CN110035295A - 分布式的视频直播系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种分布式的视频直播系统。其包括：与直播设备建立长连接通道，用于维护下发直播控制指令的通信信道的长连接网关子系统；用于维护直播设备与所述长连接网关子系统的状态的设备路由服务子系统；用于提供由所述直播设备采集获得的视频资源的视频直播服务子系统；用于通过所述设备路由服务子系统确定目标通信信道，并通过所述长连接网关子系统维护的目标通信信道，下发直播控制指令的视频调度子系统；所述视频调度子系统还用于监控所述视频直播服务子系统的负载状态并为用户分配最优的视频资源。该分布式视频直播系统可以很好的实现按需直播的要求，节省电池电量和无线通讯流量并具有高可用和动态热扩容的特点。

Description

分布式的视频直播系统

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种分布式的视频直播系统。

背景技术

随着社会生活的不断进步，汽车保有量也开始不断的上升，各种汽车相关的周边产品也开始被广泛的应用或者使用。例如，最为常见的汽车视频监控系统。

完整的汽车视频监控系统通常由安装在汽车车身周边的多个摄像头组成，用于提供对汽车或者车辆周边的全方位视频监控服务。除了在汽车使用过程中视频观看以外，生活中还经常需要远程实时查看停止中的或者行驶中的车辆所处的周边场景，对车辆进行远程实时监控。

这样的远程查看功能有利于增加车主和车辆互动趣味性和帮助车主及时的发现车辆周边的一些不安全的因素。

但是，在实现本发明的过程中，申请人发现：由于车辆上安装的摄像设备和远程通信设备的电池容量有限，不可能支持全天24小时不间断的远程视频直播服务。而且，长时间的远程视频通信需要耗费非常高的无线通信流量，相应的造成比较高昂的无线通信流量费用。

因此，迫切需要提供一种在用户需要的时刻，能够根据用户的控制指令，快速实时的触发设备端的视频直播推流和用户端的观看拉流，实现车辆监控视频远程查看的控制系统。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种分布式的视频直播系统，以解决车辆监控视频远程查看的问题。

本发明实施例的第一方面提供一种分布式的视频直播系统。该视频直播系统包括：视频调度服务子系统，长连接网关子系统、设备路由服务子系统以及视频直播服务子系统；

所述视频调度服务子系统，长连接网关子系统以及视频直播服务子系统均为集群部署子系统；

所述长连接网关子系统与直播设备建立长连接通道，用于维护下发直播控制指令的通信信道；

所述设备路由服务子系统用于维护直播设备与所述长连接网关子系统的状态；所述视频直播服务子系统用于提供由所述直播设备采集获得的视频资源；

所述视频调度子系统用于通过所述设备路由服务子系统确定目标通信信道，并通过所述长连接网关子系统维护的目标通信信道，向对应的直播设备下发直播控制指令；

所述视频调度子系统还用于监控所述视频直播服务子系统的负载状态，并根据所述负载状态，为用户分配最优的视频资源。

可选地，所述视频调度服务子系统由若干个可动态添加或者删除的服务节点组成；所述长连接网关子系统由若干个可动态添加或者删除的网关节点组成；所述视频直播服务子系统由若干个可动态添加或者删除的直播服务节点组成。

可选地，所述视频调度服务子系统还用于存储所述直播设备的状态数据；

所述状态数据包括：用于标识直播设备的设备识别码、用于标识所述直播设备上的摄像机通道的摄像机通道号、用于标识直播设备当前状态的直播状态、用于确定直播设备是否正在推流的设备推流状态、拉流用户列表以及用户观看时间。

可选地，所述直播状态包括：准备状态、开始状态、结束处理状态以及结束状态；所述准备状态、开始状态、结束处理状态以及结束状态之间根据视频调度服务子系统接收到的确认信息进行切换。

可选地，所述监控所述视频直播服务子系统的负载状态，并根据所述负载状态，为用户分配最优的视频资源，具体包括：

根据所述视频直播服务子系统中，每一个直播服务节点承载的直播设备，确定所述直播服务节点的负载数据；接收直播控制指令；获取与所述对应的直播控制指令，具有最小负载数据的直播服务节点的地址；将所述地址返回用户以使用户通过所述直播服务节点获得直播视频。

可选地，所述视频直播服务子系统中，不同的直播服务节点之间相互独立设置；所述视频直播服务子系统的直播服务节点设置有用于获取直播设备的直播状态的恢复接口。

可选地，所述长连接网关子系统使用LVS负载均衡系统，用于调整所述网关节点承载的直播设备。

可选地，所述通过所述设备路由服务子系统确定目标通信信道，并通过所述长连接网关子系统维护的目标通信信道，向对应的直播设备下发一个或者多个控制指令，具体包括：

接收向目标直播设备发送的直播控制指令；

在所述设备路由服务子系统中，查找所述直播设备的路由表；

当所述目标直播设备可以在所述路由表中查找到时，根据查找结果，与承载所述直播设备的网关节点建立连接并下发所述直播控制指令；

当所述目标直播设备无法在所述路由表中查找到时，向用户返回所述目标直播设备不在线的提示信息。

可选地，所述长连接网关子系统与直播设备建立长连接通道，用于维护下发控制指令的通信信道，具体用于：

所述网关节点根据直播设备的设备识别码，查找所述目标直播设备对应的TCP长连接通道；

通过所述TCP长连接通道下发所述直播控制指令；

所述网关节点还用于接收所述直播设备返回的确认信息，并转发至所述视频调度服务子系统。

可选地，所述视频直播系统还包括人工智能子系统；所述人工智能子系统用于预测用户行为，所述视频调度子系统用于根据所述用户行为的预测结果，预先分配对应的直播视频资源。

本发明实施例提供的技术方案中提供的分布式视频直播系统可以很好的实现按需直播的要求，在需要的时刻，保证视频直播服务的快速触发。当直播设备没有需求时，只需要维护和设备长连接网关的心跳即可，极大的节省电池电量和无线通讯流量。

而且，视频直播系统中所有的子系统都是集群部署，具有高可用和动态热扩容的特点，可以在不同的使用量场景下快速的增删节点，有效的解决高峰流量的资源冲击和低峰流量的资源浪费的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的视频直播系统的一个实施例示意图；

图2为本发明实施例提供的直播状态的迁移逻辑的一个实施例示意图。

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，本领域技术人员在没有作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。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

监控视频的远程直播功能可以通过若干个摄像头以及无线通信模块来完成。多个摄像头作为车载设备，安装在相应的位置用以实时采集车辆周边的视频数据。

无线通信模块是实现数据传输和通信的设备。其一方面与外部设备建立长连接通信，接收相应的直播控制指令以确定是否进行视频推流等操作。另一方面，在接收到直播控制指令进行视频直播时，该无线通信模块可以与直播服务器建立RTMP(Real TimeMessaging Protocol实时消息传输协议)通道，将摄像头采集到的视频数据推流到直播服务器。

此时，相对应的用户端可以根据接收到的直播服务器的访问地址，从直播服务器中拉流，获得相应的视频数据以实现监控视频的远程直播。

在本发明实施例中，虽然以车载设备的监控视频远程直播为例进行详细陈述。但是本领域技术人员可以理解的是，基于相同或者相类似的原则，还可以本发明应用在其它任何合适类型的，具有远程直播功能需要的场景中。

图1为本发明实施例提供的视频直播系统的结构框图。如图1所示，该视屏直播系统包括视频调度服务子系统110、长连接网关子系统120、设备路由服务子系统130以及视频直播服务子系统140。

视频调度服务子系统110，长连接网关子系统120以及视频直播服务子系统140均为集群部署子系统，具有高可用和动态热扩容的特点。

具体的，所述视频调度服务子系统由若干个可动态添加或者删除的服务节点组成；所述长连接网关子系统由若干个可动态添加或者删除的网关节点组成；所述视频直播服务子系统由若干个可动态添加或者删除的直播服务节点组成。

这些分布式，集群部署子系统的节点可以在不同的使用量场景下快速的增加或者删除，从而有效的解决高峰流量的资源冲击和低峰流量的资源浪费的问题。

所述长连接网关子系统120与直播设备建立长连接通道，用于维护下发控制指令的通信信道。实际使用过程中，由用户端下发的，各种控制指令可以通过该长连接通道传输，到达对应的直播设备。

在本实施例中，所述长连接网关子系统120中的各个网关节点可以承载有一个或者多个直播设备，建立与其承载的直播设备的长连接通道。

所述设备路由服务子系统130用于维护直播设备与所述长连接网关子系统的状态。其可以记录并维护当前的网关节点与其承载的直播设备之间的路径，确定某一个特定的长连接通道。

所述视频直播服务子系统140用于提供由所述直播设备采集获得的直播视频资源。与上述集群部署的子系统相类似的，在需要进行直播时，直播设备采集获得的直播视频资源会相应的分配推流到相应的直播服务节点上，然后由用户端从直播服务节点中拉流，以获得目标的直播视频资源并播放。

所述视频调度子系统110是整个视频直播系统中的控制调度核心，协调各个节点之间的负载并向用户端反馈直播设备的信息或者状态等。

一方面，视频调度子系统110可以通过所述设备路由服务子系统确定目标通信信道，并通过所述长连接网关子系统维护的目标通信信道，向对应的直播设备下发一个或者多个控制指令，确定是否开始进行直播视频的推流。

另一方面，所述视频调度子系统110还可以用于监控所述视频直播服务子系统的负载状态，并根据所述负载状态，为用户分配最优的直播视频资源。亦即，向用户端提供合适的直播服务节点的地址。

请继续参阅图1，在本实施例中，直播设备可以为采集直播视频数据的摄像机或者其它图像采集设备。用户端可以是运行有设定的APP(移动应用) 或者网页端等，任何能够与用户进行交互的智能终端设备。用户可以在智能终端设备上，通过APP或者网页端的方式，通过设定的交互界面与视频直播系统完成交互，请求对某一个车辆的车载监控设备采集到的图像或者视频进行远程直播。

以下结合具体实例，详细描述各个子系统的具体功能以及子系统之间的相互配合。

在一些实施例中，组成视频调度服务子系统的每个节点都可以是无状态的服务。这些调度服务节点的数据均保存在Redis缓存，任意节点均可以被动态添加和删除以适应不同数据量的需求。

在视频调度服务子系统中保存有各个直播设备的状态数据，用于对视频资源进行调度和控制。每个直播设备均作为一个直播对象看待，例如其可以是某一车辆上的车载视频监控设备。

具体的，对于一个直播对象，其状态数据可以包括设备识别码、摄像头通道号、直播状态、设备推流状态、拉流用户列表以及用户观看时间这些字段。视频调度服务子系统可以采用任何合适的标记或者符号来表示这些字段以及字段表示的内容。

其中，设备识别码是国际移动设备识别码(International Mobile EquipmentIdentity，IMEI)，用于唯一识别某个特定的车载设备。摄像头通道号是唯一的设备编码，用于表示该车载设备上的通道号码。

直播状态是用于表示直播对象当前的运行状态的字段。其所具有的运行状态可以根据实际情况进行设置和划分，并具有相应的迁移方式。图2为本发明实施例提供的直播对象的直播状态机的迁移逻辑图。

如图2所示，该直播状态包括准备状态、开始状态、结束处理状态以及结束状态四种。各种准备状态、开始状态、结束处理状态以及结束状态之间根据接收到的确认信息进行切换。

例如，在接收到设备推流开始的确认信息以后，直播设备的直播状态可以从准备状态更新为开始状态，表示直播设备已经开始采集视频，推流至视频直播服务子系统。或者是，在接收用户拉流断开的确认信息以后，直播设备的直播状态会从开始状态更新为结束处理状态，表示直播设备正在准备结束视频采集。进一步地，当接收到设备推流断开的确认信息以后，直播设备的直播状态迁移至结束状态，表明直播设备已经结束视频采集。

所述设备推流状态具有已开始和未开始两种，分别在直播设备开始推流或者直播设备结束推流是进行切换。所述用户ID列表是进行视频远程直播的用户端的统计结果。在每一次用户端开始拉流或者结束拉流时更新。所述用户观看时间表示用户端开始远程观看直播视频的开始时间和结束时间，记录了视频远程直播的时间长度，其同样也在用户端开始拉流或者结束拉流时确定。

为实现负载均衡，视频调度服务节点可以根据每个直播对象所承载的直播服务节点，计算并维护视频直播服务集群子系统内的每个节点的负载数据。

当用户端来请求直播资源时，视频调度服务可以比较选取负载数据最小的直播服务节点，并将其地址返回给用户端。用户端通过获取到的直播地址，向对应的直播服务节点请求拉流以开始触发如图2所示的直播对象状态机迁移逻辑。

在另一些实施例中，如上所记载的，视频直播服务子系统由多个直播服务节点组成。这些节点单独部署，相互之间不干扰，可以根据数据量动态的添加和删除。

在每个拉流端、推流端状态发生变化时，视频直播服务子系统可以向视频调度服务集群发送对应的状态变化通知，使视频调度服务子系统及时更新所记录的直播对象的状态。

具体的，视频直播服务可以使用开源的nginx-rtmp项目来实现。该项目是基于nginx内核开发的一个性能卓越、成熟稳定的基于RTMP协议的视频直播服务，被广泛的在互联网行业中使用。

较佳的是，为了降低视频调度服务子系统出现故障时所造成的影响，视频直播服务还可以配置有接口，用于直接获取每个直播对象的状态。

这样的设置可以使得视频调度服务发生故障时，可以通过调用视频直播服务的接口恢复现场。

设备长连接网关子系统的作用在于跟设备建立长连接，维护设备的指令下发通道，使相关的控制指令可以快速、实时的到达直播设备。与以上的集群部署子系统相类似的，设备长连接网关子系统由多个网关节点组成，这些网关节点都可以被动态的添加和删除。

在较佳的实施例中，设备长连接网关的前端可以使用LVS负载均衡系统。这样的，可以保证每个网关节点承载的直播设备数量均衡。而且，当某些网关节点出现故障时，其他网关节点可以接管故障节点的设备以保证整个集群的高可用。

具体的，设备长连接网关节点还可以使用异步IO复用技术，使得单个网关节点可以承载的设备TCP长连接可以达到百万级别的并发量。

所述设备路由服务子系统130的作用在于维护设备ID和设备长连接网关的关系。亦即，当设备的长连接发生变化时，通过设备路由服务及时的更新路由状态。

在实际运行过程中，当视频调度服务子系统110根据直播对象如图2所示的状态机迁移逻辑，向选定的目标直播设备发送直播控制(例如推流开始或者推流结束)指令时，需要通过所述设备路由服务子系统130查找目标直播设备的路由表。

在能够查找到目标直播设备的结果时，所述设备路由服务子系统130会向所述视频调度服务子系统110返回目标直播设备对应的长连接网关节点的 IP和端口。然后，视频调度服务子系统110据此可以与目标直播设备的长连接网关节点建立连接，向目标直播设备的长连接网关发送直播控制指令。

在收到视频调度服务发送的直播控制指令以后，设备长连接网关节点可以开始根据设备ID查找到对应的TCP长连接通道，通过该通道将直播控制指令下发到目标直播设备。

当目标直播设备收到到直播控制指令以后，开始执行指令内容并向长连接网关节点发送确认信息。设备长连接网关子系统在接收到确认信息以后，可以将其转发值视频调度服务子系统以确定直播控制指令下发成功。

而在路由表中无法查找到该目标直播设备时，说明该直播设备此时处于离线状态，所述视频调度服务子系统110可以据此在用户端展示相应的提示信息，说明直播设备处于离线状态，无法进行直播等。

由于直播状态切换过程中，需要进行多次的信息的传递和转发，造成一定操作时延。因此，为了进一步的提升用户体验，缩短直播启动所需要的时间，还可以为所述视频直播系统额外增设人工智能子系统，用于对用户端的行为进行预测。

基于该人工智能子系统的预测结果，例如预测设备即将开始直播前的5s 内，由视频调度服务子系统提前为用户端分配视频资源，向直播设备发送推流指令，从而降低用户端直播视频的启动时间，令用户可以很快的看到直播设备的直播视频。

具体的，该人工智能子系统可以采用任何合适的预测模型来实现。其可以通过用户的历史操作数据的拟合和分析，计算确定用户可能的行为。

在本实施例中，通过牺牲较小的设备功耗和通信流量的方式，有效的降低了视频直播的启动时延，具有较好的用户体验。当然，还可以调整使用更加精确的状态控制机制(例如增加更多的中间过渡状态)以保证直播设备的资源不会被太多的浪费。

综上所述，本发明实施例提供的视频直播系统可以在提供视频直播服务时，完全实现按需直播的需要。当直播设备没有视频直播需求时，可以进入休眠或者低功耗状态，而只在收到用户端的直播控制指令时，才唤醒系统进行视频直播的工作。

通过这样的方式，视频直播系统只需要维护和直播设备之间长连接网关的心跳即可，可以极大的节省电池电量和无线通讯流量。

另外，在视频直播系统中，所有的子系统都采用集群部署的方式，保证了整个系统是99.9999％的高可用。而且可以在不同的使用量场景下快速的增删节点，实现动态热扩容，有效的解决高峰流量的资源冲击和低峰流量的资源浪费的问题。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式的视频直播系统，其特征在于，包括：视频调度服务子系统，长连接网关子系统、设备路由服务子系统以及视频直播服务子系统；

所述视频调度服务子系统，长连接网关子系统以及视频直播服务子系统均为集群部署子系统；

所述长连接网关子系统与直播设备建立长连接通道，用于维护下发直播控制指令的通信信道；

所述设备路由服务子系统用于维护直播设备与所述长连接网关子系统的状态；所述视频直播服务子系统用于提供由所述直播设备采集获得的视频资源；

所述视频调度子系统用于通过所述设备路由服务子系统确定目标通信信道，并通过所述长连接网关子系统维护的目标通信信道，向对应的直播设备下发直播控制指令；

所述视频调度子系统还用于监控所述视频直播服务子系统的负载状态，并根据所述负载状态，为用户分配最优的视频资源。

2.根据权利要求1所述的视频直播系统，其特征在于，所述视频调度服务子系统由若干个可动态添加或者删除的服务节点组成；所述长连接网关子系统由若干个可动态添加或者删除的网关节点组成；所述视频直播服务子系统由若干个可动态添加或者删除的直播服务节点组成。

3.根据权利要求2所述的视频直播系统，其特征在于，所述视频调度服务子系统还用于存储所述直播设备的状态数据；

所述状态数据包括：用于标识直播设备的设备识别码、用于标识所述直播设备上的摄像机通道的摄像机通道号、用于标识直播设备当前状态的直播状态、用于确定直播设备是否正在推流的设备推流状态、拉流用户列表以及用户观看时间。

4.根据权利要求3所述的视频直播系统，其特征在于，所述直播状态包括：准备状态、开始状态、结束处理状态以及结束状态；

所述准备状态、开始状态、结束处理状态以及结束状态之间根据视频调度服务子系统接收到的确认信息进行切换。

5.根据权利要求3所述的视频直播系统，其特征在于，所述监控所述视频直播服务子系统的负载状态，并根据所述负载状态，为用户分配最优的视频资源，具体包括：

根据所述视频直播服务子系统中，每一个直播服务节点承载的直播设备，确定所述直播服务节点的负载数据；

接收直播控制指令；

获取与所述对应的直播控制指令，具有最小负载数据的直播服务节点的地址；

将所述地址返回用户以使用户通过所述直播服务节点获得直播视频。

6.根据权利要求2所述的视频直播系统，其特征在于，所述视频直播服务子系统中，不同的直播服务节点之间相互独立设置；所述视频直播服务子系统的直播服务节点设置有用于获取直播设备的直播状态的恢复接口。

7.根据权利要求3所述的视频直播系统，其特征在于，所述长连接网关子系统使用LVS负载均衡系统，用于调整所述网关节点承载的直播设备。

8.根据权利要求7所述的视频直播系统，其特征在于，所述通过所述设备路由服务子系统确定目标通信信道，并通过所述长连接网关子系统维护的目标通信信道，向对应的直播设备下发一个或者多个控制指令，具体包括：

接收向目标直播设备发送的直播控制指令；

在所述设备路由服务子系统中，查找所述直播设备的路由表；

当所述目标直播设备可以在所述路由表中查找到时，根据查找结果，与承载所述直播设备的网关节点建立连接并下发所述直播控制指令；

当所述目标直播设备无法在所述路由表中查找到时，向用户返回所述目标直播设备不在线的提示信息。

9.根据权利要求7所述的视频直播系统，其特征在于，所述长连接网关子系统与直播设备建立长连接通道，用于维护下发控制指令的通信信道，具体用于：

所述网关节点根据直播设备的设备识别码，查找所述目标直播设备对应的TCP长连接通道；

通过所述TCP长连接通道下发所述直播控制指令；

所述网关节点还用于接收所述直播设备返回的确认信息，并转发至所述视频调度服务子系统。

10.根据权利要求1-9任一所述的视频直播系统，其特征在于，还包括人工智能子系统；

所述人工智能子系统用于预测用户行为，所述视频调度子系统用于根据所述用户行为的预测结果，预先分配对应的直播视频资源。