CN103442034A - 一种基于云计算技术的流媒体服务方法和系统 - Google Patents

一种基于云计算技术的流媒体服务方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于云计算技术的流媒体服务方法，包括以下步骤：将系统中除前端控制子系统以外的虚拟机分成工作节点集、待命节点集以及后备节点集，工作节点集和待命节点集中的虚拟机处于开启状态，后备节点集中的虚拟机处于关闭状态，在前端控制子系统中建立所有视频的元数据信息列表，该元数据信息列表中包括各视频的名称、视频所在虚拟机的IP地址、存储路径、视频的大小、视频的分辨率、视频的副本数，在系统中除前端控制子系统以外的每台虚拟机上开启Web服务，以监听Web请求，其中每台虚拟机用于提供Web服务的页面中设置有一个播放控件。本发明能够解决现有流媒体服务系统中存在的可扩展性差、可靠性差、资源利用率低、部署成本高的技术问题。

Description

一种基于云计算技术的流媒体服务方法和系统
技术领域
本发明属于网络通信技术领域，更具体地，涉及一种基于云计算技术的流媒体服务方法和系统。
背景技术
流媒体技术是指在网络中使用流式(Streaming)传输方式进行连续多媒体数据流传输的技术，而流式传输方式,就是把连续的视频和音频信息经过压缩处理后放到流媒体服务器上,让观看者一边下载一边观看,而不需要等到整个多媒体文件下载完就可以播放的技术。
传统的流媒体服务采用的系统和方法，有内容分发网络CDN、对等网P2P以及P2P-CDN混合模式等，但随着智能手机、平板电脑等可随时随地访问网络工具的日益普及，并发访问流媒体应用的客户端数也越来越多，需要面对十万规模抑或是百万规模的大规模并发流媒体服务的挑战，传统的流媒体服务系统和方法在服务器的I/O能力、带宽、海量存储和系统的可扩展性、可靠性和部署成本等方面都越来越无法满足日益增长的需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于云计算技术的流媒体服务方法，其目的在于解决现有流媒体服务系统中存在的可扩展性差、可靠性差、资源利用率低、部署成本高的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于云计算技术的流媒体服务方法，该方法应用在包括前端控制子系统和多台虚拟机的系统中，包括以下步骤：
（1）将系统中除前端控制子系统以外的虚拟机分成工作节点集、待命节点集以及后备节点集，工作节点集和待命节点集中的虚拟机处于开启状态，后备节点集中的虚拟机处于关闭状态；
（2）在前端控制子系统中建立所有视频的元数据信息列表，该元数据信息列表中包括各视频的名称、视频所在虚拟机的IP地址、存储路径、视频的大小、视频的分辨率、视频的副本数；
（3）在系统中除前端控制子系统以外的每台虚拟机上开启Web服务，以监听Web请求，其中每台虚拟机用于提供Web服务的页面中设置有一个播放控件，并分别记录有该虚拟机上各视频的RTSP地址；
（4）开启每台虚拟机上各视频的RTSP地址对应的流媒体服务程序，并打开RTSP端口以监听RTSP请求；
（5）获取来自客户端的Web请求，并判断接入该Web请求是否会超过当前系统中工作节点集的最大带宽，如果超过，则转入步骤（6），否则转入步骤（8）；
（6）唤醒任意一台待命节点集中的虚拟机，将Web请求对应的视频的副本复制到该虚拟机上，使该虚拟机加入到工作节点集；
（7）开启任意一台后备节点集中的虚拟机，并将该虚拟机加入到待命节点集；
（8）查找前端控制子系统中的元数据信息列表，以确定工作节点集中该Web请求对应的视频所在的多台虚拟机；
（9）收集系统中除前端控制子系统以外的虚拟机的负载信息以及工作状态；
（10）根据步骤（9）收集的负载信息和工作状态从步骤（8）确定的多台虚拟机中选择可用且负载最低的虚拟机，并将Web请求转发到该虚拟机；
（11）根据该Web请求向客户端返回一个存有该虚拟机上所有视频对应的RTSP地址的页面；
（12）根据客户端从该页面中选择的RTSP地址为客户端提供视频服务。
优选地，工作节点集、待命节点集以及后备节点集是按照5:3:2的比例进行划分的。
优选地，RTSP地址中包括该虚拟机的IP地址、服务端口号、以及视频的名称和分辨率。
优选地，负载信息包括CPU利用率、内存使用率、带宽利用率，工作状态包括可用和故障两种。
优选地，步骤（10）具体为，首先选择工作状态为“可用”的多台虚拟机，然后选择综合负载U最低的虚拟机，最后将该Web请求转发到该虚拟机，其中
Figure BDA00003631195200031
cpuuti、memuti、netuti分别代表虚拟机的CPU利用率、内存使用率、带宽利用率。
按照本发明的另一方面，提供了一种基于云计算技术的流媒体服务系统，包括前端控制子系统和多台虚拟机，前端控制子系统包括VM管理模块、存储管理模块、接入控制模块、以及请求调度模块，每台虚拟机包括Web服务模块以及流媒体服务模块，VM管理模块用于将系统中除前端控制子系统以外的虚拟机分成工作节点集、待命节点集以及后备节点集，工作节点集和待命节点集中的虚拟机处于开启状态，后备节点集中的虚拟机处于关闭状态，存储管理模块用于在前端控制子系统中建立所有视频的元数据信息列表，Web服务模块用于在系统中除前端控制子系统以外的每台虚拟机上开启Web服务，以监听Web请求，其中每台虚拟机用于提供Web服务的页面中设置有一个播放控件，并分别记录有该虚拟机上各视频的、RTSP地址，流媒体服务模块用于开启每台虚拟机上各视频的RTSP地址对应的流媒体服务程序，并打开RTSP端口以监听RTSP请求，接入控制模块用于获取来自客户端的Web请求，并判断该Web请求是否会超过当前系统中工作节点集的最大带宽，如果超过，则转入VM管理模块，否则转入存储管理模块，VM管理模块还用于唤醒任意一台待命节点集中的虚拟机，将Web请求对应的视频的副本复制到该虚拟机上，使该虚拟机加入到工作节点集，VM管理模块还用于开启任意一台后备节点集中的虚拟机，并将该虚拟机加入到待命节点集，存储管理模块还用于查找前端控制子系统中的元数据信息列表，以确定工作节点集中该Web请求对应的视频所在的多台虚拟机，VM管理模块还用于收集系统中除前端控制子系统以外的虚拟机的负载信息以及工作状态，请求调度模块用于根据收集的负载信息和工作状态从VM管理模块确定的多台虚拟机中选择可用且负载最低的虚拟机，并将Web请求转发到该虚拟机，Web服务模块还用于根据该Web请求向客户端返回一个存有该虚拟机上所有视频对应的RTSP地址的页面，流媒体服务模块还用于根据客户端从该页面中选择的RTSP地址为客户端提供视频服务。
优选地，元数据信息列表中包括各视频的名称、视频所在虚拟机的IP地址、存储路径、视频的大小、视频的分辨率、视频的副本数。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)可扩展性好：由于采用了VM管理模块，其能通过动态地唤醒待命虚拟化资源和开启后备虚拟化资源，并且系统的存储采用了分布式存储技术，因此实现平台服务能力和存储能力的可扩展性，满足大规模客户端请求。
(2)可靠性好：由于采用了存储管理模块，其能在多个虚拟机上为每个视频提供多个副本的存储，增强了系统的容错性，提高了服务的可靠性。
(3)资源利用率高：由于采用了请求调度模块，其能将客户端的请求调度给最优流媒体输出服务节点，实现资源的充分利用，同时视频数据由流媒体服务模块直接交付给客户端，避免了从前端控制子系统中转造成的性能瓶颈。
(4)构建成本低：由于采用云计算的虚拟化技术，将若干物理机虚拟化出多台虚拟机，而物理机可由普通的PC机担当，不需要价格昂贵的高性能服务器，平台的建设成本较低。
(5)集中控制管理：由于前端控制子系统由一台虚拟机承担，实现了请求的接入、调度以及虚拟机资源和存储资源的集中控制。
(6)访问延迟更低：由于请求调度模块采用的调度策略，实现了“存储在哪，服务在哪”的数据获取方式，被请求的内容数据从本地读取，相比从异地读取的方式，降低了客户端得到视频内容数据的延迟时间。
附图说明
图1是本发明基于云计算技术的流媒体服务系统的示意框图。
图2是本发明基于云计算技术的流媒体服务方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图2所示，本发明基于云计算技术的流媒体服务方法，是应用在包括前端控制子系统和多台虚拟机的系统中，该方法包括以下步骤：
（1）将系统中除前端控制子系统以外的虚拟机分成工作节点集、待命节点集以及后备节点集，工作节点集和待命节点集中的虚拟机处于开启状态，后备节点集中的虚拟机处于关闭状态；具体而言，三个节点集是按照5:3:2的比例进行划分的。
（2）在前端控制子系统中建立所有视频的元数据信息列表，该元数据信息列表中包括各视频的名称、视频所在虚拟机的IP地址、存储路径、视频的大小、视频的分辨率、视频的副本数等；
（3）在系统中除前端控制子系统以外的每台虚拟机上开启Web服务，以监听Web请求，其中每台虚拟机用于提供Web服务的页面中设置有一个播放控件，并分别记录有该虚拟机上各视频的实时传输流协议（Real-timeTransmission Streaming Protocol，简称RTSP）地址，该地址中包括该虚拟机的IP地址、服务端口号、以及视频的名称和分辨率；
（4）开启每台虚拟机上各视频的RTSP地址对应的流媒体服务程序，并打开RTSP端口以监听RTSP请求；
（5）获取来自客户端的Web请求，并判断接入该Web请求是否会超过当前系统中工作节点集的最大带宽（该最大带宽等于工作节点集中虚拟机的个数*单个虚拟机的最大输出带宽），如果超过，则转入步骤（6），否则转入步骤（8）；
（6）唤醒任意一台待命节点集中的虚拟机，将Web请求对应的视频的副本复制到该虚拟机上，使该虚拟机加入到工作节点集；具体而言，客户端首先通过Web浏览器中的搜索栏输入其希望观看视频的名称，确认后递交一个包括该视频名称的Web请求；
（7）开启任意一台后备节点集中的虚拟机，并将该虚拟机加入到待命节点集；
（8）查找前端控制子系统中的元数据信息列表，以确定工作节点集中该Web请求对应的视频所在的多台虚拟机；
（9）收集系统中除前端控制子系统以外的虚拟机的负载信息以及工作状态；具体而言，负载信息包括CPU利用率、内存使用率、带宽利用率等，工作状态包括可用和故障两种；
（10）根据步骤（9）收集的负载信息和工作状态从步骤（8）确定的多台虚拟机中选择可用且负载最低的虚拟机，并将Web请求转发到该虚拟机；具体而言，首先选择工作状态为“可用”的多台虚拟机，然后选择综合负载U（cpuuti、memuti、netuti分别代表虚拟机的CPU利用率、内存使用率、带宽利用率）最低的虚拟机，最后将该Web请求转发到该虚拟机；
（11）根据该Web请求向客户端返回一个存有该虚拟机上所有视频对应的RTSP地址的页面；
（12）根据客户端从该页面中选择的RTSP地址为客户端提供视频服务。
如图1所示，本发明基于云计算技术的流媒体服务系统包括前端控制子系统1和多台虚拟机2，前端控制子系统1包括虚拟机（Virtual machine，简称VM）管理模块11、存储管理模块12、接入控制模块13、以及请求调度模块14，每台虚拟机2包括Web服务模块21以及流媒体服务模块22。
VM管理模块11用于将系统中除前端控制子系统以外的虚拟机分成工作节点集、待命节点集以及后备节点集，工作节点集和待命节点集中的虚拟机处于开启状态，后备节点集中的虚拟机处于关闭状态。
存储管理模块12用于在前端控制子系统中建立所有视频的元数据信息列表，该元数据信息列表中包括各视频的名称、视频所在虚拟机的IP地址、存储路径、视频的大小、视频的分辨率、视频的副本数等。
Web服务模块21用于在系统中除前端控制子系统以外的每台虚拟机上开启Web服务，以监听Web请求，其中每台虚拟机用于提供Web服务的页面中设置有一个播放控件，并分别记录有该虚拟机上各视频的实时传输流协议（Real-time Transmission Streaming Protocol，简称RTSP）地址，该地址中包括该虚拟机的IP地址、服务端口号、以及视频的名称和分辨率。
流媒体服务模块22用于开启每台虚拟机上各视频的RTSP地址对应的流媒体服务程序，并打开RTSP端口以监听RTSP请求。
接入控制模块13用于获取来自客户端的Web请求，并判断该Web请求是否会超过当前系统中工作节点集的最大带宽，如果超过，则转入VM管理模块11，否则转入存储管理模块12。
VM管理模块11还用于唤醒任意一台待命节点集中的虚拟机，将Web请求对应的视频的副本复制到该虚拟机上，使该虚拟机加入到工作节点集。
VM管理模块11还用于开启任意一台后备节点集中的虚拟机，并将该虚拟机加入到待命节点集。
存储管理模块12还用于查找前端控制子系统中的元数据信息列表，以确定工作节点集中该Web请求对应的视频所在的多台虚拟机。
VM管理模块11还用于收集系统中除前端控制子系统以外的虚拟机的负载信息以及工作状态；具体而言，负载信息包括CPU利用率、内存使用率、带宽利用率等，工作状态包括可用和故障两种。
请求调度模块14用于根据收集的负载信息和工作状态从VM管理模块11确定的多台虚拟机中选择可用且负载最低的虚拟机，并将Web请求转发到该虚拟机。
Web服务模块21还用于根据该Web请求向客户端返回一个存有该虚拟机上所有视频对应的RTSP地址的页面。
流媒体服务模块22还用于根据客户端从该页面中选择的RTSP地址为客户端提供视频服务。
本领域的技术人员容易理解，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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于云计算技术的流媒体服务方法，是应用在包括前端控制子系统和多台虚拟机的系统中，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将系统中除前端控制子系统以外的虚拟机分成工作节点集、待命节点集以及后备节点集，工作节点集和待命节点集中的虚拟机处于开启状态，后备节点集中的虚拟机处于关闭状态；
（2）在前端控制子系统中建立所有视频的元数据信息列表，该元数据信息列表中包括各视频的名称、视频所在虚拟机的IP地址、存储路径、视频的大小、视频的分辨率、视频的副本数；
（3）在系统中除前端控制子系统以外的每台虚拟机上开启Web服务，以监听Web请求，其中每台虚拟机用于提供Web服务的页面中设置有一个播放控件，并分别记录有该虚拟机上各视频的RTSP地址；
（4）开启每台虚拟机上各视频的RTSP地址对应的流媒体服务程序，并打开RTSP端口以监听RTSP请求；
（5）获取来自客户端的Web请求，并判断接入该Web请求是否会超过当前系统中工作节点集的最大带宽，如果超过，则转入步骤（6），否则转入步骤（8）；
（6）唤醒任意一台待命节点集中的虚拟机，将Web请求对应的视频的副本复制到该虚拟机上，使该虚拟机加入到工作节点集；
（7）开启任意一台后备节点集中的虚拟机，并将该虚拟机加入到待命节点集；
（8）查找前端控制子系统中的元数据信息列表，以确定工作节点集中该Web请求对应的视频所在的多台虚拟机；
（9）收集系统中除前端控制子系统以外的虚拟机的负载信息以及工作状态；
（10）根据步骤（9）收集的负载信息和工作状态从步骤（8）确定的多台虚拟机中选择可用且负载最低的虚拟机，并将Web请求转发到该虚拟机；
（11）根据该Web请求向客户端返回一个存有该虚拟机上所有视频对应的RTSP地址的页面；
（12）根据客户端从该页面中选择的RTSP地址为客户端提供视频服务。
2.根据权利要求1所述的流媒体服务方法，其特征在于，工作节点集、待命节点集以及后备节点集是按照5:3:2的比例进行划分的。
3.根据权利要求1所述的流媒体服务方法，其特征在于，RTSP地址中包括该虚拟机的IP地址、服务端口号、以及视频的名称和分辨率。
4.根据权利要求1所述的流媒体服务方法，其特征在于，负载信息包括CPU利用率、内存使用率、带宽利用率，工作状态包括可用和故障两种。
5.根据权利要求1所述的流媒体服务方法，其特征在于，步骤（10）具体为，首先选择工作状态为“可用”的多台虚拟机，然后选择综合负载U最低的虚拟机，最后将该Web请求转发到该虚拟机，其中
Figure FDA00003631195100021
cpuuti、memuti、netuti分别代表虚拟机的CPU利用率、内存使用率、带宽利用率。
6.一种基于云计算技术的流媒体服务系统，包括前端控制子系统和多台虚拟机，前端控制子系统包括VM管理模块、存储管理模块、接入控制模块、以及请求调度模块，每台虚拟机包括Web服务模块以及流媒体服务模块，其特征在于，
VM管理模块用于将系统中除前端控制子系统以外的虚拟机分成工作节点集、待命节点集以及后备节点集，工作节点集和待命节点集中的虚拟机处于开启状态，后备节点集中的虚拟机处于关闭状态；
存储管理模块用于在前端控制子系统中建立所有视频的元数据信息列表；
Web服务模块用于在系统中除前端控制子系统以外的每台虚拟机上开启Web服务，以监听Web请求，其中每台虚拟机用于提供Web服务的页面中设置有一个播放控件，并分别记录有该虚拟机上各视频的、RTSP地址；
流媒体服务模块用于开启每台虚拟机上各视频的RTSP地址对应的流媒体服务程序，并打开RTSP端口以监听RTSP请求。
接入控制模块用于获取来自客户端的Web请求，并判断该Web请求是否会超过当前系统中工作节点集的最大带宽，如果超过，则转入VM管理模块，否则转入存储管理模块；
VM管理模块还用于唤醒任意一台待命节点集中的虚拟机，将Web请求对应的视频的副本复制到该虚拟机上，使该虚拟机加入到工作节点集；
VM管理模块还用于开启任意一台后备节点集中的虚拟机，并将该虚拟机加入到待命节点集；
存储管理模块还用于查找前端控制子系统中的元数据信息列表，以确定工作节点集中该Web请求对应的视频所在的多台虚拟机；
VM管理模块还用于收集系统中除前端控制子系统以外的虚拟机的负载信息以及工作状态；
请求调度模块用于根据收集的负载信息和工作状态从VM管理模块确定的多台虚拟机中选择可用且负载最低的虚拟机，并将Web请求转发到该虚拟机；
Web服务模块还用于根据该Web请求向客户端返回一个存有该虚拟机上所有视频对应的RTSP地址的页面；
流媒体服务模块还用于根据客户端从该页面中选择的RTSP地址为客户端提供视频服务。
7.根据权利要求6所述的流媒体服务系统，其特征在于，元数据信息列表中包括各视频的名称、视频所在虚拟机的IP地址、存储路径、视频的大小、视频的分辨率、视频的副本数。
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