CN110248200B - 一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法 - Google Patents

一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法。它本发明的技术方案为：通过在全球数据中心部署线路监测、数据中心负载监测服务，获得延时、丢包、中心负载等调度数据，实时动态计算数据中心之间多媒体数据传输的最优线路，通过数据中心调度决策模块下发到多媒体传输服务器的网络传输抽象层，完成网络数据包的实时最优线路传输。本发明的有益效果是：通过Internet网络实时动态的数据采集和特有的快速智能决策算法；通过开放Internet线路，做到流量无限制，线路故障快速发现和自动智能切换；不仅极大降低了企业的成本，而且提高了应对动态变化的网络环境的能力，提高了多媒体数据的实时传输性能。

Description

一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法
技术领域
本发明涉及低延时视频互动直播相关技术领域，尤其是指一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法。
背景技术
低延时视频直播互动技术，在各行各业中有着广泛的应用前景：比如在现代教育领域、物联网领域、智慧医疗等。作为大量涌现的创新应用模型的底层技术，低延时视频直播互动技术具有举足轻重的意义。
低延时视频直播互动技术需要在全球范围内投入建设大量的数据中心或者接入节点，如何提高这些投入资源的利用率和利用效果，为用户提供更好的上层业务体验，是系统的重要考量。而目前市场的解决方案通常通过专线等方式，运维人工静态配置路由路线选择的方式保证传输的稳定性。
这种方式存在专线流量瓶颈、专线中断故障隐患、无法自动利用其它线路自动转发和快速恢复、数据中心负载高导致服务中断、企业负担极大等问题。专线的购买通常具有流量上限，当上层应用因业务突发流量增加时候，专线无法承担流量导致丢包，进而引起音视频卡顿；同样物理专线的故障，可能导致某两个机房之间链路的短或长时中断，导致音视频流无法传送，可能需要很长的时间手工切换线路，这对一些应用和用户是无法接受的；事实上全球多数据中心下，两个数据中心之间完全可以通过第三个数据中心，完成多媒体音视频数据的转发，而专线方案静态人工经验配置，无法应对网络的实时变化，而且人工配置切换复杂；实际上，通常专线的价格十分昂贵，企业需要投入上亿元、十几亿甚者几十亿购买音视频传输的大流量，这对企业的业务发展和创新造成巨大资金压力。
故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷，提高社会生产力和利用率，企业创新力。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种提高全球多媒体数据中心资源利用率、负载均衡和高可用的低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法，包含数据中心线路数据监测模块，包括监测客户端；数据中心多媒体服务器负载监测模块；数据中心调度决策模块，包括决策控制器和决策执行模块；以及网络传输决策接入模块；具体包括如下步骤：
(1)数据中心线路数据监测模块的监测客户端对全球所有数据中心进行包括RTT、Lost Rate的数据监测，监测客户端的数据通过全球核心数据同步方式广播到其它数据中心；
(2)数据中心多媒体服务器负载监测模块实时监测当前数据中心负载，数据中心多媒体服务器负载监测模块继而根据本数据中心所有服务器状况，获得本数据中心的平均负载评价值，数据中心多媒体服务器负载监测模块将本数据中心负载评价值通过全球核心数据同步方式广播到其它数据中心；
(3)分布部署在全球数据中心中的数据中心调度决策模块，会收到上述广播数据，同步汇总成全球数据中心调度数据，包括：任意数据中心任意线路之间每分钟RTT平均值和每分钟Lost Rate平均值，以及任意数据中心每分钟实时负载；
(4)通过决策算法，能够得到任意两个中心之间当前最佳传输线路，决策控制器会计算得到全球所有媒体数据中心的当前最佳传输线路，多媒体传输服务器通过网络传输决策接入模块接入决策执行模块的代码，通过按需查询本数据中心的决策控制器，就能实时精准最优化数据传输线路。
本发明的技术方案为：通过在全球数据中心部署线路监测、数据中心负载监测服务，获得延时、丢包、中心负载等调度数据，实时动态计算数据中心之间多媒体数据传输的最优线路，通过数据中心调度决策模块下发到多媒体传输服务器的网络传输抽象层，完成网络数据包的实时最优线路传输。与现有技术采用的静态专线人工经验配置相比，本发明的有益效果如下：极大的降低了企业成本，节省成本可用于其它业务创新等投入，解放和提高企业的生产力；应用企业获得无限流量，彻底解决业务场景中，不定时多媒体音视频数据的突发需求；考虑数据中心的负载情况，合理调度，有效利用全球的硬件资源和线路的投入，获得最优的资源利用率，并同时保证系统的高可用；解决了全球Internet线路网络状况动态变化引起的线路不稳定问题，提高企业应用的不卡顿、不掉线、自动秒级快速恢复等多媒体音视频传输互动体验效果；作为底层基础技术，广泛应用于不同的业务场景，提高企业快速发布稳定的新应用的能力。
作为优选，在步骤(1)中，监测客户端通过每1分钟为间隔分组监测，其中每秒发送一个UDP数据包到对端数据中心，对端数据中心返回响应包，本地客户端统计每分钟RTT平均值和Lost Rate平均值。
作为优选，在步骤(1)中，对于多线机房，存在多个线路出口和入口，数据中心线路数据监测模块会对所有线路进行监测。
作为优选，在步骤(2)中，因为多媒体传输数据中心主要负载来源于数据流量，数据中心多媒体服务器负载监测模块在每一台多媒体服务器中收集当前网络进出流量和CPU负载，根据最高流量值和CPU值，计算当前负载百分比，行程0～1之间的负载评价值。
作为优选，在步骤(4)中，具体的计算方法如下：
(a)限定调度决策最多参与中心的数量为3：比如A中心到B中心有两种选择，A、B直接线路通讯，A、B通过其它全球中心某机房C转发；
(b)在决策A、B机房传输时候中间转发节点C选择条件中考虑负载数值，当负载数值大于0.8，将不被用于转发；
(c)得到A、B中心之间数据传输的n条线路，记为Connect_{1～n}，计算的到：每分钟每条线路的平均值RTT和平均值Lost Rate；
(d)上述n条线路中：如果存在m<＝n条Connect_{1～m}线路的平均值LostRate小于1％，那么选择Min(RTT(Connect_{1～m}))的线路作为最优传输线路；
(e)如果不存在这样的m，再检查如果存在k<＝n条Connect_{1～k}线路的平均值LostRate大于等于1％并且小于5％，那么选择Min(RTT(Connect_{1～k}))的线路作为最优传输线路；
(f)如果依然不存在这样的k，再继续检查如果存在p<＝n条Connect_{1～p}线路的平均值LostRate大于等于5％并且小于10％，那么选择Min(RTT(Connect_{1～p}))的线路作为最优传输线路；
(g)如果依然不存在这样的p，则选择Min(RTT(Connect_{1～n}))的线路作为最优传输线路。
本发明的有益效果是：极大的降低了企业成本，节省成本可用于其它业务创新等投入，解放和提高企业的生产力；应用企业获得无限流量，彻底解决业务场景中，不定时多媒体音视频数据的突发需求；考虑数据中心的负载情况，合理调度，有效利用全球的硬件资源和线路的投入，获得最优的资源利用率，并同时保证系统的高可用；解决了全球Internet线路网络状况动态变化引起的线路不稳定问题，提高企业应用的不卡顿、不掉线、自动秒级快速恢复等多媒体音视频传输互动体验效果；作为底层基础技术，广泛应用于不同的业务场景，提高企业快速发布稳定的新应用的能力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法，包含数据中心线路数据监测模块，包括监测客户端；数据中心多媒体服务器负载监测模块；数据中心调度决策模块，包括决策控制器和决策执行模块；以及网络传输决策接入模块；具体包括如下步骤：
(1)数据中心线路数据监测模块的监测客户端对全球所有数据中心进行包括RTT、Lost Rate的数据监测；监测客户端通过每1分钟为间隔分组监测，其中每秒发送一个UDP数据包到对端数据中心，对端数据中心返回响应包，本地客户端统计每分钟RTT平均值和LostRate平均值；监测客户端的数据通过全球核心数据同步方式广播到其它数据中心；对于多线机房，存在多个线路出口和入口，数据中心线路数据监测模块会对所有线路进行监测。比如A数据中心为3线机房，B数据中心为2线机房，数据中心线路数据监测模块会监测6种连接线路的监测数据；
(2)数据中心多媒体服务器负载监测模块实时监测当前数据中心负载；因为多媒体传输数据中心主要负载来源于数据流量，数据中心多媒体服务器负载监测模块在每一台多媒体服务器中收集当前网络进出流量和CPU负载，根据最高流量值和CPU值，计算当前负载百分比，行程0～1之间的负载评价值；数据中心多媒体服务器负载监测模块继而根据本数据中心所有服务器状况，获得本数据中心的平均负载评价值，数据中心多媒体服务器负载监测模块将本数据中心负载评价值通过全球核心数据同步方式广播到其它数据中心；
(3)分布部署在全球数据中心中的数据中心调度决策模块，会收到上述广播数据，同步汇总成全球数据中心调度数据，包括：任意数据中心任意线路之间每分钟RTT平均值和每分钟Lost Rate平均值，以及任意数据中心每分钟实时负载；
(4)通过决策算法，能够得到任意两个中心之间当前最佳传输线路，具体的计算方法如下：
(a)限定调度决策最多参与中心的数量为3：比如A中心到B中心有两种选择，A、B直接线路通讯，A、B通过其它全球中心某机房C转发(即A->C->B)，以简化算法和提高计算速度性能；
(b)在决策A、B机房传输时候中间转发节点C选择条件中考虑负载数值，当负载数值大于0.8，将不被用于转发；
(c)得到A、B中心之间数据传输的n条线路，记为Connect_{1～n}，计算的到：每分钟每条线路的平均值RTT和平均值Lost Rate；
(d)上述n条线路中：如果存在m<＝n条Connect_{1～m}线路的平均值LostRate小于1％，那么选择Min(RTT(Connect_{1～m}))的线路作为最优传输线路；
(e)如果不存在这样的m，再检查如果存在k<＝n条Connect_{1～k}线路的平均值LostRate大于等于1％并且小于5％，那么选择Min(RTT(Connect_{1～k}))的线路作为最优传输线路；
(f)如果依然不存在这样的k，再继续检查如果存在p<＝n条Connect_{1～p}线路的平均值LostRate大于等于5％并且小于10％，那么选择Min(RTT(Connect_{1～p}))的线路作为最优传输线路；
(g)如果依然不存在这样的p，则选择Min(RTT(Connect_{1～n}))的线路作为最优传输线路；
根据上述决策数据和算法，能够得到任意A、B两个中心之间当前(每分钟)最佳传输线路记为Connect(A->B)；决策控制器会计算得到全球所有媒体数据中心的当前最佳传输线路，多媒体传输服务器通过网络传输决策接入模块接入决策执行模块的代码，通过按需查询本数据中心的决策控制器，就能实时精准最优化数据传输线路。
本方法不采用专线配置方式，通过Internet网络实时动态的数据采集和特有的快速智能决策算法；通过开放Internet线路，做到流量无限制，线路故障快速发现和自动智能切换；不仅极大降低了企业的成本，而且提高了应对动态变化的网络环境的能力，提高了多媒体数据的实时传输性能。

Claims (4)

1.一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法，其特征是，具体包括如下步骤：
（1）数据中心线路数据监测模块的监测客户端对全球所有数据中心进行包括RTT、LostRate的数据监测，监测客户端的数据通过全球核心数据同步方式广播到其它数据中心；
（2）数据中心多媒体服务器负载监测模块实时监测当前数据中心负载，数据中心多媒体服务器负载监测模块继而根据本数据中心所有服务器状况，获得本数据中心的平均负载评价值，数据中心多媒体服务器负载监测模块将本数据中心负载评价值通过全球核心数据同步方式广播到其它数据中心；
（3）分布部署在全球数据中心中的数据中心调度决策模块，会收到上述广播数据，同步汇总成全球数据中心调度数据，包括：任意数据中心任意线路之间每分钟RTT平均值和每分钟Lost Rate平均值，以及任意数据中心每分钟实时负载；
（4）通过决策算法，能够得到任意两个中心之间当前最佳传输线路，决策控制器会计算得到全球所有媒体数据中心的当前最佳传输线路，多媒体传输服务器通过网络传输决策接入模块接入决策执行模块的代码，通过按需查询本数据中心的决策控制器，就能实时精准最优化数据传输线路。
2.根据权利要求1所述的一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法，其特征是，在步骤（1）中，监测客户端通过每1分钟为间隔分组监测，其中每秒发送一个UDP数据包到对端数据中心，对端数据中心返回响应包，本地客户端统计每分钟RTT平均值和LostRate平均值。
3.根据权利要求1或2所述的一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法，其特征是，在步骤（1）中，对于多线机房，存在多个线路出口和入口，数据中心线路数据监测模块会对所有线路进行监测。
4.根据权利要求1所述的一种低延时视频流全球媒体中心智能调度路由的方法，其特征是，在步骤（4）中，具体的计算方法如下：
（a）限定调度决策最多参与中心的数量为3：比如A中心到B中心有两种选择，A、B直接线路通讯，A、B通过其它全球中心某机房C转发；
（b）在决策A、B机房传输时候中间转发节点C 选择条件中考虑负载数值，当负载数值大于0.8，将不被用于转发；
（c）得到A、B中心之间数据传输的n条线路，记为Connect_｛1～n｝，计算得到：每分钟每条线路的平均值RTT和平均值Lost Rate；
（d）上述n条线路中：如果存在m条Connect_｛1～m｝线路的平均值LostRate小于1%，其中m<=n，那么选择Min（RTT（Connect_｛1～m｝））的线路作为最优传输线路；
（e）如果不存在这样的m，再检查如果存在k条Connect_｛1～k｝线路的平均值LostRate大于等于1%并且小于5%，其中k<=n，那么选择Min（RTT（Connect_｛1～k｝））的线路作为最优传输线路；
（f）如果依然不存在这样的k，再继续检查如果存在p条Connect_｛1～p｝线路的平均值LostRate大于等于5%并且小于10%，其中p<=n，那么选择Min（RTT（Connect_｛1～p｝））的线路作为最优传输线路；
（g）如果依然不存在这样的p，则选择Min（RTT（Connect_｛1～n｝））的线路作为最优传输线路。
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