CN114666640A - 一种边缘网关接入服务器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种边缘网关接入服务器,包括网络通信模块、任务分发处理模块、业务处理模块、数据分发模块和辅助模块;网络通信模块收到网络请求,将收到的请求放入任务队列处理;任务分发处理模块从任务队列中获取任务,将任务分发给业务处理模块去做对应的业务;业务处理模块将任务处理结果返回数据分发模块;数据分发模块收到数据后将数据扔到内存缓冲中;数据分发任务从内存缓存中取数据,然后将数据发送给客户端。本发明数据的传输效率高、网络性能好,解决了音视频不同步的问题;并为程序的正常运行奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及边缘网络技术领域,尤其涉及一种边缘网关接入服务器。
背景技术
边缘网关是部署在网络边缘侧的网关,通过网络联接、协议转换等功能联接物理和数字世界,提供轻量化的联接管理、实时数据分析及应用管理功能。
公共安全能力整合平台是依据相关政策法规及国家和行业标准,按照“全域覆盖、全网共享、全时可用、全程可控”的建设总体目标而完成的平台建设,对范围内涉及公共安全的社会视频资源进行有效整合,将其统一管理,解决视频资源碎片化、孤岛化问题,从而盘活社会视频资源。
数据接入服务器简称接入服务器,是连接前端设备和系统上层其他子系统的桥梁,负责接入数据并转发给其他子系统。
目前边缘网关被广泛的应用到物联网的各个领域,但是其边缘网关在接入服务器以及接入各个厂商的设备时,其需要涉及各种公有或者私有协议,需要转换为内部统一的协议,而统一的协议,在进行视频数据资源接入时,为适应网络抖动,常常会出现视频丢失,为此,如何保证视频的流程,智能的丢失但不影响视频帧的渲染,避免出现的花屏、卡顿等问题是当前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种边缘网关接入服务器,上级采用NVS,下级采用NVR的二级结构,NVR主动向NVS进行注册,避免对公网地址的需求。自定义针对视频的传输协议,以适应互联网的传输需求;建立完善的远程升级维护体系,可以动态的远程设备进行更新维护;插件设计模式,边缘动态的增加AI相关的分析能力。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种边缘网关接入服务器,包括网络通信模块、任务分发处理模块、业务处理模块、数据分发模块和辅助模块;网络通信模块收到网络请求,将收到的请求放入任务队列处理;任务分发处理模块从任务队列中获取任务,将任务分发给业务处理模块去做对应的业务;业务处理模块将任务处理结果返回数据分发模块;数据分发模块收到数据后将数据扔到内存缓冲中;数据分发任务从内存缓存中取数据,然后将数据发送给客户端;
所述网络通信模块用于接收网络消息,通过HTTP方式和私有协议两种通信方式进行业务通信;网络通信模块接收到数据,对消息进行解析,生成任务,并放入任务队列中;
所述任务分发处理模块从任务队列中取出任务,交给业务处理模块进行处理;
所述业务处理模块包括设备管理模块、设备接入模块以及视频封装模块,经过任务分发处理模块处理后的任务,最后都要调用业务处理模块来达到控制设备的目的;
所述辅助模块包括日志模块和配置管理模块,所述日志模块用于记录系统运行时的用户操作日志及系统运行日志,所述配置管理模块用于在软件启动初期,对配置文件进行读取,解析配置的作用,保证程序的正常运行;
所述数据分发模块用于将媒体数据以及设备业务处理结果发送给请求端。
进一步的,所述网络通信模块通过私有协议进行业务通信时,采用epoll内核调度,消除无谓的上下文切换,网络通信模块通过私有协议进行业务通信的具体流程为:
步骤001:初始化Socket库,初始化服务器端;
步骤002:建立完成端口及配置参数;
步骤003:初始化Socket的参数,将Listen Socket和完成端口绑定;
步骤004:投递多个AcceptEx异步请求,通过Worker线程进行进行业务通讯和数据交互;
步骤005:通信结束,通知Worker线程退出;
步骤006:结束。
进一步的,所述步骤002具体包括以下子步骤:
步骤0021:启动数个Worker线程用来接收网络操作完成的通知;
步骤0022:检查完成端口的状态,等待网络操作的到达;
步骤0023:在网络操作到达时,判断网络操作的类型;
步骤0024:若网络操作的类型是Aceept操作,则将新连入的Socket和完成端口绑定,在新连入的Socket上投递第一个WSARecv请求,并在ListenSocket上投递下一个AcceptEx;
步骤0025:若网络操作的类型是Recv操作,则处理接收到的数据,在新连入的Socket上投递下一个WSARecv请求;
步骤0026:判断用户操作是否停止;若是,则结束;否则,返回步骤0022。
进一步的,所述网络通信模块通过HTTP进行业务通信时,采用开源库curl库来实现HTTP客户端,采用libevent作为HTTP服务器,接收业务请求。
进一步的,所述任务分发处理模块包括任务队列和分发处理模块;所述任务队列采用先进先出原则,网络通信模块将收到请求消息解析后生成任务,从任务队列的一端存入;由分发处理模块从任务队列的另一端取出;所述分发处理模块从任务队列中取出任务后,先判断任务类型,再将任务分派给相应的处理模块进行处理。
进一步的,所述设备管理模块用于对设备的抽象接口进行管理,对于不同厂家之间的设备,使用不同动态库封装不同厂家,并将动态库的实例保存在设备管理模块;在进行设备业务操作时,通过使用设备管理模块的抽象接口去调用动态库接口从而进行控制设备。
进一步的,所述设备接入模块中保存了实际操作设备的实现类,针对不同类型的设备,分别创建不同的实例;所述视频封装模块用于在媒体数据传输之前,将数据进行PS封包。
进一步的,所述数据分发模块包括内存缓冲池和分发任务池;所述内存缓冲池设计为队列模块,遵循先进先出原则,且每一路视频请求对应一个内存缓冲池,在内存缓冲池满时,从最开始的内存开始覆盖;所述分发任务池通过任务分发线程从内存中读取数,将读取到的内存数据分发给对应客户端。
本发明的有益效果:本发明数据的传输效率高、网络性能好,解决了音视频不同步的问题;并为程序的正常运行奠定了基础;接入各个厂商的设备,接入各种公有或者私有协议,转换为内部统一的协议,并在此基础上针对适应网络抖动,智能的丢失不影响渲染的视频帧,保证视频的流畅,避免出现的花屏、卡顿等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明的系统功能模块图。
图2是网络通信模块通过私有协议进行通信的调度流程图。
图3是网络通信模块通过HTTP进行通信的调度流程图。
图4是分发处理模块任务分发处理流程图。
图5是设备接入模块中封装类实例图。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
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,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通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。
本实施例中,如图1所示,一种边缘网关接入服务器:包括网络通信模块、任务分发处理模块、业务处理模块、数据分发模块和辅助模块。
本实施例中,网络通信模块是接入服务器接收网络消息的模块,接入服务器实现了通过HTTP方式、私有协议两种通信方式与平台内其他子系统进行业务通信;网络通信模块接收到数据,它只是简单的对消息进行解析,生成任务,放入任务队列中,整个通信流程不会阻塞在网络通信模块,尽可能的提高网络I/O性能。
其中,外部通信协议采用私有协议(TCP),协议封装格式如下:
数据类型(int型 4字节)+数据长度(int型 4字节)+数据内容(文本或者二进制数据)
其数据内容+数据长度构成包头,数据内容构成包体。
网络通信模块通过私有协议进行业务通信时,采用epoll内核调度,消除无谓的上下文切换,最大限度提高网络性能,达到高并发、高效率的要求;主要流程图如图2所示;具体为:
步骤001:初始化Socket库,初始化服务器端;
步骤002:建立完成端口及配置参数;
步骤003:初始化Socket的参数,将Listen Socket和完成端口绑定;
步骤004:投递多个AcceptEx异步请求,通过Worker线程进行通信、数据交互;
步骤005:通信结束,通知Worker线程退出;
步骤006:结束。
步骤002具体包括以下子步骤:
步骤0021:启动数个Worker线程用来接收网络操作完成的通知;
步骤0022:检查完成端口的状态,等待网络操作的到达;
步骤0023:在网络操作到达时,判断网络操作的类型;
步骤0024:若网络操作的类型是Aceept操作,则将新连入的Socket和完成端口绑定,在新连入的Socket上投递第一个WSARecv请求,并在ListenSocket上投递下一个AcceptEx;
步骤0025:若网络操作的类型是Recv操作,则处理接收到的数据,在新连入的Socket上投递下一个WSARecv请求;
步骤0026:判断用户操作是否停止;若是,则结束;否则,返回步骤0022。
接入服务器启动的时候,需要向资源分发服务器进行注册。该流程采用HTTPPOST协议进行。实现上将采用开源库curl库来实现HTTP客户端,以达到减少开发量的目的,HTTP流程如图3所示。
本实施例中,任务分发处理模块从任务队列中取出任务,交给相应的处理模块进行处理;任务分发处理模块包括任务队列和分发处理模块;
为了避免在网络通信模块进行类似SDK连接等耗时操作,网络通信模块只是简单的将消息解析后生成任务,存入任务队列中,由分发处理模块从队列的另外一端取出,整个流程中,任务队列遵循先入先出的原则;
分发处理模块从任务队列中取出任务后,先判断任务类型,再将任务分派给相应的处理模块进行处理;其分发处理流程如图4所示。
本实施例中,业务处理模块是系统处理业务的模块,它包含了设备管理模块、设备接入模块、以及视频封装模块,在任务分发处理模块处理后的任务,最后都要调用业务处理模块来达到控制设备的目的。
设备管理模块主要对设备的抽象接口管理,兼容不同厂家之间的设备,使用不同动态库封装不同厂家。动态库的实例保存在此模块。业务操作是使用此模块的抽象接口去调用动态库接口去控制设备。
以IPC为例,当请求一路视频时,会新建一个设备对象,然后加入会话列表,如果是已经建立的设备对象,则直接加入会话列表。会话结束时需要释放资源,释放资源时,则要考虑是否还有其他会话持有设备资源,如若有,则不销毁设备,如若没有,则销毁设备,释放资源。
设备接入模块存实际操作设备的实现类。针对不同类型的设备(IPC、NVR、平台、协议),分别创建不同的实例。在各个类型的设备中,针对不同的厂商做封装。类的实例如图5所示,接入的类包括设备、平台、音柱和公有协议。
视频封装模块用于对设备管理模块获取到的数据进行封包;设备管理模块获取到的数据一般是h264数据,一般来说,通过TCP协议单独传输h264是没有问题,但是如果也必须要传g729的话,就可以能导致音视频不同步的问题,所以为了解决整个问题,媒体数据在传输之前,将通过数据封装模块进行PS封包之后,才将数据发送出去。数据封装流程如下:
预处理:a)拉流(1.通过RTSP;2.通过ONVIF;3.通过SDK);
b)解复用:根据之前不同的拉流方式将数据包剥离,获取核心媒体数据);
封装及发送:a)PS封装:根据不同的视频帧,采用不同的封装策略,封装成PS流;
b)TCP封装:PS流经过RTP打包后,加上了相应的RTP包头,交给网络层发送;
c)分发:根据不同的目的地IP地址,可以做到1对1发送及1对多发送。
本实施例中,辅助模块包括日志模块和配置管理模块两个子模块。
日志模块是分析系统运行,事件回溯的重要手段。本模块负责记录系统运行中长生的用户操作记录及系统运行日志,根据用户的日志属性配置来决定输出什么级别的日志。配置管理模块负责在软件启动初期,对配置文件进行读取,解析配置的作用;为程序的正常运行奠定基础。
通信模块收到网络请求,将收到的请求放大任务队列处理;任务处理模块从队列里获取任务,将任务分发给业务处理模块;业务处理模块去做对应的业务;业务处理模块将任务处理结果返回,若有需要媒体数据返回的业务,业务处理模块会将数据分发给分发模块,若需要视频封包的接口,则把数据送到视频封装模块;视频封装模块把数据打包后将打包后的数据送到分发模块;分发模块收到数据后将数据扔到内存缓冲中;分发任务从内存缓存中取数据,然后将数据发送给客户端;这其中每个模块都会涉及到用辅助模块的功能(日志模块和配置管理模块)。
本实施例中,数据分发模块用于将媒体数据以及设备业务处理结果发送给请求端。数据分发模块包括内存缓冲池和分发任务池;
其中,每一路视频请求做一个内存缓冲池,内存缓冲池设计为队列模式,即遵循先进先出原则,缓冲池设计为环形缓冲,即当缓冲池满时,覆盖最开始的内存。
分发任务池里的任务分发线程从内存中读取数,将读取到的内存数据分发给对应客户端。
1)支持多种厂商设备接入
支持包括海康,大华,宇视,onvif,国标28181等厂商设备接入。
2)支持远程设备监控
在nvs上可以支持查看所有nvr的在线状态,运行状态。
3)支持远程升级
支持在nvr和nvs上远程升级接入服务器
4)支持多节点部署
支持在多台服务器上部署接入服务器,从而实现负责均衡,支持大并发
5)支持状态上报
在运行过程中,定时向web server服务器上报运行状态,包括cpu、内存、数据库访问状态,文件写入状态统计等信息。
在本实施例中,提出的一种边缘网关接入服务器,支持设备远程状态监控;支持远程设备插件升级;支持动态的规划添加节点增大并发;支持视频质量分析,检查摄像头视频图像状态;支持基于视频内容的分析,分析视频内容;支持抗网络抖动,在网络速度低时候,丢弃掉一部分的视频帧,尽可能保证视频的实时性和流畅性。支持在nvs上管理所有的nvr的状态和通道设备。
需要说明的是,对于前述的各个方法实施例,为了简单描述,故将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本申请并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本申请,某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次,本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施例,所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种边缘网关接入服务器,其特征在于,包括网络通信模块、任务分发处理模块、业务处理模块、数据分发模块和辅助模块;网络通信模块收到网络请求,将收到的请求放入任务队列处理;任务分发处理模块从任务队列中获取任务,将任务分发给业务处理模块去做对应的业务;业务处理模块将任务处理结果返回数据分发模块;数据分发模块收到数据后将数据扔到内存缓冲中;数据分发任务从内存缓存中取数据,然后将数据发送给客户端;
所述网络通信模块用于接收网络消息,通过HTTP方式和私有协议两种通信方式进行业务通信;网络通信模块接收到数据,对消息进行解析,生成任务,并放入任务队列中;
所述任务分发处理模块从任务队列中取出任务,交给业务处理模块进行处理;
所述业务处理模块包括设备管理模块、设备接入模块以及视频封装模块,经过任务分发处理模块处理后的任务,最后都要调用业务处理模块来达到控制设备的目的;
所述辅助模块包括日志模块和配置管理模块,所述日志模块用于记录系统运行时的用户操作日志及系统运行日志,所述配置管理模块用于在软件启动初期,对配置文件进行读取,解析配置的作用,保证程序的正常运行;
所述数据分发模块用于将媒体数据以及设备业务处理结果发送给请求端。
2.根据权利要求1所述的一种边缘网关接入服务器,其特征在于,所述网络通信模块通过私有协议进行业务通信时,采用epoll内核调度,消除无谓的上下文切换,网络通信模块通过私有协议进行业务通信的具体流程为:
初始化Socket库,初始化服务器端;
建立完成端口及配置参数;
初始化Socket的参数,将Listen Socket和完成端口绑定;
投递多个AcceptEx异步请求,通过Worker线程进行业务通讯和数据交互;
通信结束,通知Worker线程退出;
结束。
3.根据权利要求2所述的一种边缘网关接入服务器,其特征在于,所述建立完成端口及配置参数具体为:
启动数个Worker线程用来接收网络操作完成的通知;
检查完成端口的状态,等待网络操作的到达;
在网络操作到达时,判断网络操作的类型;
若网络操作的类型是Aceept操作,则将新连入的Socket和完成端口绑定,在新连入的Socket上投递第一个WSARecv请求,并在ListenSocket上投递下一个AcceptEx;
若网络操作的类型是Recv操作,则处理接收到的数据,在新连入的Socket上投递下一个WSARecv请求;
判断用户操作是否停止;若是,则结束;否则,继续进行检查完成端口的状态,等待网络操作的到达。
4.根据权利要求1所述的一种边缘网关接入服务器,其特征在于,所述网络通信模块通过HTTP进行业务通信时,采用开源库curl库来实现HTTP客户端,采用libevent作为HTTP服务器,接收业务请求。
5.根据权利要求1所述的一种边缘网关接入服务器,其特征在于,所述任务分发处理模块包括任务队列和分发处理模块;所述任务队列采用先进先出原则,网络通信模块将收到请求消息解析后生成任务,从任务队列的一端存入;由分发处理模块从任务队列的另一端取出;所述分发处理模块从任务队列中取出任务后,先判断任务类型,再将任务分派给相应的处理模块进行处理。
6.根据权利要求1所述的一种边缘网关接入服务器,其特征在于,所述设备管理模块用于对设备的抽象接口进行管理,对于不同厂家之间的设备,使用不同动态库封装不同厂家,并将动态库的实例保存在设备管理模块;在进行设备业务操作时,通过使用设备管理模块的抽象接口去调用动态库接口从而进行控制设备。
7.根据权利要求1所述的一种边缘网关接入服务器,其特征在于,所述设备接入模块中保存了实际操作设备的实现类,针对不同类型的设备,分别创建不同的实例;所述视频封装模块用于在媒体数据传输之前,将数据进行PS封包。
8.根据权利要求1所述的一种边缘网关接入服务器,其特征在于,所述数据分发模块包括内存缓冲池和分发任务池;所述内存缓冲池设计为队列模块,遵循先进先出原则,且每一路视频请求对应一个内存缓冲池,在内存缓冲池满时,从最开始的内存开始覆盖;所述分发任务池通过任务分发线程从内存中读取数,将读取到的内存数据分发给对应客户端。
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