CN105611313B - 一种流媒体中视频数据的缓存方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了流媒体中视频数据的缓存方法及系统，该方法包括：确定当前的前端对所述视频数据的前端读取速度、以及后端在按缺省的预读量向缓存窗口预读所述视频数据过程中的后端预读速度；判断所述后端预读速度是否小于所述前端读取速度；当所述后端预读速度小于所述前端读取速度时，增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；其中，所述缺省的预读量至少为两倍的前端读取量，以保证前端下次读取时能够直接从缓存中读取。可见，本发明有效实现了根据前端读取带宽对后端预读速度进行相适应调整，进而避免前端读取阻塞的目的。
Description
技术领域
本发明涉及计算机存储和数据缓存技术领域，特别是涉及一种流媒体中视频数据的缓存方法及系统。
背景技术
随着因特网的蓬勃发展和社会的数字化变革，数据爆炸式增长对存储系统提出了巨大的挑战。作为从软件方面解决存储系统中I/O瓶颈问题的主要方法，缓存技术始终是一个研究热点。
在实际应用中，缓存技术将磁盘中的数据暂时缓存于相对高速的内存中，以此来提高后续的重复访问速度。在流媒体行业中，最显著的特点是连续读，具体地，前端从后端读取视频数据，后端按一个缺省预读量从磁盘中预读数据至缓存。从理论上来说，如果后端的预读速度和前端的读取速度一样，那么除了在最初前端读取时形成缓存窗口的过程中会出现读取阻塞的情况外，其它时候缓存中会始终保存预设缓存窗口大小的缓存量，即缓存窗口处于装满状态。
但是，在现实缓存过程中，前端不可避免的会出现读取带宽的波动，甚至有的时候是很剧烈的波动，而读取带宽的波动会影响读取速度，并且后端的读取速度也不是恒定不变的，缓存窗口中的缓存量也是变化的，在这种情况下，当出现后端预读速度小于前端读取速度的情况时，易造成前端读取阻塞的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种流媒体中视频数据的缓存方法及系统，以实现根据前端读取带宽对后端预读速度进行相适应调整，进而避免前端读取阻塞的目的。
为解决上述技术问题，本发明提供一种流媒体中视频数据的缓存方法，该方法包括：
确定当前的前端对所述视频数据的前端读取速度、以及后端在按缺省的预读量向缓存窗口预读所述视频数据过程中的后端预读速度；
判断所述后端预读速度是否小于所述前端读取速度；
当所述后端预读速度小于所述前端读取速度时，增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
其中，所述缺省的预读量至少为两倍的前端读取量。
上述方法中，优选地，所述当所述后端预读速度小于所述前端读取速度时，增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度，包括：
当所述后端预读速度小于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照第一增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度大于所述前端读取速度，进而使得所述缓存窗口处于装满状态；按照第一减小比例减小增大后的所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
当所述后端预读速度小于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于装满状态时，按照第二增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
其中，所述第一增大比例大于所述第二增大比例。
上述方法中，优选地，还包括：
当所述后端预读速度大于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照所述预读量进行预读，使得所述缓存窗口处于装满状态。
上述方法中，优选地，在所述按照所述预读量进行预读，使得所述缓存窗口处于装满状态之后，还包括：
当所述后端预读速度大于所述前端读取速度的部分达到预设阈值时，按照第二减小比例减小所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度。
上述方法中，优选地，还包括：
当所述后端预读速度等于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照第三增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度大于所述前端读取速度，进而使得所述缓存窗口处于装满状态；按照第三减小比例减小增大后的所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度。
本发明还提供了一种流媒体中视频数据的缓存系统，该系统包括：
确定单元，确定当前的前端对所述视频数据的前端读取速度、以及后端在按缺省的预读量向缓存窗口预读所述视频数据过程中的后端预读速度；
判断单元，用于判断所述后端预读速度是否小于所述前端读取速度；
调整单元，用于当所述后端预读速度小于所述前端读取速度时，增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
其中，所述缺省的预读量至少为两倍的前端读取量。
上述系统中，优选地，所述调整单元包括：
第一调整子单元，用于当所述后端预读速度小于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照第一增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度大于所述前端读取速度，进而使得所述缓存窗口处于装满状态；按照第一减小比例减小增大后的所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
第二调整子单元，用于当所述后端预读速度小于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于装满状态时，按照第二增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
其中，所述第一增大比例大于所述第二增大比例。
上述系统中，优选地，所述调整单元还用于：当所述后端预读速度大于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照所述预读量进行预读，使得所述缓存窗口处于装满状态。
上述系统中，优选地，所述调整单元还用于：在所述按照所述预读量进行预读，使得所述缓存窗口处于装满状态之后，当所述后端预读速度大于所述前端读取速度的部分达到预设阈值时，按照第二减小比例减小所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度。
上述系统中，优选地，所述调整单元还用于：当所述后端预读速度等于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照第三增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度大于所述前端读取速度，进而使得所述缓存窗口处于装满状态；按照第三减小比例减小增大后的所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度。
以上本发明提供的一种流媒体中视频数据的缓存方法及系统中，首先，确定当前的前端对视频数据的前端读取速度以及后端在按缺省的预读量向缓存窗口预读视频数据过程中的后端预读速度；然后，判断所述后端预读速度是否小于所述前端读取速度；当所述后端预读速度小于所述前端读取速度时，认为可能会造成前端阻塞，所以增大上述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；其中，上述缺省的预读量至少为两倍的前端读取量，以保证前端下次读取时能够直接从缓存中读取。可见，本发明有效实现了根据前端读取带宽对后端预读速度进行相适应调整，进而避免前端读取阻塞的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种流媒体中视频数据的缓存方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种流媒体中视频数据的缓存方法的另一流程图；
图3为本发明实施例提供的一种流媒体中视频数据的缓存系统的结构框图示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种流媒体中视频数据的缓存方法及系统，以实现根据前端读取带宽对后端预读速度进行相适应调整，进而避免前端读取阻塞的目的。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参考图1，图1示出了本发明实施例提供的一种流媒体中视频数据的缓存方法的流程图，该方法具体可以包括如下步骤：
步骤S100、确定前端读取速度和后端预读速度。
具体地，确定当前的前端对视频数据的前端读取速度、以及后端在按缺省的预读量向缓存窗口预读视频数据过程中的后端预读速度。
其中，缺省的预读量至少为两倍的前端读取量，以保证前端下次读取时能够直接从缓存中读取。
在具体实施过程中，通过前端的读取瞬时速度来代表当前的前端读取速度，可以参考以下公式计算前端读取速度：
式中：T1为上次读取时间，T2为当前读取时间，Size为上次读取量。后端预读速度同理。
步骤S101、判断后端预读速度是否小于前端读取速度；当后端预读瞬时速度小于前端读取速度时，进入步骤S102，否则，进入步骤S103。
步骤S102、增大预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度。
步骤S103、当后端预读速度大于前端读取速度的部分达到预设阈值时，减小预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度。
当后端预读速度小于前端读取速度时，认为可能会造成前端阻塞，所以增大上述预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度；当后端预读速度大于前端读取速度的部分达到预设阈值时，如果两者之间相差不太大，可以仍然按照当前预读量进行预读，直至缓存窗口处于装满状态后再进行相应地减小至前后端速度相等；可以理解的是，当后端预读速度等于前端读取速度时，仍然按照当前预读量进行预读即可。
当后端预读速度大于前端读取速度的部分达到预设阈值时，减小预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度。不过，仍然需要保证预读量至少为两倍的前端读取量。
可见，本发明有效实现了根据前端读取带宽对后端预读速度进行相适应调整，进而避免前端读取阻塞的目的。
基于上述本发明实施例所公开的技术方案，在后端预读速度小于前端读取速度时，增大预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度，进而避免前端读取阻塞的目的。在本发明另一实施例中，为了进一步保证在后端跟不上前端的时候不会出现前端阻塞，在保证后端预读速度等于前端读取速度的情况下，还需要保证缓存窗口随时处于装满状态，具体过程请参考图2：
步骤S200、在后端预读速度小于前端读取速度时，判断缓存窗口是否处于装满状态，如果是，则进入步骤S201，否则，进入步骤S202。
步骤S201、按照第二增大比例增大预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度。
步骤S202、按照第一增大比例增大预读量，使得后端预读速度大于前端读取速度，进而使得缓存窗口处于装满状态；进入步骤S203。
其中，可以理解的是，第一增大比例大于第二增大比例。实际上，关于本发明所涉及到的各增大比例和缩小比例，本领域技术人员可根据具体情况进行相适应的设定，本文并不严格限定其具体值，只要达到最终目的即可。
步骤S203、按照第一减小比例减小增大后的预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度。
实际上，在视频广电行业内主要的应用特点是多路文件需要恒定IO，在下行读取应用中要求在指定速度下能够支持尽量足够多的路数进行IO，在本发明中通过实时监控缓存窗口的大小，当缓存窗口变小时增大预读速度，当窗口过大时减小预读速度,使缓存量始终波动在一个阀值边缘。可以理解的是，后端预读速度小于前端读取速度时意味着缓存窗口变小，增大预读量意味着增大预读速度，上述描述只不过是换了个角度描述而已。
上述方案主要是针对每路文件而言的，在维持每一路文件后端预读速度等于前端读取速度的状态下，即缓存量始终波动在一个阀值边缘，各路文件的读取速度全部是恒定均等的。每个挂载点下分配制定量的内存大小，当前正在进行读取的文件路数根据客户端读取速率分配挂载点的缓存，并且实时调整，每一路文件正在读取的数据量如果超过各自的分配额度则进行阻塞，说明后端已经不能支撑前端的速度。
基于上述本发明各实施例所公开的技术方案，本发明再一实施例中，当后端预读速度大于前端读取速度、且缓存窗口处于未装满状态时，按照预读量进行预读，使得缓存窗口处于装满状态。在按照预读量进行预读，使得缓存窗口处于装满状态之后，当后端预读速度大于前端读取速度的部分达到预设阈值时，按照第二减小比例减小预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度。
当后端预读速度等于前端读取速度、且缓存窗口处于未装满状态时，按照第三增大比例增大预读量，使得后端预读速度大于前端读取速度，进而使得缓存窗口处于装满状态；按照第三减小比例减小增大后的预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度。
结合上述公开的内容，举个例子进行说明：
在后端进行预读的时候，初始预读的时候，缓存窗口为0，前端速度未知，这个时候我们按照一个缺省的预读量先进行预读，当然预读量必须超过前端读取量的两倍，以确保下次前端预读的时候可以直接从缓存中直接读取。预读的过程中可计算出此次预读的速度SVt0.前端发起第二次读取的时候，由于缓存中已经缓存了所以可以直接从缓存中获取，这时可以计算出前端从缓存中读取的瞬时速度Vt0。并且在第二次读取的同时，后端会进行判断，如果缓存窗口未满，则需要继续预读，这时需要比较前后端的速度，如果Vt0<SVt0，则说明后端预读速度较快，在缓存窗口满之前不需要变更预读量，当缓存窗口满了之后，如果Vt0和SVt0相差比较悬殊，则需要按照预设的比例适当地降低预读量，但得确保后端速度是前端的2倍；如果Vt0>SVt0，则说明后端太慢，需要按照预设系数增大预读量，按照经验一般按照1.5倍的量向上递增。直到满足Vt0＝SVt0并且缓存窗口满。
在实际应用中，可以参考以下代码实现上述方案：
基于上述本发明实施例提供的流媒体中视频数据的缓存方法，本发明实施例还提供了一种流媒体中视频数据的缓存系统，参考图3，该系统300可以包括如下内容：
确定单元301，确定当前的前端对视频数据的前端读取速度、以及后端在按缺省的预读量向缓存窗口预读视频数据过程中的后端预读速度；
判断单元302，用于判断后端预读速度是否小于前端读取速度；
调整单元303，用于当后端预读速度小于前端读取速度时，增大预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度；
其中，缺省的预读量至少为两倍的前端读取量。
本发明中，调整单元303可以包括以下内容：
第一调整子单元，用于当后端预读速度小于前端读取速度、且缓存窗口处于未装满状态时，按照第一增大比例增大预读量，使得后端预读速度大于前端读取速度，进而使得缓存窗口处于装满状态；按照第一减小比例减小增大后的预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度；
第二调整子单元，用于当后端预读速度小于前端读取速度、且缓存窗口处于装满状态时，按照第二增大比例增大预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度；
其中，第一增大比例大于第二增大比例。
本发明中，调整单元303还可以用于：当后端预读速度大于前端读取速度、且缓存窗口处于未装满状态时，按照预读量进行预读，使得缓存窗口处于装满状态。
本发明中，调整单元303还可以用于：在按照预读量进行预读，使得缓存窗口处于装满状态之后，当后端预读速度大于前端读取速度的部分达到预设阈值时，按照第二减小比例减小预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度。
本发明中，调整单元303还可以用于：当后端预读速度等于前端读取速度、且缓存窗口处于未装满状态时，按照第三增大比例增大预读量，使得后端预读速度大于前端读取速度，进而使得缓存窗口处于装满状态；按照第三减小比例减小增大后的预读量，使得后端预读速度等于前端读取速度。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种流媒体中视频数据的缓存方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种流媒体中视频数据的缓存方法，其特征在于，该方法包括：
确定当前的前端对所述视频数据的前端读取速度、以及后端在按缺省的预读量向缓存窗口预读所述视频数据过程中的后端预读速度；
判断所述后端预读速度是否小于所述前端读取速度；
当所述后端预读速度小于所述前端读取速度时，增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；其中，所述缺省的预读量至少为两倍的前端读取量；
当所述后端预读速度大于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照所述预读量进行预读，使得所述缓存窗口处于装满状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述后端预读速度小于所述前端读取速度时，增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度，包括：
当所述后端预读速度小于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照第一增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度大于所述前端读取速度，进而使得所述缓存窗口处于装满状态；按照第一减小比例减小增大后的所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
当所述后端预读速度小于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于装满状态时，按照第二增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
其中，所述第一增大比例大于所述第二增大比例。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述按照所述预读量进行预读，使得所述缓存窗口处于装满状态之后，还包括：
当所述后端预读速度大于所述前端读取速度的部分达到预设阈值时，按照第二减小比例减小所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述后端预读速度等于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照第三增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度大于所述前端读取速度，进而使得所述缓存窗口处于装满状态；按照第三减小比例减小增大后的所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度。
5.一种流媒体中视频数据的缓存系统，其特征在于，该系统包括：
确定单元，确定当前的前端对所述视频数据的前端读取速度、以及后端在按缺省的预读量向缓存窗口预读所述视频数据过程中的后端预读速度；
判断单元，用于判断所述后端预读速度是否小于所述前端读取速度；
调整单元，用于当所述后端预读速度小于所述前端读取速度时，增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；其中，所述缺省的预读量至少为两倍的前端读取量；
所述调整单元还用于：当所述后端预读速度大于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照所述预读量进行预读，使得所述缓存窗口处于装满状态。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述调整单元包括：
第一调整子单元，用于当所述后端预读速度小于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照第一增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度大于所述前端读取速度，进而使得所述缓存窗口处于装满状态；按照第一减小比例减小增大后的所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
第二调整子单元，用于当所述后端预读速度小于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于装满状态时，按照第二增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度；
其中，所述第一增大比例大于所述第二增大比例。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述调整单元还用于：在所述按照所述预读量进行预读，使得所述缓存窗口处于装满状态之后，当所述后端预读速度大于所述前端读取速度的部分达到预设阈值时，按照第二减小比例减小所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述调整单元还用于：当所述后端预读速度等于所述前端读取速度、且所述缓存窗口处于未装满状态时，按照第三增大比例增大所述预读量，使得所述后端预读速度大于所述前端读取速度，进而使得所述缓存窗口处于装满状态；按照第三减小比例减小增大后的所述预读量，使得所述后端预读速度等于所述前端读取速度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |