CN110401854A - 一种高并发低时延的可靠流媒体分发系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高并发低时延的可靠流媒体分发系统和方法，包括客户端和服务端，其中客户端包括分享者客户端和收听者客户端；所述服务端包括监听模块、房间创建和分配模块、重新分配线程模块、数据分发模块；监听模块，用于监听并接收共享连接请求、收听连接请求；房间创建和分配模块，用于在监听并接收共享连接请求后，创建房间，将分享者加入该房间，同时将房间分配给当前用户数最少的收发包线程；重新分配线程模块，用于根据收听者想要收听的音频所对应的房间，将该收听者重新分配到该房间对应的收发包线程；本发明使用基于服务器端中转的方式，改进内部处理模型，降低内部子模块之间的锁竞争，可以实现高并发、低时延的音频数据的分发。

Description

一种高并发低时延的可靠流媒体分发系统和方法

技术领域

本发明涉及流媒体技术领域，尤其涉及的是一种高并发低时延的可靠流媒体分发系统和方法。

背景技术

互联网社交平台中，各用户之间想要共享自己正在听的歌曲或者网络音频课程，通常可以通过以下两种方式来解决：

1)通过用户之间直接建立连接完成音频流共享。

2)通过中间服务器中转完成音频共享。

第一种P2P方案中，由于用户的网络状况带宽，网络结构差异较大，导致收听方要么很难和共享方建立连接，要么连接上之后，音频传输较慢，不稳定等，很难达到较好的实时共享体验。

第二种使用中转服务器分发，在保证用户低时延共享体验的前提下，服务器内部的实现细节不同，单台物理服务器所能容纳的用户数量差异也较大。一般情况下，如图1所示，中转服务器包含一个收发包模块和一个数据分发模块。收发包模块负责接收和发送数据；数据分发模块负责维护内部数据，并将收到的音频数据分发给其他用户。由于收发包模块处理能力有限，并且收发包模块和数据分发模块之间的数据同步会产生锁竞争，导致服务器处理效率降低，随着用户数量的增大，音频分发过程就会出现时延较大，用户收听音频时就会出现卡顿、丢失音频等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种。旨在解决互联网环境下，海量用户高并发、低时延、实时、可靠的流媒体分发及共享的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高并发低时延的可靠流媒体分发系统，包括客户端和服务端，其中客户端包括分享者客户端和收听者客户端；

所述服务端包括监听模块、房间创建和分配模块、重新分配线程模块、数据分发模块；

监听模块，用于监听并接收共享连接请求、收听连接请求；

房间创建和分配模块，用于在监听并接收共享连接请求后，创建房间，将分享者加入该房间，同时将房间分配给当前用户数最少的收发包线程。

所述的所述可靠流媒体分发系统，所述服务端还包括重新分配线程模块，用于根据收听者想要收听的音频所对应的房间，将该收听者重新分配到该房间对应的收发包线程；

所述的所述可靠流媒体分发系统，所述服务端还包括数据分发模块，用于将分享者的音频数据分发给各个加入的收听者，该数据分发过程都在所述收发包线程内部完成，避免数据分发时各个线程之间的资源争抢。

所述的所述可靠流媒体分发系统，分享者客户端包括共享请求发送模块、音频数据发送模块；共享请求发送模块，用于向服务端发起共享请求；音频数据发送模块，用于在服务端创建房间、分享者加入该房间后，将分享的音频数据发送到服务端。

所述的所述可靠流媒体分发系统，所述收听者客户端包括收听请求发送模块、音频数据接收模块；收听请求发送模块，用于向服务端发起收听连接请求；音频数据接收模块，用于收听者加入对应房间后，接收来自服务端分的音频数据。

根据所述的可靠流媒体分发系统的方法，包括以下步骤：

A1:发起共享请求：分享者向服务端发起共享请求；

A2:创建房间：服务端监听线程监听并接收该共享连接请求后，服务端创建房间，分享者加入该房间，服务端同时将房间分配给当前用户数最少的收发包线程，分享者将分享的音频数据发送到服务端；

A3:收听者发起连接请求：收听者通过网络向服务端发起收听连接请求；

A4:接收连接请求：服务端监听线程监听并接收该收听连接请求，将收到的连接请求随机分配给各个收发包线程；

A5:收听者加入房间：收听者请求加入想要收听的音频所对应的房间。

所述的方法，还包括以下步骤：

A6:重新分配线程：服务端识别出收听者想要收听的音频，并搜索出该音频所对应的房间，并将该收听者重新分配到该房间对应的收发包线程；将该用户重新分配给该房间所在的收发包线程；

A7:数据分发：服务端将分享者的音频数据分发给各个加入的收听者，收听者接收该音频数据，该数据分发过程都在该收发包线程内部完成，避免数据分发时各个线程之间的资源争抢。

采用本发明的技术方案，本发明使用基于服务器端中转的方式，改进内部处理模型，降低内部子模块之间的锁竞争，可以实现高并发、低时延的音频数据的分发。

附图说明

图1为现有技术中流媒体分发系统架构示意图；

图2为本发明流媒体分发系统架构示意图；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明将共享同一个音频的分享者和所有收听者所在的频道称为“房间”。如图2所示，一种高并发低时延的可靠流媒体分发系统，包括客户端和服务端(中转服务器)，其中客户端又分为分享者客户端(用户a)和收听者客户端(用户b、用户c)。

所述分享者客户端包括共享请求发送模块、音频数据发送模块；

共享请求发送模块，用于向服务端发起共享请求；

音频数据发送模块，用于在服务端创建房间、分享者加入该房间后将分享的音频数据发送到服务端；

所述收听者客户端包括收听请求发送模块、音频数据接收模块；

收听请求发送模块，用于向服务端发起收听连接请求；

音频数据接收模块，用于收听者加入对应房间后，接收来自服务端分的音频数据；

所述服务端包括监听模块、房间创建和分配模块、重新分配线程模块、数据分发模块；

监听模块，用于监听并接收共享连接请求、收听连接请求；

房间创建和分配模块，用于在监听并接收共享连接请求后，创建房间，将分享者加入该房间，同时将房间分配给当前用户数最少的收发包线程；

重新分配线程模块，用于根据收听者想要收听的音频所对应的房间，将该收听者重新分配到该房间对应的收发包线程；

数据分发模块，用于将分享者的音频数据分发给各个加入的收听者，该数据分发过程都在所述收发包线程内部完成，避免数据分发时各个线程之间的资源争抢。

如图2所示，竖线左侧为服务端内部结构图。一个完整的数据分发流程如下：

发起共享请求：分享者向服务端发起共享请求。

创建房间：服务端监听线程监听并接收该共享连接请求后，服务端创建房间，分享者加入该房间，服务端同时将房间分配给当前用户数最少的收发包线程，分享者将分享的音频数据发送到服务端。将房间分配给当前用户数最少的收发包线程，使得各个线程处理的用户数大致上是一致的，避免各个线程间压力分布不均衡的问题。注：每次新建房间分配给用户数最少的线程，用户加入该房间之后，就会分配到房间所在的线程，该线程的用户数就会上升，因此整体看各个线程人数的是均衡的。

收听者发起连接请求：收听者通过网络向服务端发起收听连接请求。

接收连接请求：服务端监听线程监听并接收该收听连接请求，将收到的连接请求随机分配给各个收发包线程。

收听者加入房间：收听者请求加入想要收听的音频所对应的房间。

重新分配线程：服务端识别出收听者想要收听的音频，并搜索出该音频所对应的房间，并将该收听者重新分配到该房间对应的收发包线程；将该用户重新分配给该房间所在的收发包线程。

数据分发：服务端将分享者的音频数据分发给各个加入的收听者，收听者接收该音频数据，该数据分发过程都在该收发包线程内部完成，避免数据分发时各个线程之间的资源争抢。

本发明在建立连接时随机分配线程，之后根据想要加入的房间id重新分配线程，这样同一个房间的用户就分配到同一个线程，避免了分发数据时线程间的锁竞争。如图2所示，首先用户b向服务端发起连接请求，假设此时该连接被随机分配到线程2(建立连接时，服务端并不知道用户b要加入哪个房间，所以只能随机选择一个线程分配给它)，随后用户b发起加入房间A的请求，服务端就将用户b重新分配到房间A所在的线程1，完成线程分配过程。

同一个房间的数据分发，只在同一个收、发包线程内部进行，最大程度降低了各个收、发包线程之间的同步锁开销，提高处理效率。其次：各个收、发包线程之间用户数总体上是均衡的，避免某个收发包线程压力过大时分发时延上升的问题。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种高并发低时延的可靠流媒体分发系统，其特征在于，包括客户端和服务端，其中客户端包括分享者客户端和收听者客户端；

所述服务端包括监听模块、房间创建和分配模块、重新分配线程模块、数据分发模块；

监听模块，用于监听并接收共享连接请求、收听连接请求；

房间创建和分配模块，用于在监听并接收共享连接请求后，创建房间，将分享者加入该房间，同时将房间分配给当前用户数最少的收发包线程。

2.根据权利要求1所述的所述可靠流媒体分发系统，其特征在于，所述服务端还包括重新分配线程模块，用于根据收听者想要收听的音频所对应的房间，将该收听者重新分配到该房间对应的收发包线程。

3.根据权利要求1所述的所述可靠流媒体分发系统，其特征在于，所述服务端还包括数据分发模块，用于将分享者的音频数据分发给各个加入的收听者，该数据分发过程都在所述收发包线程内部完成，避免数据分发时各个线程之间的资源争抢。

4.根据权利要求1所述的所述可靠流媒体分发系统，其特征在于，分享者客户端包括共享请求发送模块、音频数据发送模块；共享请求发送模块，用于向服务端发起共享请求；音频数据发送模块，用于在服务端创建房间、分享者加入该房间后，将分享的音频数据发送到服务端。

5.根据权利要求1所述的所述可靠流媒体分发系统，其特征在于，所述收听者客户端包括收听请求发送模块、音频数据接收模块；收听请求发送模块，用于向服务端发起收听连接请求；音频数据接收模块，用于收听者加入对应房间后，接收来自服务端分的音频数据。

6.根据权利要求1-5任一所述的可靠流媒体分发系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1:发起共享请求：分享者向服务端发起共享请求；

A2:创建房间：服务端监听线程监听并接收该共享连接请求后，服务端创建房间，分享者加入该房间，服务端同时将房间分配给当前用户数最少的收发包线程，分享者将分享的音频数据发送到服务端；

A3:收听者发起连接请求：收听者通过网络向服务端发起收听连接请求；

A4:接收连接请求：服务端监听线程监听并接收该收听连接请求，将收到的连接请求随机分配给各个收发包线程；

A5:收听者加入房间：收听者请求加入想要收听的音频所对应的房间。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

A6:重新分配线程：服务端识别出收听者想要收听的音频，并搜索出该音频所对应的房间，并将该收听者重新分配到该房间对应的收发包线程；将该用户重新分配给该房间所在的收发包线程；

A7:数据分发：服务端将分享者的音频数据分发给各个加入的收听者，收听者接收该音频数据，该数据分发过程都在该收发包线程内部完成，避免数据分发时各个线程之间的资源争抢。