常工作；

②编码器设备采集音视频数据303

并判断该音视频数据的有效性，如果音视频数据格式无效则不会编码；

③流媒体协议模块发送数据304

流媒体协议模块将采集到的音视频数据打包为流媒体包，并通过网络发送音视频数据到流媒体服务器，同时流媒体协议模块会检查音视频数据的正确性，如果有问题则不会发包；

④流媒体服务器接收音视频数据305；

⑤流媒体协议模块开始获取音视频数据306；

⑥MP4存储模块接收音视频数据307；

⑦MP4存储模块构造MP4格式，创建MP4文件308；

⑧MP4存储模块备份MP4参数信息，生成修复文件309；

⑨MP4修复模块判断MP4文件异常情况310；

⑩MP4文件是否异常311，是则由MP4修复模块修复MP4文件312，否则结束流程313；

结束313。

三、各自定义模块的工作流程

1、流媒体协议模块的工作流程

1）如图4.1，流媒体协议模块发送音视频流的工作流程是：

①初始化流媒体协议模块401；

②创建到服务器的连接CreateConnect()402；

③发送音视频流SendStream()403；

④判断发送是否错误404，是则跳转到步骤②，否则进入下一步骤；

⑤判断发送是否完成405，是则关闭连接CloseConnect()406，否则跳转

到步骤③。

2）如图4.2，流媒体协议模块接收音视频流的工作流程是：

①初始化流媒体协议模块407；

②创建到服务器的连接CreateConnect()408；

③接收音视频流RecvStream()409；

④判断接收是否错误410，是则跳转到步骤②，否则进入下一步骤；

⑤判断接收是否完成411，是则关闭连接CloseConnect()406，否则跳转

到步骤③。

2、MP4存储模块的工作流程

如图5，MP4存储模块的工作流程是：

①获取H264、AAC数据501；

②判断数据格式是否正确502，是则进入下一步骤，否则丢弃511；

③添加到MP4 Chunk503；

④判断是否到达MP4 Chunk Size的大小504，是则进入下一步骤，否则继续步骤③；

⑤续判断MP4文件是否存在505，是则跳转到步骤⑦，否则进入下一步骤；

⑥构造MP4格式文件506；

⑦将Chunk数据写到MP4文件中507；

⑧备份MP4媒体信息和参数信息508；

⑨判断写MP4是否完成509，是则关闭MP4文件，完成写操作510，否则跳转到步骤③。

3、MP4修复模块的工作流程

如图6，MP4修复模块的工作流程图是：

①初始化MP4修复模块601；

②读取损坏的MP4修复文件602；

③读取MP4参数和媒体文件603；

④判断文件是否有效604，是则进入下一步骤，否则关闭所有文件句柄结束修复608；

⑤比较损坏的MP4文件与MP4参数和媒体文件605；

⑥修复MP4损坏的节点，恢复损坏的MP4文件的相关参数信息与媒体信息606；

⑦判断修复是否完成607，是则关闭所有文件句柄结束修复608，否则跳转到步骤⑤。

Claims

1.一种高可靠性流媒体存储系统，其特征在于：

包括流媒体服务器（101）、流媒体协议模块（102）、编码器设备（103）、高清摄像机（105）、MP4存储模块（104）、MP4修复模块（106）和麦克风（107）；

其连接关系是：

高清摄像机（105）和编码器设备（103）连接，高清摄像机（105）将采集的视频信号送给编码器设（103）；

麦克风（107）和编码器设备（103）连接，麦克风（107）将采集的音频信号送给编码器设备（103）；

编码器设备（103）、流媒体协议模块（102）和流媒体服务器（101）依次连接，编码器设备（103）将收到的音视频信号转换为可通过网络传输的音视频流送给流媒体协议模块（102），流媒体协议模块（102）经过协议处理之后将得到的数据通过网络送给流媒体服务器（101）；

流媒体服务器（101）、流媒体协议模块（102）、MP4存储模块（104）和MP4修复模块（106）依次连接，流媒体服务器（101）将音视频数据流送给流媒体协议模块（102），流媒体协议模块（102）经过重新打包处理之后送给MP4存储模块（104），并由MP4存储模块（104）保存为MP4文件，如果保存文件时系统出现异常导致文件损坏，则将MP4存储模块（104）生成的MP4文件送给MP4修复模块（106）对该损坏的文件进行修复。

2.按权利要求1所述的一种高可靠性流媒体存储系统，其特征在于：

所述的编码器设备（103）包括视频模数转换芯片（201）、音频信号处理芯片（202）、编解码芯片（203）和网络输出芯片（204）；

视频模数转换芯片（201）和音频信号处理芯片（202）分别与编解码芯片（203）连接，编解码芯片（203）和网络输出芯片（204）连接。

3.按权利要求1所述的一种高可靠性流媒体存储系统的存储方法，其特征在于：

开始（301）；

①初始化各个子模块（302），即将流媒体服务器（101）、流媒体协议模块（102）、编码器设备（103）、MP4存储模块（104）、高清摄像机（105）、MP4修复模块（106）和麦克风（107）初始化，使能正常工作；

②编码器设备采集音视频数据（303），并判断该音视频数据的有效性，如果音视频数据格式无效则不会编码；

③流媒体协议模块发送数据（304），即流媒体协议模块将编码后的音视频数据打包为流媒体包，并通过网络发送到流媒体服务器，同时流媒体协议模块会检查音视频数据的正确性，如果有问题则不会发包；

④流媒体服务器接收音视频数据（305）；

⑤流媒体协议模块开始获取音视频数据（306）；

⑥MP4存储模块接收音视频数据（307）；

⑦MP4存储模块构造MP4格式，创建MP4文件（308）；

⑧MP4存储模块备份MP4参数信息，生成修复文件（309）；

⑨MP4修复模块判断MP4文件异常情况（310）；

⑩判断MP4文件是否异常（311），是则由MP4修复模块修复MP4文件（312），否则结束流程（313）；

结束（313）。

4.按权利要求3所述的存储方法，其特征在于所述流媒体协议模块发送音视频流的工作流程是：

①初始化流媒体协议模块（401）；

②创建到服务器的连接CreateConnect()（402）；

③发送音视频流SendStream()（403）；

④判断发送是否错误（404），是则跳转到步骤②，否则进入下一步骤；

⑤判断发送是否完成（405），是则关闭连接CloseConnect()（406），否则跳转到步骤③。

5.按权利要求3所述的存储方法，其特征在于所述流媒体协议模块接收音视频流的工作流程是：

①初始化流媒体协议模块（407）；

②创建到服务器的连接CreateConnect()（408）；

③接收音视频流RecvStream()（409）；

④判断接收是否错误（410），是则跳转到步骤②，否则进入下一步骤；

⑤判断接收是否完成（411），是则关闭连接CloseConnect()406，否则跳转

到步骤③。

6.按权利要求3所述的存储方法，其特征在于所述的MP4存储模块的工作流程是：

①获取H264、AAC数据（501）；

②判断数据格式是否正确（502），是则进入下一步骤，否则丢弃（511）；

③添加到MP4 Chunk（503）；

④判断是否到达MP4 Chunk Size的大小（50），是则进入下一步骤，否则继续步骤③；

⑤续判断MP4文件是否存在（50），是则跳转到步骤⑦，否则进入下一步骤；

⑥构造MP4格式文件（506）；

⑦将Chunk数据写到MP4文件中（507）；

⑧备份MP4媒体信息和参数信息（508）；

⑨判断写MP4是否完成（509），是则关闭MP4文件，完成写操作（510），否则跳转到步骤③。

7. 按权利要求3所述的存储方法，其特征在于所述的MP4修复模块的工作流程图是：

①初始化MP4修复模块（601）；

②读取损坏的MP4修复文件（602）；

③读取MP4参数和媒体文件（603）；

④判断文件是否有效（604），是则进入下一步骤，否则关闭所有文件句柄结束修复（608）；

⑤比较损坏的MP4文件与MP4参数和媒体文件（60）；

⑥修复MP4损坏的节点，恢复损坏的MP4文件的相关参数信息与媒体信息（606）；

⑦判断修复是否完成（607），是则关闭所有文件句柄结束修复（608），否则跳转到步骤⑤。