CN104581073A - 基于sla分类的云视频监控数据低能耗存储系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统及方法，通过使用一种带访问时间段的SLA，对云视频监控系统中运行监控与浏览任务的虚拟机以及数据存储节点按访问时间段进行分类，从而将全天的云视频服务划分为不同的时间段进行分类处理；在此基础上，设计一个存储节点的运行计划表，对监控数据中心所有存储节点的运行状态进行控制，使得不处于访问时间段的存储节点处于节能状态，而处于访问时间段的存储节点则处于正常运行状态，从而实现在保证SLA的前提下节省存储节点的电能消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统及方法，属于云视频监控领域。
背景技术
云计算是一种利用互联网实现随时随地、按需、便捷地访问共享资源池(如计算设施、存储设备、应用程序等)的计算模式，其出现推动了视频监控领域的发展，形成了一种“视频监控即服务”的全新云计算服务模式。云视频监控服务大幅度降低了用户的建设维护成本，据IMS Research的统计，基于云计算的视频监控服务需求正以每年20％～30％的速率增长。因此，基于云计算的视频监控系统是监控领域今后的发展趋势。云视频监控数据中心是所有监控视频资源和多媒体数据的载体，数据中心的性能很大程度上决定了云视频监控系统的性能。但当前的研究表明，数据中心大部分服务器的平均利用率只有20％～30％，而空闲状态硬件设备的能耗通常占满负荷运行时能耗的50％以上，由此可见，当前数据中心的电能利用率较低，有必要对其进行优化。
目前，针对数据中心能耗问题主要有两类解决方法，即硬件节能技术和软件节能技术。硬件节能技术主要通过降低构成存储的硬件设备的能耗，以达到降低数据存储能耗的目的，但硬件成本较高，因此目前仍没有形成规模化的商业应用。软件节能技术通过一定的软件策略，在很少的性能损失，甚至不影响性能的前提下，使数据中心内的部分节点进入低能耗模式或挂起状态，达到降低整个存储数据中心能耗的目的，主要有两类方法：基于静态数据放置的存储管理方法和基于动态数据放置的存储管理方法。
静态数据放置的方法在提供一定容错性的前提下，使得部分时间内某些节点不提供数据访问和存储服务，从而关闭或者挂起这些节点以实现节能；但静态数据放置方法并未考虑云监控视频数据存储空间大，用户访问随机性强等特性，因此难以直接应用于云视频监控系统。动态放置存储管理方法，根据数据访问模式或频度动态调整数据存放的位置，把访问频度高的数据迁移到缓存或部分节点上，使得其余节点在较长的时间内无访问请求，并使其进入低能耗状态实现节能；但云视频监控作为一种数据密集型应用，动态放置存储管理方法在视频数据迁移过程会占用大量网络带宽，且影响系统服务性能，迁移代价过高，不适用于流媒体的存储，因此也难以应用在云视频监控场合。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统及方法，能直接应用于云视频监控系统，大幅度降低监控历史数据存储的电能消耗，且易于实施。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统，包括存储有历史监控视频数据的监控浏览服务器以及与之通信的用于存储历史监控视频数据的分布式存储集群，所述分布式存储集群由2个以上存储节点组成，其特征在于：每个存储节点均设有用于对其存储的数据进行备份的副本节点；所述监控浏览服务器虚拟出2个以上用于运行监控任务并产生历史监控视频数据的监控虚拟机，以及2个以上用于运行浏览任务的浏览虚拟机；监控浏览服务器与资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别通信，资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别与SLA信息管理服务器通信，资源管理服务器与分布式存储集群和存储节点管理服务器相互通信，SLA信息管理服务器与用户注册信息数据库服务器相互通信；其中，SLA信息管理服务器用于从用户注册信息数据库服务器获取SLA服务需求参数，将SLA服务需求参数进行处理产生访问时间段参数，以及将访问时间段参数传递至资源管理服务器、数据接入管理服务器和存储节点管理服务器；所述服务需求参数包括访问时间段以及每个访问时间段内的用户数；资源管理服务器用于接收SLA信息管理服务器发送的访问时间段参数，并根据访问时间段参数对监控浏览服务器和存储节点进行分类；数据接入管理服务器用于在设定的时间段内向监控浏览服务器发出数据存储请求，以控制分布式存储集群存储历史监控视频数据；存储节点管理服务器上部署有分布式存储集群的各存储节点的运行计划表，运行计划表包含各存储节点及其副本节点在每个访问时间段类的运行模式，存储节点管理服务器用于根据运行计划表控制分布式存储集群的各存储节点改变运行模式，所述运行模式包括正常运行和休眠。
本发明同时提供了一种基于上述系统的基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储方法，具体包括以下步骤：
(1)部署基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统：所述基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统包括存储有历史监控视频数据的监控浏览服务器以及与之通信的用于存储历史监控视频数据的分布式存储集群，所述分布式存储集群由2个以上存储节点组成，其特征在于：每个存储节点均设有用于对其存储的数据进行备份的副本节点；所述监控浏览服务器虚拟出2个以上用于运行监控任务并产生历史监控视频数据的监控虚拟机，以及2个以上用于运行浏览任务的浏览虚拟机；监控浏览服务器与资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别通信，资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别与SLA信息管理服务器通信，资源管理服务器与分布式存储集群和存储节点管理服务器相互通信，SLA信息管理服务器与用户注册信息数据库服务器相互通信；
(2)预处理：将各存储节点定义为正常运行和休眠两种运行模式；
(3)初始化：SLA信息管理服务器实时地从用户注册信息数据库服务器获取SLA中的服务需求参数，所述服务需求参数包括访问时间段以及每个访问时间段内的用户数，将服务需求参数进行处理，以产生访问时间段参数，并将时间段参数分别发送至资源管理服务器、数据接入管理服务器和存储节点管理服务器；
(4)资源分类：资源管理服务器根据访问时间段参数，将监控虚拟机、浏览虚拟机、存储节点及其副本节点分别按访问时间段的不同分为2个以上访问时间段类，则每个种类中的监控虚拟机、浏览虚拟机、存储节点及其副本节点均设有访问时间段和非访问时间段，资源管理服务器将资源分类结果发送至存储节点管理服务器；
(5)存储节点运行计划部署：存储节点管理服务器根据访问时间段参数和资源分类结果，对存储在其中的运行计划表进行初始化，使得运行计划表包含各存储节点及其副本节点在每个访问时间段类的运行模式；
(6)存储节点运行模式控制：存储节点管理服务器根据运行计划表给存储节点及其副本节点发送控制指令，以控制存储节点及其副本节点在非访问时间段内为休眠模式，在访问时间段内为正常运行模式；
(7)数据存储控制：数据接入管理服务器根据访问时间段参数，向处于正常运行模式的监控虚拟机发送数据存储请求，为其分配类型相同的存储节点，控制监控虚拟机中存储的历史监控视频数据导入类型相同的存储节点中；
(8)数据浏览：当前访问时间段内有浏览任务发生时，在分布式存储集群和浏览虚拟机之间建立通信连接，将处于运行模式的存储节点中的数据传入同类型的浏览虚拟机；
(9)信息更新：SLA信息管理服务器检查其产生的访问时间段参数是否改变，若改变则返回步骤(3)以重新初始化，否则返回步骤(6)以重新进行存储节点运行模式控制。
步骤(4)中，资源管理服务器根据访问时间段参数，将监控虚拟机、浏览虚拟机、存储节点及其副本节点按访问时间段的不同分为A类、B类、C类、D类、E类和F类这6个访问时间段类，其中A类的访问时间段为0点～4点，B类的访问时间段为4点～8点，C类的访问时间段为8点～12点，D类的访问时间段为12点～16点，E类的访问时间段为16点～20点，F类的访问时间段为20点～24点。
步骤(7)中，控制监控虚拟机中存储的历史监控视频数据导入类型相同的存储节点后，存储节点的副本节点对历史监控视频数据进行备份。
本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：
(1)本发明针对现有云视频监控的具体应用场景，用户根据需要或喜好浏览监控视频充满不确定性，使得数据存储的电能利用率较低的问题，设计了一种带访问时间段的SLA，并据此对运行监控和浏览任务的虚拟机以及存储节点进行合理分类，将全天的云视频监控服务划分成各个时间段的任务分别处理；
(2)本发明设计了所有存储节点的运行计划表，使得数据中心所有存储节点的运行状态能得到有效控制，以最大化实现节能；
(3)本发明充分考虑了云视频监控系统的特性，提出了基于SLA分类的低能耗存储思想，能直接应用于云视频监控场景，实际运行过程中，在资源分类过程中分为6个访问时间段类，则存储节点的平均正常运行时间只占到没有采用该低能耗存储方法时总运行时间的17％，节能效果显著，且随着访问时间段分类数的增加，节能效果能进一步提高。
附图说明
图1为基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统部署结构图。
图2为本发明实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统，包括存储有历史监控视频数据的监控浏览服务器以及与之通信的用于存储历史监控视频数据的分布式存储集群，所述分布式存储集群由2个以上存储节点组成，其特征在于：每个存储节点均设有用于对其存储的数据进行备份的副本节点；所述监控浏览服务器虚拟出2个以上用于运行监控任务并产生历史监控视频数据的监控虚拟机，以及2个以上用于运行浏览任务的浏览虚拟机；监控浏览服务器与资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别通信，资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别与SLA信息管理服务器通信，资源管理服务器与分布式存储集群和存储节点管理服务器相互通信，SLA信息管理服务器与用户注册信息数据库服务器相互通信；其中，SLA信息管理服务器用于从用户注册信息数据库服务器获取SLA服务需求参数，将SLA服务需求参数进行处理产生访问时间段参数，以及将访问时间段参数传递至资源管理服务器、数据接入管理服务器和存储节点管理服务器；所述服务需求参数包括访问时间段以及每个访问时间段内的用户数；资源管理服务器用于接收SLA信息管理服务器发送的访问时间段参数，并根据访问时间段参数对监控浏览服务器和存储节点进行分类；数据接入管理服务器用于在设定的时间段内向监控浏览服务器发出数据存储请求，以控制分布式存储集群存储历史监控视频数据；存储节点管理服务器上部署有分布式存储集群的各存储节点的运行计划表，运行计划表包含各存储节点及其副本节点在每个访问时间段类的运行模式，存储节点管理服务器用于根据运行计划表控制分布式存储集群的各存储节点改变运行模式，所述运行模式包括正常运行和休眠。
本发明同时提供了一种基于上述系统的基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储方法，参照图2，具体包括以下步骤：
(1)部署基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统：所述基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统包括存储有历史监控视频数据的监控浏览服务器以及与之通信的用于存储历史监控视频数据的分布式存储集群，所述分布式存储集群由2个以上存储节点组成，其特征在于：每个存储节点均设有用于对其存储的数据进行备份的副本节点；所述监控浏览服务器虚拟出2个以上用于运行监控任务并产生历史监控视频数据的监控虚拟机，以及2个以上用于运行浏览任务的浏览虚拟机；监控浏览服务器与资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别通信，资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别与SLA信息管理服务器通信，资源管理服务器与分布式存储集群和存储节点管理服务器相互通信，SLA信息管理服务器与用户注册信息数据库服务器相互通信；部署结构图如图1所示；
(2)预处理：将各存储节点定义为正常运行和休眠两种运行模式；
(3)初始化：SLA信息管理服务器实时地从用户注册信息数据库服务器获取SLA中的服务需求参数，所述服务需求参数包括访问时间段以及每个访问时间段内的用户数，将服务需求参数进行处理，以产生访问时间段参数，并将时间段参数分别发送至资源管理服务器、数据接入管理服务器和存储节点管理服务器；
(4)资源分类：资源管理服务器根据访问时间段参数，将监控虚拟机、浏览虚拟机、存储节点及其副本节点按访问时间段的不同分为A类、B类、C类、D类、E类和F类这6个访问时间段类，其中A类的访问时间段为0点～4点，B类的访问时间段为4点～8点，C类的访问时间段为8点～12点，D类的访问时间段为12点～16点，E类的访问时间段为16点～20点，F类的访问时间段为20点～24点；
(5)存储节点运行计划部署：存储节点管理服务器根据访问时间段参数和资源分类结果，对存储在其中的运行计划表进行初始化，使得运行计划表包含各存储节点及其副本节点在每个访问时间段类的运行模式；
(6)存储节点运行模式控制：存储节点管理服务器根据运行计划表给存储节点及其副本节点发送控制指令，以控制存储节点及其副本节点在非访问时间段内为休眠模式，在访问时间段内为正常运行模式；
(7)数据存储控制：数据接入管理服务器根据访问时间段参数，向处于正常运行模式的监控虚拟机发送数据存储请求，为其分配类型相同的存储节点，控制监控虚拟机中存储的历史监控视频数据导入类型相同的存储节点中；存储节点的副本节点对历史监控视频数据进行备份；
(8)数据浏览：当前访问时间段内有浏览任务发生时，在分布式存储集群和浏览虚拟机之间建立通信连接，将处于运行模式的存储节点中的数据传入同类型的浏览虚拟机；
(9)信息更新：SLA信息管理服务器检查其产生的访问时间段参数是否改变，若改变则返回步骤(3)以重新初始化，否则返回步骤(6)以重新进行存储节点运行模式控制。
Claims (4)
1.一种基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统，包括存储有历史监控视频数据的监控浏览服务器以及与之通信的用于存储历史监控视频数据的分布式存储集群，所述分布式存储集群由2个以上存储节点组成，其特征在于：每个存储节点均设有用于对其存储的数据进行备份的副本节点；所述监控浏览服务器虚拟出2个以上用于运行监控任务并产生历史监控视频数据的监控虚拟机，以及2个以上用于运行浏览任务的浏览虚拟机；监控浏览服务器与资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别通信，资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别与SLA信息管理服务器通信，资源管理服务器与分布式存储集群和存储节点管理服务器相互通信，SLA信息管理服务器与用户注册信息数据库服务器相互通信；
其中，SLA信息管理服务器用于从用户注册信息数据库服务器获取SLA服务需求参数，将SLA服务需求参数进行处理产生访问时间段参数，以及将访问时间段参数传递至资源管理服务器、数据接入管理服务器和存储节点管理服务器；所述服务需求参数包括访问时间段以及每个访问时间段内的用户数；
资源管理服务器用于接收SLA信息管理服务器发送的访问时间段参数，并根据访问时间段参数对监控浏览服务器和存储节点进行分类；
数据接入管理服务器用于在设定的时间段内向监控浏览服务器发出数据存储请求，以控制分布式存储集群存储历史监控视频数据；
存储节点管理服务器上部署有分布式存储集群的各存储节点的运行计划表，运行计划表包含各存储节点及其副本节点在每个访问时间段类的运行模式，存储节点管理服务器用于根据运行计划表控制分布式存储集群的各存储节点改变运行模式，所述运行模式包括正常运行和休眠。
2.一种基于权利要求1所述基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统的存储方法，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)部署基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统：所述基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储系统包括存储有历史监控视频数据的监控浏览服务器以及与之通信的用于存储历史监控视频数据的分布式存储集群，所述分布式存储集群由2个以上存储节点组成，其特征在于：每个存储节点均设有用于对其存储的数据进行备份的副本节点；所述监控浏览服务器虚拟出2个以上用于运行监控任务并产生历史监控视频数据的监控虚拟机，以及2个以上用于运行浏览任务的浏览虚拟机；监控浏览服务器与资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别通信，资源管理服务器、数据接入管理服务器以及存储节点管理服务器分别与SLA信息管理服务器通信，资源管理服务器与分布式存储集群和存储节点管理服务器相互通信，SLA信息管理服务器与用户注册信息数据库服务器相互通信；
(2)预处理：将各存储节点定义为正常运行和休眠两种运行模式；
(3)初始化：SLA信息管理服务器实时地从用户注册信息数据库服务器获取SLA中的服务需求参数，所述服务需求参数包括访问时间段以及每个访问时间段内的用户数，将服务需求参数进行处理，以产生访问时间段参数，并将时间段参数分别发送至资源管理服务器、数据接入管理服务器和存储节点管理服务器；
(4)资源分类：资源管理服务器根据访问时间段参数，将监控虚拟机、浏览虚拟机、存储节点及其副本节点分别按访问时间段的不同分为2个以上访问时间段类，则每个种类中的监控虚拟机、浏览虚拟机、存储节点及其副本节点均设有访问时间段和非访问时间段，资源管理服务器将资源分类结果发送至存储节点管理服务器；
(5)存储节点运行计划部署：存储节点管理服务器根据访问时间段参数和资源分类结果，对存储在其中的运行计划表进行初始化，使得运行计划表包含各存储节点及其副本节点在每个访问时间段类的运行模式；
(6)存储节点运行模式控制：存储节点管理服务器根据运行计划表给存储节点及其副本节点发送控制指令，以控制存储节点及其副本节点在非访问时间段内为休眠模式，在访问时间段内为正常运行模式；
(7)数据存储控制：数据接入管理服务器根据访问时间段参数，向处于正常运行模式的监控虚拟机发送数据存储请求，为其分配类型相同的存储节点，控制监控虚拟机中存储的历史监控视频数据导入类型相同的存储节点中；
(8)数据浏览：当前访问时间段内有浏览任务发生时，在分布式存储集群和浏览虚拟机之间建立通信连接，将处于运行模式的存储节点中的数据传入同类型的浏览虚拟机；
(9)信息更新：SLA信息管理服务器检查其产生的访问时间段参数是否改变，若改变则返回步骤(3)以重新初始化，否则返回步骤(6)以重新进行存储节点运行模式控制。
3.根据权利要求2所述的基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储方法，其特征在于：步骤(4)中，资源管理服务器根据访问时间段参数，将监控虚拟机、浏览虚拟机、存储节点及其副本节点按访问时间段的不同分为A类、B类、C类、D类、E类和F类这6个访问时间段类，其中A类的访问时间段为0点～4点，B类的访问时间段为4点～8点，C类的访问时间段为8点～12点，D类的访问时间段为12点～16点，E类的访问时间段为16点～20点，F类的访问时间段为20点～24点。
4.根据权利要求2所述的基于SLA分类的云视频监控数据低能耗存储方法，其特征在于：步骤(7)中，控制监控虚拟机中存储的历史监控视频数据导入类型相同的存储节点后，存储节点的副本节点对历史监控视频数据进行备份。
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