CN113596512A - 一种高效经济的视频流分发方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效经济的视频流分发方法和系统，所述系统包括视频流存储服务器、CDN组及自动扩展组；所述视频流存储服务器上的内容，分两路同时分别推送到CDN组和自动扩展组，所述CDN组可单独运行，当所述CDN组的网络流量使用量超过带宽上限或者超过设定的带宽比例时，所述自动扩展组在所述CDN组的基础上运行。本发明工作量减少、成本减少、可控性高、安全性高。

Description

一种高效经济的视频流分发方法和系统

技术领域

本发明涉及视频传输技术领域，特别涉及一种高效经济的视频流分发方法和系统。

背景技术

随着信息高速网络架构建设的加速，人们在网络上获取到的信息不仅仅是简单的文本、图像、音频，而是更加直观更加丰富的新一代媒体信息。可变的带宽技术，使得人们也能在一个较低带宽速率的环境下在线欣赏到连续不断的视频流内容，这就使用户终端通过网络获取视频流的需求大大增加，也对视频流的分发技术提出了更高的要求。

在实时视频流的传输中，由于网络可能存在波动，特别是涉及国际网络之间的传输波动，容易引起视频卡顿、重连等问题，严重影响了用户的观看体验。使用CDN(ContentDelivery Network，内容递送网络)系统和GSLB(Global Server Load Balancing,全局负载均衡)，是常见的视频流分发的解决方案。

CDN系统是将源站内容分发至最接近用户的节点，使用户可就近取得所需内容，提高用户访问的响应速度和成功率，解决因分布、带宽、服务器性能带来的访问延迟问题。

全局负载均衡是在CDN系统中作为核心的调度系统，目的是在多个节点范围内，将用户的请求定向到最近的节点。因此，通过判断服务器的负载，包括CPU占用、带宽占用等数据，决定服务器的可用性，同时能判断用户与服务器间的链路状况，选择链路状况最好的服务器，是全局负载均衡的主要功能。

但CDN系统也有以下缺点：

1.成本高：CDN系统对于海量的用户和数据，也受到一定的限制。因为单台服务器带宽的流量是有限制的，能够支撑的并发的用户数量也是有限制的。在高峰期时，单台服务器使用带宽超过上限，传输的视频流质量就会出现问题，影响用户体验。因此需要投入大量的CDN节点服务器，来满足现有用户的访问请求，同时需要投入用于维护这些节点服务器的人工成本也高；而在平峰期时，多出来的带宽和服务器实际上并没有用户在使用，造成了浪费。

2.工作量大：每增加一台CDN节点服务器，都需要对服务器进行前期的部署安装，测试正常后再上线运行，节点数量越多，工作量越大。

3.安全性低：CDN服务器暴露在外网当中的节点越多，被攻击的风险就越大，更容易被黑客一层一层向上突破，将最重要的主服务器中的核心资源破坏

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新的视频流分发方法和系统，可以节约成本、使视频分发更加高效，且安全性高。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种高效经济的视频流分发系统，包括视频流存储服务器、CDN组及自动扩展组；所述视频流存储服务器上的内容，分两路同时分别推送到CDN组和自动扩展组，所述CDN组可单独运行，当所述CDN组的网络流量使用量超过带宽上限或者超过设定的带宽比例时，所述自动扩展组在所述CDN组的基础上运行。

所述CDN组包括跳板服务器和多个CDN节点服务器，所述多个CDN节点服务器分别与所述跳板服务器连接；所述跳板服务器用于接收用户访问视频流的请求，并判断所述CDN组的网络流量使用量是否超过带宽上限或者超过设定的带宽比例，如果判断结果为没有超过，则将用户请求转发到所述多个CDN节点服务器中的一个上，用户终端获取到视频流播放。

所述CDN组的网络流量监控数据可以由Zabbix提供。

所述自动扩展组包括中转服务器、域名转发服务器及多个扩展服务器，所述多个扩展服务器分别连接于所述中转服务器和域名转发服务器之间；所述中转服务器用于接收视频流存储服务器的视频数据；所述多个扩展服务器用于接收所述中转服务器上的视频流；所述域名转发服务器用于接收由所述跳板服务器转发的所述用户访问视频流的请求，并将访问请求转发到其中一个扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。

更优选的，所述多个扩展服务器包括多个热门扩展服务器和冷门扩展服务器，分别用于接收热门视频流和冷门视频流，所述域名转发服务器根据所述用户访问视频流的请求判断用户请求的是热门视频流还是冷门视频流，并将访问请求转发到对应的所述热门扩展服务器或冷门扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。

所述中转服务器不能直接被外网用户访问，其与热门、冷门扩展服务器之间通过内网传输。

所述域名转发服务器对应的域名地址绑定了所述多个扩展服务器IP,所述IP是固定值，存放在一个IP池内。

一种高效经济的视频流分发方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、接收用户访问视频流的请求；

S2、判断CDN组的网络流量使用量是否超过带宽上限或者超过设定的带宽比例；

S31、如果判断结果为否，则将用户请求转发到CDN组内的CDN节点服务器上，用户终端获取到视频流播放；

S32、如果判断结果为是，则将用户请求转发到自动扩展组中的一个扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。

所述S32中所述多个扩展服务器由多个热门扩展服务器和冷门扩展服务器构成，所述多个热门扩展服务器和冷门扩展服务器分别用于接收热门视频流和冷门视频流；所述S32具体为：如判断结果为是，根据所述用户访问视频流的请求判断用户请求的是热门视频流还是冷门视频流，域名转发服务器将请求转发到对应的热门扩展服务器或冷门扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。

所述自动扩展组内的扩展触发条件为：所述自动扩展组的总网络流量是否超过单台扩展服务器带宽上限的倍数，该倍数即为已有的扩展服务器的数量，如超过，则扩展下一台扩展服务器。优选的，所述热门扩展服务器和冷门扩展服务器的带宽上限可分别设定，分别扩展。

例如单台热门扩展服务器的带宽上限为5G,如果已有n台热门扩展服务器，则热门扩展组的触发条件为：5nG<热门扩展组服务器总带宽<5(n+1)G时，触发扩展1台热门扩展服务器，如网络流量继续增加超过5(n+1)G，则继续扩展，如此分步扩展；冷门扩展服务器也同理。

所述自动扩展组可采用镜像扩展：将其中一个扩展服务器上所有需要运行的服务和内容的数据复制做成镜像，自动扩展组内新扩展出来的扩展服务器直接按照该镜像模板启动运行。

所述自动扩展组的缩减触发条件为：如果所述扩展服务器的网络流量开始下降并达到触发缩减的值，就缩减所述自动扩展组内已经扩展出来的扩展服务器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.工作量减少：根据带宽流量自动扩展，不需要提前配置安装，只需配置镜像，服务器在扩展后直接能提供给用户使用；

2.成本减少：根据带宽流量自动缩减，在闲时不占用不浪费服务器资源和维护成本，平时只需维护少量的服务器；

3.可控性高：根据实际带宽使用情况可以随时调整控制需要扩展的流量；

4.安全性高：扩展出的服务器没有直接暴露在外网中，经过了内容拆分、域名转发之后被攻击的风险降低。

附图说明

图1为本发明实施例一的系统框架图；

图2为用户访问CDN组流程图；

图3为用户访问自动扩展组流程图；

图4为自动扩展组的扩展流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一：

本实施例提供一种高效经济的视频流分发系统，系统框架图如图1所示，所述系统包括CDN组和自动扩展组。视频流存储服务器上的内容，分两路分别推送到CDN组中的CDN节点服务器和自动扩展组中的中转服务器，自动扩展组需要在CDN组的基础上运行，不能单独运行；而CDN组可以不触发自动扩展组，单独运行。

结合图1和图2所示，CDN组包括跳板服务器和分别与跳板服务器连接的多个CDN节点服务器。用户访问视频流的请求首先发送到跳板服务器上，跳板服务器判断整个CDN组的网络流量使用量是否超过带宽上限或者超过设定的带宽比例，如果没有超过，则将用户请求转发到CDN节点服务器中的一个上，用户终端获取到视频流播放。

CDN服务器的网络流量监控数据可以由Zabbix提供。Zabbix是一个Linux操作系统下开源的系统监控软件，是一个基于页面的提供分布式系统监视以及网络监视功能的开源解决方案，其主要包括Zabbix服务器端和Zabbix客户端两个部分。Zabbix客户端需要安装在被监视的目标服务器上，它主要完成对硬件信息或与操作系统有关的内存，CPU等信息的收集。在CDN服务器上安装Zabbix客户端，可以收集到每台CDN服务器的网络流量数据，并在Zabbix服务器端的web页面上显示。

如此，只需提供少量CDN服务器即可保证日常使用。

结合图1和图3所示，自动扩展组包括中转服务器、域名转发服务器及多个扩展服务器，该多个扩展服务器分别连接于所述中转服务器和域名转发服务器之间。该多个扩展服务器分为热门扩展服务器和冷门扩展服务器，所有热门扩展服务器构成热门扩展组，所有冷门扩展服务器构成冷门扩展组。

根据用户的访问量统计数据，热门扩展组和冷门扩展组将中转服务器上的视频流内容分为热门视频流和冷门视频流。中转服务器不能直接被外网用户访问，它与热门、冷门扩展服务器之间均使用内网传输。用户访问视频流的请求首先发送到跳板服务器上，跳板服务器判断整个CDN组的网络流量使用量是否超过带宽上限或者超过设定的带宽比例，如果超过，则将用户请求转发到域名转发服务器上，域名转发服务器根据用户请求判断用户访问的是热门还是冷门的内容，并将访问请求转发到相应的离用户最近的热门扩展服务器或冷门扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。本实施例中，跳板服务器触发自动扩展组的条件举例如下：有2台网络带宽为10G的服务器，可以设定这个网络流量的值为20G，则超过20G触发；或者可以设定这个值为超过总带宽比例的80％，则总的网络流量值超过16G触发。

具体的，运维人员通过访问量统计排行，将节目分为热门节目表格和冷门节目表格。表格中的信息包含了节目名和唯一标识，存储在自动扩展组内各个扩展服务器的数据库中。所述用户请求中包含了视频流的唯一标识，由于域名转发服务器的域名地址对应了多个IP用于扩展服务器，且这些IP是固定值，存储在一个IP池内。所述域名转发服务器可通过用户请求中的唯一标识判断用户请求的是热门节目还是冷门节目，将该用户请求转发到相应的离用户最近的热门扩展服务器或冷门扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。

自动扩展组还可以组内扩展，其中热门扩展组和冷门扩展组根据各自不同的触发条件分别扩展，互不影响。

如图4所示，自动扩展组内的扩展触发条件为：所述自动扩展组的总网络流量是否超过单台扩展服务器带宽上限的倍数，该倍数为已有的扩展服务器的数量，如超过，开始逐步扩展。优选的是，热门扩展组和冷门扩展组根据各自不同的触发条件分别扩展，互不影响。即，判断热门扩展服务器和/或冷门扩展服务器的网络流量是否超过其单台扩展服务器带宽上限的倍数，该倍数为已有的扩展服务器的数量，如判断结果为超过，则扩展到下一个热门扩展服务器和/或冷门扩展服务器。

例如单台热门扩展服务器的带宽上限为5G,如果已有n台热门扩展服务器，则热门扩展组的触发条件为：5nG<热门扩展组服务器总带宽<5(n+1)G时，触发扩展1台热门扩展服务器，如网络流量继续增加超过5(n+1)G，则继续扩展，如此分步扩展；冷门扩展服务器也同理。

扩展服务器的数量：热门扩展组扩展较频繁，扩展数量上限可以设置大一点，冷门扩展组一般较少扩展，扩展数量上限可以设置小一点。且按照实际的流量情况设置，如果流量持续增加，需要放大扩展数量的上限，反之，如果流量不变或缩减，扩展数量可以设置为0，不扩展。

自动扩展组还可以按照镜像模板来扩展服务器：将热门或冷门扩展服务器上所有需要运行的服务和内容的数据复制做成镜像，自动扩展组内新扩展出来的热门扩展服务器和冷门扩展服务器，直接按照该镜像模板启动运行，不需要再手动配置。

IP分配：新的热门和/或冷门扩展服务器启动后，由Zabbix监控提供数据判断新的扩展服务器是否启动正常，如果启动失败，不会分配外网IP；如果启动正常，将IP池里还未关联服务器的IP关联到该新的扩展服务器上，并绑定到域名，新的扩展服务器就加入原有CDN群组的负载均衡里，用户会访问新的扩展服务器，减少对原有扩展服务器访问的压力，最后将扩展组的服务器数量更新；当域名转发服务器访问量下降，网络流量达到触发缩减的值，缩减对应内容服务器。在已扩展出的服务器中选择一台或多台关停，参数可以根据实际情况设定，逐步缩减。之前分配的外网IP回收到IP池中，下次扩展可以继续使用。同时域名解除已关停服务器IP的绑定，用户不会访问到已经关停的服务器上。最后扩展组的服务器数量更新。

域名转发服务器统计访问的流量并根据用户请求的唯一标识进行判断是否需要缩减热门扩展组或冷门扩展组的服务器。触发缩减的网络流量值可以根据实际访问情况自行设定，且，用于触发缩减热门扩展组和冷门扩展组的网络流量值也可以分别设定不同的值。

如果热门扩展组网络流量开始下降并达到触发缩减的值，就缩减热门自动扩展组内已经扩展出来的热门扩展服务器。同样，如果冷门扩展组网络流量开始下降并达到触发缩减的值，就缩减冷门自动扩展组内已经扩展出来的冷门扩展服务器。触发缩减的条件和触发扩展的条件相反：所述自动扩展组的总网络流量是否小于单台扩展服务器带宽上限的倍数，该倍数为已有的扩展服务器的数量，如小于，开始逐步缩减。

实施例二：

本实施例提供了一种高效经济的视频流分发方法，包括以下步骤：

接收用户访问视频流的请求；

跳板服务器判断CDN组的网络流量使用量是否超过带宽上限或者超过设定的带宽比例；

如判断结果为没有超过，将用户请求转发到CDN组的CDN节点服务器中的一个上；

所述CDN节点服务器将视频流发送到用户终端；

如判断结果为已经超过，将用户请求转发到域名转发服务器上；

域名转发服务器根据用户请求判断用户访问的是热门还是冷门的内容，并将访问请求转发到相应的离用户最近的热门扩展服务器或冷门扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。

自动扩展组内的扩展触发条件为：所述自动扩展组的总网络流量是否超过单台扩展服务器带宽上限的倍数，该倍数为已有的扩展服务器的数量，如超过，则扩展下一台扩展服务器。

自动扩展组还可以按照镜像模板来扩展服务器：将某一扩展服务器上所有需要运行的服务和内容的数据复制做成镜像，自动扩展组内新扩展出来的扩展服务器直接按照该镜像模板启动运行。

自动扩展组也可以缩减，触发缩减的条件为：如果所述扩展服务器的网络流量开始下降并达到触发缩减的值，就缩减所述自动扩展组内已经扩展出来的扩展服务器。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高效经济的视频流分发系统，其特征在于，包括视频流存储服务器、CDN组及自动扩展组；所述视频流存储服务器上的内容，分两路同时分别推送到CDN组和自动扩展组，所述CDN组可单独运行，当所述CDN组的网络流量使用量超过带宽上限或者超过设定的带宽比例时，所述自动扩展组在所述CDN组的基础上运行。

2.根据权利要求1所述的高效经济的视频流分发系统，其特征在于，所述CDN组包括跳板服务器和多个CDN节点服务器，所述多个CDN节点服务器分别与所述跳板服务器连接；所述跳板服务器用于接收用户访问视频流的请求，并判断所述CDN组的网络流量使用量是否超过带宽上限或者超过设定的带宽比例，如果判断结果为没有超过，则将用户请求转发到所述多个CDN节点服务器中的一个上，用户终端获取到视频流播放。

3.根据权利要求2所述的高效经济的视频流分发系统，其特征在于，所述自动扩展组包括中转服务器、域名转发服务器及多个扩展服务器，所述多个扩展服务器分别连接于所述中转服务器和域名转发服务器之间；所述中转服务器用于接收视频流存储服务器的视频数据；所述多个扩展服务器用于接收所述中转服务器上的视频流；所述域名转发服务器用于接收由所述跳板服务器转发的所述用户访问视频流的请求，并将访问请求转发到所述多个扩展服务器中的一个上，用户终端获取到视频流播放。

4.根据权利要求3所述的高效经济的视频流分发系统，其特征在于，所述中转服务器与所述多个扩展服务器之间通过内网传输。

5.根据权利要求3或4所述的高效经济的视频流分发系统，其特征在于，所述多个扩展服务器由多个热门扩展服务器和冷门扩展服务器构成，所述多个热门扩展服务器和冷门扩展服务器分别用于接收热门视频流和冷门视频流，所述域名转发服务器根据所述用户访问视频流的请求判断用户请求的是热门视频流还是冷门视频流，并将访问请求转发到对应的所述热门扩展服务器或冷门扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。

6.一种高效经济的视频流分发方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、接收用户访问视频流的请求；

S2、判断CDN组的网络流量使用量是否超过带宽上限或者超过设定的带宽比例；

S31、如果判断结果为否，则将用户请求转发到CDN组内的CDN节点服务器上，用户终端获取到视频流播放；

S32、如果判断结果为是，则将用户请求转发到自动扩展组中的一个扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。

7.根据权利要求6所述的分发方法，其特征在于，所述S32中所述自动扩展组包括多个扩展服务器，所述多个扩展服务器包括多个热门扩展服务器和冷门扩展服务器，所述多个热门扩展服务器和冷门扩展服务器分别用于接收热门视频流和冷门视频流；所述S32具体为：如判断结果为是，根据所述用户访问视频流的请求判断用户请求的是热门视频流还是冷门视频流，域名转发服务器将所述用户请求对应转发到热门扩展服务器或冷门扩展服务器上，用户终端获取到视频流播放。

8.根据权利要求6或7所述的分发方法，其特征在于，所述自动扩展组内的扩展触发条件为：判断所述自动扩展组的总网络流量是否超过单台扩展服务器带宽上限的倍数，该倍数为已有的扩展服务器的数量，如判断结果为超过，则扩展下一个扩展服务器。

9.根据权利要求8所述的分发方法，其特征在于，所述自动扩展组采用镜像扩展：将某一扩展服务器上所有需要运行的服务和内容的数据复制做成镜像，自动扩展组内新扩展出来的扩展服务器直接按照该镜像模板启动运行。

10.根据权利要求6或7所述的分发方法，其特征在于，所述自动扩展组的缩减触发条件为：如果所述扩展服务器的网络流量开始下降并达到触发缩减的值，则缩减所述自动扩展组内已经扩展出来的扩展服务器。

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