CN105376226B - 一种流媒体服务器的转发方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种流媒体服务器的转发方法，应用于视频监控系统，包括：DHCP服务器预先获取监控系统内各MS所属的区域信息，根据前端设备的报文请求，由DHCP服务器向前端设备回应其选定的对应所述前端设备的MS信息；前端设备在向VM注册时，该注册信息中包含对应的MS信息；VM在回应客户端业务请求时，根据客户端和被请求前端设备的区域是否相同，确定采用前端设备注册信息中包含的MS向客户端或者采用相应的公网区域的MS向客户端转发流媒体。本发明还公开了一种流媒体服务器的转发系统。本发明公开的流媒体服务器的转发方法及系统，能针对不同区域的客户端，能自动的选择该区域对应的流媒体服务器，从而使得网络间的流量转发最优，大大提升了播放质量。

Description

一种流媒体服务器的转发方法及系统
技术领域
本发明涉及视频监控系统内的数据传输技术，尤其涉及一种流媒体服务器的转发方法及系统。
背景技术
数字视频监控技术是指，除显示设备外的视频设备之间通过网络以数字视频方式进行传输、存储的监控技术。现有的综合数字监控存储管理系统通常由以下基本的单元构成：IPC(网络摄像机)、硬件编码器、VM(视频管理服务器)、VC(客户端)、MS(流媒体服务器)和存储单元(Storage unit)以及相应的软件管理系统及网络传输设备。
通常情况下如果系统中部署了IPC等编码设备以及MS流媒体设备，那么IPC发出的流会优先经过MS设备，由MS设备首先把数据接收到设备本地，再根据需要进行复制和转发(一个客户端点播流就复制1份，多个人点播就复制多份)，通过这样的媒体复制转发来降低IPC编码设备的发流压力。在进行MS选择策略时，现有技术中一般通过MS当前的业务负载量来进行选择。然而该方法容易造成请求数据的客户端与复制转发的MS之间的物理位置不均衡，从而之间的数据传输会受网络带宽的影响以及其它因素干扰，导致影像播放出现延迟、掉帧等现象，严重影响播放的质量。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种新的流媒体服务器的转发方法及系统，解决现有技术中请求数据的客户端与负责数据复制转发的MS设备之间物理位置不均衡的问题，实现能为客户端的请求予以最优的回应处理。
为实现上述目的，本发明提供了一种流媒体服务器的转发方法，应用于视频监控系统，其特征在于，包括：
DHCP服务器预先获取监控系统内各MS所属的区域信息，该区域包括私网区域和公网区域；
根据前端设备的报文请求，由DHCP服务器按照上述的MS区域信息向前端设备回应其选定的对应所述前端设备的MS信息；
前端设备在向VM注册时，该注册信息中包含对应的MS信息；
VM在回应客户端业务请求时，比较客户端和被请求前端设备的区域，根据客户端和被请求前端设备的区域是否相同，确定采用前端设备注册信息中包含的MS向客户端转发流媒体或者采用相应的公网区域的MS向客户端转发流媒体。
优选地，所述前端设备通过DHCP中继向DHCP服务器发送报文请求MS地址；所述DHCP服务器识别所述前端设备的区域，为所述前端设备分配相同区域的MS。
优选地，所述的报文内容中包含了请求IP地址字段、请求MS地址字段以及身份认证标识字段。
优选地，若所述前端设备的区域中具有多个MS可供分配时，所述DHCP服务器根据优先级方式、负载均衡方式和地址排序方式中的一种或几种方式结合进行分配。
优选地，所述DHCP服务器根据优先级方式和负载均衡方式进行分配MS，优先选择优先级高的MS，若优先级相同，则选择业务负载最小的MS。
优选地，所述DHCP服务器获取MS区域信息的方法是由DHCP服务器通过网关在其所在的区域添加获取。
为了方便简化认为操作，使方法适应性更强，进一步地，所述DHCP服务器获取MS区域信息的方法是由VM向DHCP服务器定期发送。
本发明还提供了一种流媒体服务器的转发系统，应用于视频监控系统，包括前端设备、DHCP服务器、MS、VM和客户端，所述DHCP服务器包括配置模块及回应模块，所述配置模块用于预先获取监控系统内各MS所属的区域信息，该区域包括私网区域和公网区域；所述回应模块用于根据前端设备的报文请求，按照上述的MS区域信息向前端设备回应其选定的对应所述前端设备的MS信息；
所述前端设备包括注册模块，所述注册模块用于向VM注册，注册的信息中包含对应的MS信息；
所述视频管理服务器包括处理模块，所述处理模块用于比较客户端和被请求前端设备的区域，根据客户端和被请求前端设备的区域是否相同，确定采用前端设备注册信息中包含的MS向客户端转发流媒体或者采用相应的公网区域的MS向客户端转发流媒体。
优选地，所述DHCP服务器还包括分配模块，所述分配模块用于若所述前端设备的区域中具有多个MS可供分配时，其根据优先级方式、负载均衡方式和地址排序方式中的一种或几种方式结合进行分配。
优选地，所述VM还包括发送模块，所述发送模块用于定期向DHCP服务器发送MS的区域信息。
本发明提供的流媒体服务器转发方法及系统具有以下有益效果：本发明通过建立流媒体服务器区域性分配方法，能针对不同区域的客户端，能自动的选择该区域对应相同区域或公网区域的流媒体服务器，从而使得视频监控系统网络间的流量转发流畅度更佳，从而解决了现有技术中存在的客户端与负责数据复制转发的流媒体服务器之间的物理位置不均衡的问题，使得数据传输受网络带宽以及物理位置因素导致的干扰因素影响小，能很大程度避免播放时出现延迟、掉帧等现象，大大提升了播放的质量。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例的方法流程图；
图2是通用的DHCP中继的工作流程图；
图3是本发明一个较佳实施例的发现报文示意图；
图4是本发明一个较佳实施例的区域设备示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体方法及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
如图1的流程图所示，本发明提供的流媒体转发方法，方法如下：
DHCP服务器预先获取监控系统内各MS所属的区域信息，该区域包括私网区域和公网区域，以区域的概念来划分不同的私网和公网，在本实施例中，所谓私网区域和公网区域是相对不同网段的概念，不同私网区域和公网区域对应有相应的网关、网段以及所属的MS，某一私网区域下的MS无法对在不同私网区域下的前端设备进行数据复制和转发，而公网区域的MS能可实现不同物理网段间数据复制和转发功能；而区域(私网区域和公网区域)内的MS信息(包括MS地址和ID)都可以在DHCP服务器上体现出来，便于后续为前端设备分配MS，关于MS信息如何在DHCP服务器上体现将在下文中作具体介绍。
在前端设备上线后，配置DHCP动态获取地址，前端设备通过中继向DHCP服务器发送DHCP发现报文，所述的报文内容中包含了请求IP地址字段、请求MS地址字段以及身份认证标识字段，其中身份认证标识字段可以向DHCP服务器表明前端设备身份以增加可靠性和安全性。然后DHCP服务器根据前端设备的报文请求，首先通过网关得知该前端设备所在区域，并由DHCP服务器按照上述已预先获取的MS区域信息向前端设备回应包含IP地址、网关地址以及其选定的对应该前端设备的MS信息。
前端设备在获取地址、网关、其对应的MS信息后，在向VM注册时，该注册信息(报文)中包含了对应的MS信息，因此，在VM上就记录有该前端设备对应的MS信息(包含MS地址、ID等信息)。
客户端上线后，同样需要向VM进行注册(或者是上线)，VM会最终得知客户端所在的区域信息；当VM在回应客户端业务请求时，比较客户端和被请求前端设备的区域，根据客户端和被请求前端设备的区域是否相同，确定采用前端设备注册信息中包含的MS设备向客户端转发流媒体或者采用相应的公网区域的MS设备向客户端转发流媒体；在本实施例中，若客户端和被请求前端设备的区域相同，则优先选择DHCP服务器为被请求前端设备分配的MS(即同一区域下的MS)向客户端转发流媒体；若客户端和被请求前端设备的区域不同，则选择对应的公网区域的MS设备向客户端转发流媒体。
下面结合具体应用对本发明实施例的方法进行描述。可以理解，以下技术细节均为本申请实现过程中的具体实例，不构成对本发明的限制。
如图2所示，其为通用的DHCP中继的工作流程。DHCP中继可实现不同子网和物理网段设备端与DHCP服务器之间处理和转发DHCP信息的功能。前端设备(如IPC、网络硬盘录像机、视频编码器等)，在本实施例中以IPC为例，在配置DHCP动态获取IP地址请求时，在本实例中，如图3所示，在DHCP发现报文(DHCP DISCOVERY)中增加一个用于额外向DHCP服务器请求MS地址的option字段，该发现报文用于除常规的向DHCP服务器申请IP地址外，还额外向DHCP服务器请求为该IPC设备分配其所对应的MS设备信息。更进一步地，可以对报文中引入身份认证模式，即option字段中加入身份认证标识，对标识未经认证的其它设备请求，DHCP服务器可选择不做处理，如此也可增加系统的可靠性和安全性。
DHCP中继在收到该IPC设备的发现报文后，并进一步的向DHCP服务器进行发送该报文。
DHCP服务器收到DHCP中继发出的来自于该IPC设备的报文后，根据报文请求，DHCP服务器在实现原有为该IPC设备分配IP地址的功能之外，再根据网关信息(即DHCP中继)判断出该IPC设备的区域信息，为该IPC设备分配一个其所在区域对应的MS设备。
作为区域内的MS信息(包括MS地址和ID)在DHCP服务器上体现出来的一种实施方式，可预先在DHCP服务器上添加包含区域信息、区域对应网关、区域对应的MS设备等配置信息，以该配置信息作为DHCP服务器分配MS设备的原则。配置信息的主要内容如表1所示：
表1
Figure GFW0000020051900000051
该信息配置表中，将监控系统的总区域划分为私网区域(区域1、区域2、区域3......)和公网区域，其中每个区域下都具有对应的网段、网关(即DHCP中继)和隶属于该区域的若干MS设备，如图4所示。以该表中区域1所在条目为例对本DHCP服务器为IPC设备分配其区域对应的MS设备的原理进行详细说明：区域1对应的网段为50.1.0.0，该区域对应的网关(DHCP中继)为50.1.1.254，在区域1下存在MS1-1、MS1-2两台MS设备，上述两台MS设备对应的地址分别为50.1.1.1和50.1.1.2，优先级均为50。当DHCP服务器收到网关(中继)为50.1.1.254的带有身份标识来自于某一未知区域的IPC设备(如IPC-1)的请求信息时，通过对比该网关与表1中的条目信息，可判断该IPC设备的区域信息为区域1，然后发现在该区域1下存在MS1-1、MS1-2这两台MS设备，因此DHCP服务器可选取这其中的一台MS设备，如MS1-1，将该MS1-1设备的地址(50.1.1.1)连同为其分配的IP地址等信息向DHCP中继回应(DHCPOFFER)，而DHCP中继则进一步将回应报文带给该IPC-1设备，以此该IPC-1就获得了DHCP服务器分配的与其位于相同区域(即区域1)下的MS设备信息。需要说明的是，对于表1中最后一行default条目，默认可以理解为：在处于公网区域的MS设备或者是不隶属于表1中区域1、区域2......等其它区域的MS设备，这些MS设备通常是位于公网区域用于转发骨干流量和不同网段间数据的MS设备，若DHCP服务器收到一未知区域的IPC设备请求信息，通过以网关信息作为对比发现，在表1中无法匹配到确切对应的条目时，则判定结果为NONE，就处理方式归于default该条目中，即为此种情况下的IPC设备分配公网区域下所包含的MS设备(例如MS0-1或MS0-2)。其中，若对于同一区域内包含多个MS设备可供选择时，其选择规则举例如下：(1)设置MS设备的优先级，优先选取优先级较高的MS设备；(2)若优先级相同情况下或未设置优先级：可通过比较MS设备或前端设备的IP地址，按一定的顺序(如升序，降序等)规则选取；或根据MS设备负载量进行负载分担的选举，以达到设备的负载均衡，优先选择一台相应区域下其中业务量最小的MS设备，进一步地，选举业务量最小的MS设备可通过XOR的HASH算法或其它能实现相同功能的方式实现。
对于上述的区域内的MS信息(包括MS地址和ID)在DHCP服务器上的体现出来的另一种实施方式，可采用如下方法实现自动配置：由于所有MS设备都是被VM设备所管理，在VM设备中一般会包含所有MS设备的信息(如MS ID、MS地址、MS设备对应的区域信息等)，因此可以在DHCP服务器与VM设备之间建立一种交互流程，以此为达到操作的更加自动和便捷。在此实施方式下，DHCP服务器上只需配置网段和网关信息，区别于表1，无需如前一实施方式中配置MS设备和区域信息等相关信息，如表2所示：
表2
网段 网关(中继) 包含的MS地址 MS ID 区域 优先级
50.1.0.0 50.1.1.254 - - - -
50.2.0.0 50.2.1.254 - - -
...... ...... ...... ...... ...... ......
default NONE - - - -
而VM设备在添加MS设备时，增加MS设备的标识信息，即MS设备对应的区域信息和其它信息，如表3所示：
表3
Figure GFW0000020051900000061
Figure GFW0000020051900000071
然后VM设备与DHCP服务器之间增加一种私有协议交互流程，VM设备定期地(如60秒)将自身所拥有的MS设备信息(如表3所包含的信息)发送给DHCP服务器，DHCP服务器在接收到这些MS设备信息后，通过匹配网段信息(或可采用其他匹配方式，如另设置用于服务器匹配的识别码等)，在DHCP服务器中建立包含区域信息、区域对应网关、区域对应的MS设备等配置信息，通俗地说，DHCP服务器匹配表2和表3区域网段的地址，将表3中MS设备的信息一一对应保存至表2中相应条目内，即完成如表1所示的信息配置表，也即完成了上一实施方式的信息配置操作；需要说明的是，若匹配不到网段信息的MS设备，则将该MS设备归于default条目中。
待IPC设备通过DHCP中继获得分配的IP地址和MS设备信息后，会向VM设备进行注册，此时IPC设备注册的请求中包含了被分配的该IPC设备区域对应的MS设备信息。VM收到前端设备注册请求后，会对IPC设备建立该IPC设备和与其对应的MS设备的数据信息，以前述实施方式中隶属于区域1中的IPC-1设备被分配MS1-1设备为例，如表4所示：
表4
IPC ID MS地址 MS ID MS区域 网段(区域) 优先级
IPC-1 50.1.1.1 MS1-1 区域1 50.1.0.0 50
如此，IPC-1设备就与同属于区域1的MS1-1设备相互对应。
当网络中的客户端上线后，同样需要向VM设备进行注册，即客户端也由VM设备所管理，此时VM设备可通过客户端的网段、客户端的中继或注册时选择的区域信息等方式获知客户端所在的区域信息；当客户端请求IPC业务时，VM设备通过对比客户端区域信息和被请求的IPC设备区域信息，以及VM设备中记录的被请求IPC设备与其对应的MS设备的数据信息(如表4所示)，为客户端分配合适的MS设备(被请求IPC设备区域对应的MS设备(即同一区域下的MS)或其它MS设备(公网区域))进行数据的复制和转发。
进一步地，如果客户端区域信息与被请求的IPC设备区域信息相同，则VM设备采用DHCP服务器为IPC设备分配的MS设备进行数据复制和转发(即同一区域的MS设备)，进一步地，若该IPC设备由DHCP服务器分配的MS设备负载量在当下请求时处于负载量过大时，VM设备可根据服务器负载均衡原则，不选择由DHCP服务器分配的MS设备，转而可选择该时段同区域下业务量最小或其它合适的MS设备；而如果客户端区域信息与被请求的IPC设备区域信息不同时，则VM设备不采用DHCP服务器为IPC设备分配的MS设备，转而采用公网区域的MS设备为客户端进行数据复制和转发，当然，若被请求的IPC设备由DHCP服务器分配的MS设备本来为公网区域的MS设备，此时即使客户端区域信息与被请求的IPC设备区域信息不相同，VM设备依然采用该公网区域的MS设备微客户端进行数据复制和转发。
本发明还提供了一种流媒体服务器的转发系统，应用于视频监控系统，包括前端设备、DHCP服务器、MS、VM和客户端，所述DHCP服务器包括配置模块及回应模块，所述配置模块用于预先获取监控系统内各MS所属的区域信息，该区域包括公网区域和私网区域；所述回应模块用于根据前端设备的报文请求，按照上述的MS区域信息向前端设备回应其选定的对应所述前端设备的MS信息。
所述前端设备包括注册模块，所述注册模块用于向VM注册，注册的信息中包含对应的MS信息。
所述视频管理服务器包括处理模块，所述处理模块用于比较客户端和被请求前端设备的区域，根据客户端和被请求前端设备的区域是否相同，确定采用前端设备注册信息中包含的MS向客户端转发流媒体或者采用相应的公网区域的MS向客户端转发流媒体。
进一步地，所述DHCP服务器还包括分配模块，所述分配模块用于若所述前端设备的区域中具有多个MS可供分配时，其根据优先级方式、负载均衡方式和地址排序方式中的一种或几种方式结合进行分配。
进一步地，所述VM还包括DHCP服务器发送模块，所述发送模块用于定期向DHCP服务器发送MS的区域信息。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种流媒体服务器的转发方法，应用于视频监控系统，其特征在于，包括：
DHCP服务器预先获取监控系统内各MS所属的区域信息，该区域包括私网区域和公网区域；
前端设备通过DHCP中继向DHCP服务器发送报文请求MS地址，根据前端设备的报文请求，所述DHCP服务器识别所述前端设备的区域，由DHCP服务器按照上述的MS区域信息向前端设备回应其选定的对应所述前端设备的MS信息，为所述前端设备分配相同区域的MS；
前端设备在向VM注册时，该注册信息中包含该前端设备对应的MS信息；
VM在回应客户端业务请求时，比较客户端和被请求前端设备的区域，根据客户端和被请求前端设备的区域是否相同，确定采用前端设备注册信息中包含的MS向客户端转发流媒体或者采用相应的公网区域的MS向客户端转发流媒体，其中，若客户端和被请求前端设备的区域相同，则选择DHCP服务器为被请求前端设备分配的同一区域下的MS向客户端转发流媒体；若客户端和被请求前端设备的区域不同，则选择对应的公网区域的MS设备向客户端转发流媒体。
2.如权利要求1所述的流媒体服务器的转发方法，其特征在于，所述的报文内容中包含了请求IP地址字段、请求MS地址字段以及身份认证标识字段。
3.如权利要求1所述的流媒体服务器的转发方法，其特征在于，若所述前端设备的区域中具有多个MS可供分配时，所述DHCP服务器根据优先级方式、负载均衡方式和地址排序方式中的一种或几种方式结合进行分配。
4.如权利要求3所述的流媒体服务器的转发方法，其特征在于，所述DHCP服务器根据优先级方式和负载均衡方式进行分配MS，优先选择优先级高的MS，若优先级相同，则选择业务负载最小的MS。
5.如权利要求1所述的流媒体服务器的转发方法，其特征在于，所述DHCP服务器获取MS区域信息的方法是由DHCP服务器通过预先在该DHCP服务器上添加的配置信息获取，其中，所述配置信息包括区域信息、区域对应网关、区域对应的MS设备。
6.如权利要求1所述的流媒体服务器的转发方法，其特征在于，所述DHCP服务器获取MS区域信息的方法是由VM向DHCP服务器定期发送。
7.一种流媒体服务器的转发系统，应用于视频监控系统，包括前端设备、DHCP服务器、MS、VM和客户端，其特征在于：
所述DHCP服务器包括配置模块及回应模块，所述配置模块用于预先获取监控系统内各MS所属的区域信息，该区域包括私网区域和公网区域；
前端设备通过DHCP中继向DHCP服务器发送报文请求MS地址，所述回应模块用于根据前端设备的报文请求，所述DHCP服务器识别所述前端设备的区域，按照上述的MS区域信息向前端设备回应其选定的对应所述前端设备的MS信息，为所述前端设备分配相同区域的MS；
所述前端设备包括注册模块，所述注册模块用于向VM注册，注册的信息中包含该前端设备对应的MS信息；
所述VM包括处理模块，所述处理模块用于比较客户端和被请求前端设备的区域，根据客户端和被请求前端设备的区域是否相同，确定采用前端设备注册信息中包含的MS向客户端转发流媒体或者采用相应的公网的MS向客户端转发流媒体，其中，若客户端和被请求前端设备的区域相同，则选择DHCP服务器为被请求前端设备分配的同一区域下的MS向客户端转发流媒体；若客户端和被请求前端设备的区域不同，则选择对应的公网区域的MS设备向客户端转发流媒体。
8.如权利要求7所述的流媒体服务器的转发系统，其特征在于，所述DHCP服务器还包括分配模块，所述分配模块用于若所述前端设备的区域中具有多个MS可供分配时，其根据优先级方式、负载均衡方式和地址排序方式中的一种或几种方式结合进行分配。
9.如权利要求7所述的流媒体服务器的转发系统，其特征在于，所述VM还包括发送模块，所述发送模块用于定期向DHCP服务器发送MS的区域信息。
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