CN108111436B - 一种网络设备缓存调度方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网络设备缓存调度方法及系统，SDN控制器根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表，所述媒体流映射表包括媒体流对应的网络信息和用户权限级别；根据媒体流映射表中的网络信息，定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，当缓存占用超过设定的阈值时，向对应的SDN交换机下发控制策略；SDN交换机接收SDN控制器下发的控制策略，根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存。本发明通过SDN控制器灵活调度SDN交换机的缓存，在热点事件出现时，有效保证了用户权限级别高的用户观看的视频图像的质量。

Description

一种网络设备缓存调度方法及系统
技术领域
本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及一种网络设备缓存调度方法及系统。
背景技术
在视频监控系统中，媒体流不仅占用大量的带宽，而且由于视频的IP编码方式，导致媒体流量不会恒定，而是会存在突发流量。尤其在出现热点事件时，多人点播会增加网络瞬时压力，导致网络丢包。
为了防止丢包，网路中的交换机或路由器等网络设备通常都设置有缓存，缓存的具体设置由交换芯片决定，可以为每个端口分别配置单独的缓存，也可以所有端口共享一个公共缓存。然而，即使交换机存在缓存，但缓存的空间总是有一定的大小，当点播路数过多流量过大时，缓存不够用，在缓存溢出后仍然会存在丢包。
另外现有技术的交换机缓存的分配，主要在交换机上进行设置，根据物理端口来进行分配。然而在视频监控系统中，通常需要根据用户的权限级别来提供对应的服务，保证高级别的用户能够及时优先接收点播实况，从而保证视频监控的有效利用，而现有技术交换机缓存机制无法做到。
发明内容
本发明提出了一种网络设备缓存调度方法及系统，可以基于用户的权限级别来通过SDN分配缓存，有效保障高权限级别用户的点播视频质量。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种网络设备缓存调度方法，应用在视频监控系统中，所述网络设备缓存调度方法，包括：
SDN控制器根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表，所述媒体流映射表包括媒体流对应的网络信息和用户权限级别；
SDN控制器根据媒体流映射表中的网络信息，定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，当缓存占用超过设定的阈值时，向对应的SDN交换机下发控制策略；
SDN交换机接收SDN控制器下发的控制策略，根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存。
进一步地，所述媒体流对应的网络信息包括SDN交换机编号、媒体流入端口号、媒体流出端口号、媒体流源地址、媒体流目的地址。
进一步地，所述媒体流对应的网络信息还包括媒体流带宽，所述网络设备缓存调度方法，还包括：
向对应的SDN交换机下发控制策略，使得SDN交换机根据所述控制策略按照用户权限级别和媒体流带宽分配缓存。
进一步地，所述SDN控制器根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表时，当媒体流通过媒体流服务器转发时，在媒体流映射表中，对于网络摄像机到媒体流服务器的媒体流，仅保留用户权限级别最高的媒体流对应的表项。
进一步地，所述SDN交换机根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存，包括：
根据该媒体流对应的用户权限级别的高低，调度相应的公共缓存给该端口；
在公共缓存调度后仍然不够用，则进一步按照用户权限级别，逐步回收其他低用户权限级别的媒体流占用的端口缓存。
本发明还提出了一种网络设备缓存调度系统，应用在视频监控网络中，所述网络设备缓存调度系统，包括：
SDN控制器，用于根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表，所述媒体流映射表包括媒体流对应的网络信息和用户权限级别；根据媒体流映射表中的网络信息，定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，当缓存占用超过设定的阈值时，向对应的SDN交换机下发控制策略；
SDN交换机，用于接收SDN控制器下发的控制策略，根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存。
本发明提出的一种网络设备缓存调度方法及系统，SDN控制器根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表，定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，当缓存占用超过设定的阈值时，向对应的SDN交换机下发控制策略，使得SDN交换机根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存。本发明通过SDN控制器灵活调度SDN交换机的缓存，在热点事件出现时，有效保证了用户权限级别高的用户观看的视频图像的质量。
附图说明
图1为SDN网络框图；
图2为本发明一种网络设备缓存调度方法流程图；
图3为本发明实施例视频监控系统网络示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步详细说明，以下实施例不构成对本发明的限定。
目前软件定义网络SDN(Software Defined Network)得到了广泛的应用，SDN是一种新型的网络架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，从而实现对网络资源灵活的按需调配。如图1所示，在SDN网络中，SDN控制器通过北向接口收集网络应用的信息，并通过南向接口发送控制策略到SDN交换机，SDN交换机根据控制策略进行对应的操作，实现网络资源灵活的调配。
本申请技术方案基于SDN网络，来实现网络设备缓存的调度。在SDN网络中，SDN交换机即网络设备，用来实现数据的转发，本实施例以下统一采用SDN交换机来表示网络设备进行具体的阐述。
如图2所示，本实施例一种网络设备缓存调度方法，应用在视频监控系统中，具体步骤如下：
SDN控制器根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表，所述媒体流映射表包括媒体流对应的网络信息和用户权限级别；
SDN控制器根据媒体流映射表中的网络信息，定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，当缓存占用超过设定的阈值时，向对应的SDN交换机下发控制策略；
SDN交换机接收SDN控制器下发的控制策略，根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存。
本实施例以图3所示的视频监控系统为例，在图3中，视频管理服务器作为SDN控制器的一个网络应用，当视频监控系统中每建立或撤销一个媒体流时(实况/回放)，由视频管理服务器，通过北向接口协议，给SDN控制器发一条媒体流消息，消息里包含媒体流的源地址、目的地址、以及点播者的用户权限级别等信息，消息中还可以包含媒体流带宽信息。
需要说明的是，若媒体流是经媒体流服务器转发的实况，则一个媒体流对应两条消息，分别是从IPC到媒体流服务器MS，以及从媒体流服务器MS到客户端，其中用户权限级别相同，以下不再赘述。
SDN控制器收到视频管理服务器发来的媒体流消息后，更新媒体流映射表。本实施例媒体流映射表内容包含SDN交换机编号、媒体流入端口号、媒体流出端口号、媒体流源地址、媒体流目的地址、用户权限级别。当视频管理服务器发出的媒体流消息中，包括媒体流带宽时，SDN控制中的媒体流映射表中也包括对应的媒体流带宽信息。
当媒体流通过媒体流服务器转发时，在媒体流映射表中，对于网络摄像机到媒体流服务器的媒体流，仅保留用户权限级别最高的媒体流对应的表项。即对于具有相同的源、目的地址的媒体流信息，比如经媒体流管理服务器MS的实况，IPC到MS可能仅只有一条流，则保留最高的用户权限级别。
本实施例SDN控制器在更新媒体流映射表时，由于SDN控制器上有所有SDN交换机的信息，包括vlan、路由、端口等信息，相当于SDN控制器已经拥有了整网的拓扑信息；因此当SDN控制收到北向接口下来的媒体流消息后，根据源IP、目的IP等信息，可以知道该媒体流总共经过了几跳，分别对应哪些SDN交换机。SDN控制器通过南向接口协议，查询媒体流到这些SDN交换机入端口号、出端口号，从而形成媒体流映射表。
例如，对于从IPC1到客户端1的实况流，对应的媒体流映射表如下：
Figure BDA0001489115730000051
表1
本实施例SDN控制器根据媒体流映射表，定期(比如每10秒采集一次)通过南向接口协议，查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况。例如查看媒体流涉及的所有SDN交换机，看媒体流的入端口、出端口对应的缓存使用率是否达到设定的阈值(比如80％)。
若对于该媒体流，所有SDN交换机媒体流的出、入端口，缓存占用均没超过设定的阈值，则不做处理；若有达到，则通过南向接口协议下发控制策略给SDN交换机。SDN交换机在收到控制策略后，根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存。
本申请的一种实施例，对于缓存占用超过设定的阈值的端口，根据该媒体流对应的用户权限级别的高低，调度相应的公共缓存给该端口。例如比如每次调度公共缓存的10％，具体调度多少缓存根据每个应用场景的实际情况来设定。对应的控制策略如下(Q为公共缓存)：
SDN交换机 端口 用户权限级别 缓存调度
A #1 高 +10％*Q
 
表2
容易理解的是，控制策略需要根据用户权限级别来设定，当用户权限级别为高时，按照表2调度缓存；当用户权限级别为中时，可以适当降低调用的缓存，例如5％；当用户权限级别为低时，可以不予处理，即不进行缓存调度。
当媒体流映射表中包含媒体流带宽时，还可以根据媒体流带宽来做相应的设置。即当发现端口对应的缓存使用率超过设定的阈值时，并且媒体流带宽比较大时，调度更多的缓存，这里不一一赘述。调整后的控制策略如下：
SDN交换机 端口 用户权限级别 缓存调度
A #1 高 +15％*Q
 
表3
若公共缓存调度后仍然不够用，则进一步按照用户权限级别，逐步回收其他低用户权限级别的媒体流占用的端口缓存，使得高用户权限级别的媒体流的缓存够调度。例如对应的控制策略如下：
SDN交换机 用户权限级别 缓存调度
A 低于3 -10％
 
表4
逐步回收其他低用户权限级别的媒体流占用的端口缓存的一种特殊情况，若公共缓存全部调度完后，缓存使用率仍然超过阈值，则可通过SDN控制器的调度，按照用户权限级别，逐步隔离掉用户权限级别低的媒体流。例如对应的控制策略如下：
SDN交换机 用户权限级别 缓存调度
A 1 隔离
 
表5
与建立媒体流相对地，在撤销(释放)媒体流后，同样由视频管理服务器下发媒体流消息给SDN控制器，SDN控制器释放对应的媒体流映射表，将端口缓存释放回公共缓存中，供后续调度，这里不再赘述。
以下通过表1的具体示例，对上述调度过程进一步的说明，例如：
SDN控制器查看媒体流涉及的SDN交换机A的对应端口#1和#10，以及SDN交换机D的对应端口#2和#12，看媒体流的入端口、出端口对应的缓存使用率是否达到设定的阈值(比如80％)。
假设经过查看，发现#1端口对应的缓存使用率超过了设定的阈值，则下发表2所示的控制策略到SDN交换机A，SDN交换机A根据该策略，将公共缓存的10％分配给#1端口对应的缓存，从而增加了#1端口的缓存，完成缓存的调度。
如果没有达到，则不处理，这里不在赘述。
在调度以后，SDN控制器还会定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，根据缓存占用情况继续进行调度，例如发现SDN交换机的#1端口对应的缓存的使用率还是很高，超过设定的阈值，则继续进行调度，直到调度完成。
与上述方法对应地，在本申请中，还给出了一种网络设备缓存调度系统的实施例，应用在视频监控网络中，所述网络设备缓存调度系统，包括：
SDN控制器，用于根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表，所述媒体流映射表包括媒体流对应的网络信息和用户权限级别；根据媒体流映射表中的网络信息，定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，当缓存占用超过设定的阈值时，向对应的SDN交换机下发控制策略；
SDN交换机，用于接收SDN控制器下发的控制策略，根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存。
容易理解的是，本实施例与上述方法中描述的情况对应：
本实施例媒体流对应的网络信息包括SDN交换机编号、媒体流入端口号、媒体流出端口号、媒体流源地址、媒体流目的地址。
其中，媒体流对应的网络信息还可以包括媒体流带宽，在包括媒体流带宽时，SDN交换机还根据所述控制策略按照用户权限级别和媒体流带宽分配缓存。
本实施例SDN控制器根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表时，当媒体流通过媒体流服务器转发时，在媒体流映射表中，对于网络摄像机到媒体流服务器的媒体流，仅保留用户权限级别最高的媒体流对应的表项。
本实施例SDN交换机根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存，执行如下操作：
根据该媒体流对应的用户权限级别的高低，调度相应的公共缓存给该端口；
在公共缓存调度后仍然不够用，则进一步按照用户权限级别，逐步回收其他低用户权限级别的媒体流占用的端口缓存。
例如，发现#1端口对应的缓存使用率超过了设定的阈值，则下发表2所示的控制策略到SDN交换机A，SDN交换机A根据该策略，将公共缓存的10％分配给#1端口对应的缓存，从而增加了#1端口的缓存；如果没有达到，则不处理，这里不在赘述。
在调度以后，SDN控制器还会定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，根据缓存占用情况继续进行调度，例如发现SDN交换机的#1端口对应的缓存的使用率还是很高，超过设定的阈值，则继续进行调度。调度过程中，若公共缓存调度后仍然不够用，则进一步按照用户权限级别，逐步回收其他低用户权限级别的媒体流占用的端口缓存，使得高用户权限级别的媒体流的缓存够调度。特殊地，若公共缓存全部调度完后，缓存使用率仍然超过阈值，则可通过SDN控制器的调度，按照用户权限级别，逐步隔离掉用户权限级别低的媒体流。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种网络设备缓存调度方法，应用在视频监控系统中，其特征在于，所述网络设备缓存调度方法，包括：
SDN控制器根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表，所述媒体流映射表包括媒体流对应的网络信息和用户权限级别；
SDN控制器根据媒体流映射表中的网络信息，定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，当缓存占用超过设定的阈值时，向对应的SDN交换机下发控制策略；
SDN交换机接收SDN控制器下发的控制策略，根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存；
所述SDN控制器根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表时，当媒体流通过媒体流服务器转发时，在媒体流映射表中，对于网络摄像机到媒体流服务器的媒体流，仅保留用户权限级别最高的媒体流对应的表项；
所述SDN交换机根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存，执行如下操作：
根据该媒体流对应的用户权限级别的高低，调度相应的公共缓存给该媒体流对应的端口；
在公共缓存调度后仍然不够用，则进一步按照用户权限级别，逐步回收其他低用户权限级别的媒体流占用的端口缓存；
若公共缓存全部调度完后，缓存使用率仍然超过阈值，则通过SDN控制器的调度，按照用户权限级别，逐步隔离掉用户权限级别低的媒体流。
2.根据权利要求1所述的网络设备缓存调度方法，其特征在于，所述媒体流对应的网络信息包括SDN交换机编号、媒体流入端口号、媒体流出端口号、媒体流源地址、媒体流目的地址。
3.根据权利要求2所述的网络设备缓存调度方法，其特征在于，所述媒体流对应的网络信息还包括媒体流带宽，所述网络设备缓存调度方法，还包括：
向对应的SDN交换机下发控制策略，使得SDN交换机根据所述控制策略按照用户权限级别和媒体流带宽分配缓存。
4.一种网络设备缓存调度系统，应用在视频监控网络中，其特征在于，所述网络设备缓存调度系统，包括：
SDN控制器，用于根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表，所述媒体流映射表包括媒体流对应的网络信息和用户权限级别；根据媒体流映射表中的网络信息，定期查看媒体流涉及的SDN交换机的缓存占用情况，当缓存占用超过设定的阈值时，向对应的SDN交换机下发控制策略；
SDN交换机，用于接收SDN控制器下发的控制策略，根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存；
所述SDN控制器根据视频监控系统中媒体流的建立或撤销，更新媒体流映射表时，当媒体流通过媒体流服务器转发时，在媒体流映射表中，对于网络摄像机到媒体流服务器的媒体流，仅保留用户权限级别最高的媒体流对应的表项；
所述SDN交换机根据所述控制策略按照用户权限级别分配缓存，执行如下操作：
根据该媒体流对应的用户权限级别的高低，调度相应的公共缓存给该媒体流对应的端口；
在公共缓存调度后仍然不够用，则进一步按照用户权限级别，逐步回收其他低用户权限级别的媒体流占用的端口缓存；
若公共缓存全部调度完后，缓存使用率仍然超过阈值，则通过SDN控制器的调度，按照用户权限级别，逐步隔离掉用户权限级别低的媒体流。
5.根据权利要求4所述的网络设备缓存调度系统，其特征在于，所述媒体流对应的网络信息包括SDN交换机编号、媒体流入端口号、媒体流出端口号、媒体流源地址、媒体流目的地址。
6.根据权利要求5所述的网络设备缓存调度系统，其特征在于，所述媒体流对应的网络信息还包括媒体流带宽，所述SDN交换机还根据所述控制策略按照用户权限级别和媒体流带宽分配缓存。
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