CN113301350B - 一种分布式的音视频任务管理与分发系统及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种分布式的音视频任务管理与分发系统及实现方法，所述系统包括一个一级服务器和若干二级服务器，所有二级服务器均与一级服务器连接，一级服务器和二级服务器均包括业务服务模块和中继服务模块，一级服务器的业务服务模块和下辖的所有二级服务器的中继服务模块通信连接，同一个服务器内的中继服务模块与业务服务模块通信连接，中继服务模块用于管理外设设备以及收发接收来自这些外设设备的音视频，并将音视频转发业务服务模块，业务服务模块用于将音视频并将其转发给目标服务器内的中继服务模块。本发明实现硬件资源的拆分使用和多级管理，且实现上层业务逻辑与底层硬件资源分离，使得业务模块不必针对底层硬件做定制化处理。

Description

一种分布式的音视频任务管理与分发系统及实现方法
技术领域
本发明涉及音视频广播技术领域，具体涉及一种分布式的音视频任务管理与分发系统及实现方法。
背景技术
现有对音视频任务进行广播时，例如轨道交通、企事业单位进行音视频任务广播时，其广播系统通常采用集中式管理，也即只有一级服务器，所有音视频都由中心服务器(即一级服务器)进行处理和发送，相对应的设备资源也都由中心服务器管理。采用这种结构的广播系统和方法，中心服务器承受了全部的负载，系统所支持的并发量会受到中心服务器自身硬件负载能力的限制，容易出现瓶颈问题。当需要提升广播处理能力时，只能依靠提升中心服务器自身性能来增加负载能力，例如，购买更换性能更好的服务器。
在现有技术中，也出现包括多个相互独立或弱关系服务器构成的音视频广播系统，这样的广播系统将资源和功能拆分为多个子系统，各个子系统之间不具备集成功能或仅支持简单的界面信息同步功能。在这种结构下的广播系统，其负载被拆分到各个子系统上，虽然并发能力得到解决，但由于各子系统之间是相互独立的，只能进行基本的信息同步，难以进行跨系统操作，实现跨系统的音视频认为管理和分发。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一提供一种分布式的音视频任务管理与分发系统，其能够解决跨服务器间的音视频任务与资源负载拆分与协同的问题；
本发明的目的之二提供一种分布式的音视频任务管理与分发实现方法，其能够解决跨服务器间的音视频任务与资源负载拆分与协同的问题。
实现本发明的目的之一的技术方案为：一种分布式的音视频任务管理与分发系统，包括一个一级服务器和若干二级服务器，所有二级服务器均与一级服务器连接，一级服务器和二级服务器均包括业务服务模块和中继服务模块，一级服务器的业务服务模块和下辖的所有二级服务器的中继服务模块通信连接，同一个服务器内的中继服务模块与业务服务模块通信连接，
中继服务模块用于管理外设在中继服务模块所在服务器上的设备以及收发来自这些外设设备的音视频，并将接收到的音视频发送给当前中继服务模块所在服务器的业务服务模块，
业务服务模块用于接收同一个服务器内的中继服务模块发送过来的音视频并将其转发给目标服务器内的中继服务模块，从而最终将音视频发送给目标中继服务模块所连接的输出类设备进行播放。
进一步地，外设设备包括音源类设备、输出类设备和触发类设备，音源类设备用于提供音视频源，输出类设备用于播放音视频源，触发类设备用于产生触发信号并发送给与之连接的服务器中的业务服务模块，以使得当业务服务模块接收到触发信号后响应业务服务。
进一步地，所述一级服务器和二级服务器均还包括数据服务模块，数据服务模块用于向中继服务模块和业务服务模块提供数据支持和存储。
进一步地，业务服务模块还与界面任务管理组件连接，界面任务管理组件包括客户端、浏览器、SDK。
进一步地，所述一级服务器包括多个，每个一级服务器下连接多个二级服务器，一级服务器之间的中继服务模块进行连接，每个一级服务器的业务服务模块只连接下辖的所有二级服务器的中继服务模块。
进一步地，所有二级服务器或其中一部分二级服务器下还连接有多个三级服务器，三级服务器包括业务服务模块和中继服务模块，当前二级服务器的业务服务模块和与之连接的三级服务器的中继服务模块连接。
实现本发明的目的之二的技术方案为：一种分布式的音视频任务管理与分发系统实现方法，包括以下步骤：
步骤1：中继服务模块接收所在服务器的外设设备中发送的触发信号，并将触发信号发送给所在服务器的业务服务模块，
步骤2：业务服务模块接收到触发信号后，响应触发信号，并根据不同类型的触发信号建立相对应类型的音视频分发任务，触发信号类包含了音视频任务类型和目标中继服务模块，
在收到触发信号后，业务服务模块还包括建立与同一个服务器的中继服务模块之间的管道，以通过中继服务模块接收来自外设设备中的音视频；
其中，若触发信号是由二级服务器的外设设备发送给当前二级服务器的业务服务模块，当前二级服务器的业务服务模块响应该触发信号，并接收当前二级服务器的外设设备发送的音视频，
若根据触发信号判断该音视频是发送给一级服务器或其他的二级服务器，则将音视频发送给当前二级服务器的中继服务模块，当前二级服务器的中继服务模块将音视频发送给一级服务器的中继服务模块，一级服务器的中继服务模块再将音视频分发至对应的服务器的中继服务模块，进而发送到目标服务器的外设设备进行播放，若根据触发信号判断该音视频是发送给当前二级服务器，则通过当前二级服务器的中继服务模块发送给当前二级服务器的外设设备进行播放；
步骤3：业务服务模块建立起音视频转发任务，音视频转发任务中定义了当前音视频的目标中继服务模块，从而将音视频发送给对应服务器内的中继服务模块，中继服务模块将音视频发送给外设设备进行播放。
进一步地，若某一外设设备接收到两个以上会话任务，则该外设设备与之连接的中继服务模块通过鉴权抢占机制确定会话任务优先级，使得外设设备响应最高优先级的会话任务，并将确定结果发送给相应的业务服务模块。
进一步地，所述鉴权抢占机制通过比较这些中继服务模块的优先级实现，优先级高的抢占成功，若所有优先级均相同，则按中继服务模块的任务发起时间判断，先发起的抢占成功，最后发起的最后抢占成功。
进一步地，所述优先级包括由高到低的三个优先级，三个优先级依次为用户优先级、任务优先级和设备优先级。
本发明的有益效果为：本发明通过业务服务模块与中继服务模块跨级相连的机制，实现硬件资源的拆分使用和多级管理，且实现上层业务逻辑与底层硬件资源分离，使得业务模块不必针对底层硬件做定制化处理。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方案，对本发明做进一步描述。
如图1所示，一种分布式的音视频任务管理与分发系统，包括一个一级服务器和若干二级服务器，所有二级服务器均与一级服务器连接。一级服务器和二级服务器均包括业务服务模块、中继服务模块和数据服务模块。一级服务器的业务服务模块和下辖的所有二级服务器的中继服务模块通信连接，所谓的下辖即是指当前一级服务器下与之连接的所有二级服务器。同一个服务器内的中继服务模块与业务服务模块通信连接，数据服务模块也与业务服务模块通信连接，也即是一级服务器内的中继服务模块和数据服务模块均与一级服务器内的业务服务模块连接，二级服务器内的中继服务模块和数据服务模块均与二级服务器内的业务服务模块连接。
中继服务模块用于管理外设在服务器上的各类设备以及接收来自这些外设设备的音视频并进行收发，并将接收到的音视频发送给当前中继服务模块所在服务器的业务服务模块，也即将接收到的音视频转发给同一个服务器的业务服务模块。外设设备包括音源类设备、输出类设备和触发类设备。音源类设备为音视频的来源，包括可以采集外界声音和图像并形成音视频文件的设备，例如麦克风或摄像头，当然也可以存储有音视频文件的设备，从而可以向服务器提供音视频。输出类设备是指播放由音源类设备发送过来的音频流设备，即音视频的播放目标，例如功放及喇叭。在本实施例中，音源类设备发送的音频流经过服务器转发后再发送给输出类设备，而非直接发送给输出类设备。触发类设备是指产生触发信号并发送给与之连接的服务器中的业务服务模块，以使得当业务服务模块接收到触发信号后开始响应业务服务。
具体地，中继服务模块主要实现两个功能，一个是设备管理，也即将各个外设设备与中继服务模块连接，设备管理包括操控设备信号灯、显示屏文字显示、主备设备资源切换等。另一个是音视频的收发，即接收来自外设设备中音源类设备发送的音视频并发送给同一个服务器内的业务服务模块，业务服务模块再将音视频建立音视频分发任务并分发给目标服务器的中继服模块，最终实现音视频任务管理和分发的目的。
业务服务模块用于接收同一个服务器内的中继服务发送过来的音视频并将其转发给目标服务器内的中继服务模块，从而最终将音视频发送给目标中继服务模块所连接的输出类设备进行播放。例如，图1中的一级服务器内的业务服务模块接收到同一个的一级服务器内的中继服务模块的音视频并建立音视频分发任务，此音视频分发任务的目标中继服务模块是二级服务器B中的中继服务模块，则一级服务器内的业务服务模块将音视频转发给二级服务器B中的中继服务模块，二级服务器B中的中继服务模块再发送给二级服务器B的外设设备中的输出类设备进行播放音视频。
业务服务模块还与界面任务管理组件连接，界面任务管理组件包括客户端、浏览器、SDK(软件开发工具包)，从而使得业务服务模块将接收到的音视频建立音视频分发任务。
中继服务模块和业务服务模块是根据功能类型将服务器结构拆分得到的，相当于拆分出两个服务组件，一个是业务服务组件，另一个是中继服务组件。业务服务负责界面接入和任务管理，中继服务实现设备管理和音视频收发。也即将任务建立、控制、界面配置等划分到业务服务模块，管道、终端设备资源都划分到中继服务模块，实现抽象化拆分。从而实现上层业务逻辑与底层硬件资源分离，使得业务模块不必针对底层硬件做定制化处理。
数据服务模块用于向中继服务模块和业务服务模块提供数据支持和存储，包括提供音视频数据支持和存储音视频数据，从而使得中继服务模块和业务服务模块可以操作音视频数据。
在一个可选实施方式中，一级服务器也可以有多个(即至少两个)，每个一级服务器下连接多个二级服务器，一级服务器之间的中继服务模块进行连接，各个中继服务模块可以是依次连接或者分别连接，即当前一级服务器下的业务服务模块分别与其余一级服务器下的中继服务模块连接。从而使得每个一级服务器的业务服务模块可以直接和其下辖的各个二级服务器的中继服务模块连接，而不能直接与其他一级服务器下的二级服务器的中继服务模块连接，只能通过一级服务器中继服务模块进行转发。
在一个可选实施方式中，所有二级服务器或其中一部分二级服务器下还连接有多个三级服务器。同样的，当前二级服务器的业务服务模块和与之连接的三级服务器的中继服务模块连接，从而可以将音视频转发给对应三级服务器所在的外设设备中的输出类设备。
基于上述分布式的音视频任务管理与分发系统，本发明还提供一种分布式的音视频任务管理与分发系统实现方法，包括以下步骤：
步骤1：中继服务模块接收当前所在服务器的外设设备中的触发类设备发送的触发信号，并将接收到的触发信号发送给同一个服务器内的业务服务模块。同一个服务器是指中继服务模块和业务服务模块所在的当前相同服务器。可以是一级服务器的中继服务模块接收到触发信号，也可以是二级服务器的中继服务模块接收到触发信号。
其中，若触发信号是由二级服务器的触发类设备发送的，则该触发信号首先发送给当前二级服务器的业务服务模块，当前二级服务器的业务服务模块响应该触发信号，并接收当前二级服务器的音源类设备发送的音视频，当根据触发信号判断该音视频不是发送给当前二级服务器的输出类设备而是发送给其他服务器，则将音视频发送给当前二级服务器的中继服务模块，当前二级服务器的中继服务模块将音视频发送给上一级服务器(即一级服务器)的中继服务模块，一级服务器的中继服务模块再将音视频分发至对应的服务器的中继服务模块，进而发送到目标输出类设备进行播放。
步骤2：业务服务模块接收到触发信号后，响应触发信号，并根据不同类型的触发信号建立相对应类型的音视频分发任务，触发信号类包含了音视频任务类型和目标中继服务模块。在收到触发信号后，还包括建立与中继服务模块之间的管道，并通过中继服务模块开启外设设备中的音源类设备以接收音视频。
步骤3：音源类设备将音视频发送给音源类设备所在的服务器的中继服务模块，中继服务模块将音视频转发给业务服务模块。
步骤4：业务服务模块建立起音视频转发任务，音视频转发任务中定义了当前音视频的目标中继服务模块，也即定义了需要将当前音视频发送到哪一个服务器的中继服务模块，从而可以将音视频发送给目标输出类设备进行播放。其中，音视频通过业务服务模块与中继服务模块之间的管道进行传输，从而将音视频发送给输出类设备。
步骤5：输出类设备收到音视频后进行播放，从而实现音视频管理和分发的目的。
在另一个可选实施方式中，若某一外设设备接收到两个以上会话任务，则该外设设备与之连接的中继服务模块通过鉴权抢占机制确定会话任务优先级，使得外设设备响应最高优先级的会话任务，并将确定结果发送给相应的业务服务模块。鉴权抢占机制包括由高到低的三个优先级，三个优先级依次为用户优先级、任务优先级和设备优先级，也即是用户优先级＞任务优先级＞设备优先级。当有多个会话任务需要抢占某一外设设备(例如输出类设备)时，比较会话任务的优先级，优先级高的抢占成功。若所有优先级均相同，则按会话任务发起时间判断，先发起的抢占成功，最后发起的最后抢占成功。优先级信息和任务发起时间在业务服务模块有记录，当中继服务模块和业务服务模块之间建立管道进行会话时，会将优先级信息和任务发起时间发送给中继服务模块进行鉴权抢占判定。通过这种模式，使得各个业务服务能够以分布式模式部署在不同地点，各个业务服务独立处理用户请求，并汇总到中继服务模块进行资源划分和占用。
本发明通过业务服务与中继服务跨级相连的机制，实现了硬件资源的拆分使用和多级管理。每一个终端设备只被一个中继服务直接管理，这种拆分方法使设备只直接隶属于一台服务器。一级服务器的业务服务模块和二级服务器的业务服务模块都有权对二级中继发起任务，但其任务使用的资源及相关的音视频、指令都是通过二级服务器的中继服务模块进行中转、分发，这种机制避免了顶级(一级)业务服务模块直接对所有终端直接音频、指令操作而导致负载过大，即业务服务模块只对中继下发音频、指令，中继服务模块只对本服务器管辖的终端设备下发音频、指令。
本发明的服务器可扩展性好、升级成本低。分布式、分级工作方式实现了负载的拆分，避免了集中式中心点的负载瓶颈，除了可以选择纵向升级服务器硬件性能，还可以通过横向升级、增加服务器数量提高系统的负载能力。
协同性好。一级服务器和二级服务器都可以对本级中继及设备进行管理，系统通过用户优先级和设备优先级判断任务的优先级，即解决多点管理时指令不一致时的判定。
对第三方模块、设备兼容性好。业务服务和中继服务分别进行第三方接口和硬件接口抽象，例如，更改底层硬件功能特性和指令接口，不影响业务服务的任务逻辑。
本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分布式的音视频任务管理与分发系统，其特征在于，包括一个一级服务器和若干二级服务器，所有二级服务器均与一级服务器连接，一级服务器和二级服务器均包括业务服务模块和中继服务模块，业务服务模块和中继服务模块是服务器内部的模块划分，为非相互独立的硬件设备，实现对服务器内部硬件资源的拆分使用和多级管理，以实现上层业务逻辑与底层硬件资源分离，一级服务器的业务服务模块和下辖的所有二级服务器的中继服务模块通信连接，且一级服务器的中继服务模块未和二级中继服务模块直接连接，同一个服务器内的中继服务模块与业务服务模块通信连接，
中继服务模块用于管理外设在中继服务模块所在服务器上的设备以及收发来自这些外设设备的音视频，并将接收到的音视频发送给当前中继服务模块所在服务器的业务服务模块，
业务服务模块用于接收同一个服务器内的中继服务模块发送过来的音视频并将其转发给目标服务器内的中继服务模块，从而最终将音视频发送给目标中继服务模块所连接的输出类设备进行播放。
2.根据权利要求1所述的分布式的音视频任务管理与分发系统，其特征在于，外设设备包括音源类设备、输出类设备和触发类设备，音源类设备用于提供音视频源，输出类设备用于播放音视频源，触发类设备用于产生触发信号并发送给与之连接的服务器中的业务服务模块，以使得当业务服务模块接收到触发信号后响应业务服务。
3.根据权利要求1所述的分布式的音视频任务管理与分发系统，其特征在于，所述一级服务器和二级服务器均还包括数据服务模块，数据服务模块用于向中继服务模块和业务服务模块提供数据支持和存储。
4.根据权利要求1所述的分布式的音视频任务管理与分发系统，其特征在于，业务服务模块还与界面任务管理组件连接，界面任务管理组件包括客户端、浏览器、SDK。
5.根据权利要求1所述的分布式的音视频任务管理与分发系统，其特征在于，所述一级服务器包括多个，每个一级服务器下连接多个二级服务器，当前一级服务器下的业务服务模块分别与其余一级服务器下的中继服务模块连接，从而实现一级服务器之间的中继服务模块进行连接，每个一级服务器的业务服务模块连接下辖的所有二级服务器的中继服务模块。
6.根据权利要求1所述的分布式的音视频任务管理与分发系统，其特征在于，所有二级服务器或其中一部分二级服务器下还连接有多个三级服务器，三级服务器包括业务服务模块和中继服务模块，当前二级服务器的业务服务模块和与之连接的三级服务器的中继服务模块连接。
7.一种分布式的音视频任务管理与分发系统实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：中继服务模块接收所在服务器的外设设备中发送的触发信号，并将触发信号发送给所在服务器的业务服务模块，
步骤2：业务服务模块接收到触发信号后，响应触发信号，并根据不同类型的触发信号建立相对应类型的音视频分发任务，触发信号类包含了音视频任务类型和目标中继服务模块，
在收到触发信号后，业务服务模块还包括建立与同一个服务器的中继服务模块之间的管道，以通过中继服务模块接收来自外设设备中的音视频；
其中，若触发信号是由二级服务器的外设设备发送给当前二级服务器的业务服务模块，当前二级服务器的业务服务模块响应该触发信号，并接收当前二级服务器的外设设备发送的音视频，
若根据触发信号判断该音视频是发送给一级服务器或其他的二级服务器，则将音视频发送给当前二级服务器的中继服务模块，当前二级服务器的中继服务模块将音视频发送给一级服务器的中继服务模块，一级服务器的中继服务模块再将音视频分发至对应的服务器的中继服务模块，进而发送到目标服务器的外设设备进行播放，
若根据触发信号判断该音视频是发送给当前二级服务器，则通过当前二级服务器的中继服务模块发送给当前二级服务器的外设设备进行播放；
步骤3：业务服务模块建立起音视频转发任务，音视频转发任务中定义了当前音视频的目标中继服务模块，从而将音视频发送给对应服务器内的中继服务模块，中继服务模块将音视频发送给外设设备进行播放。
8.根据权利要求7所述的分布式的音视频任务管理与分发系统实现方法，其特征在于，若某一外设设备接收到两个以上会话任务，则该外设设备与之连接的中继服务模块通过鉴权抢占机制确定会话任务优先级，使得外设设备响应最高优先级的会话任务，并将确定结果发送给相应的业务服务模块。
9.根据权利要求8所述的分布式的音视频任务管理与分发系统实现方法，其特征在于，所述鉴权抢占机制通过比较这些中继服务模块的优先级实现，优先级高的抢占成功，若所有优先级均相同，则按中继服务模块的任务发起时间判断，先发起的抢占成功，最后发起的最后抢占成功。
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