CN100531384C - 一种集群式流媒体系统中动态节目的分发和服务方法 - Google Patents

Abstract

一种集群式流媒体系统中动态节目的分发和服务方法，在动态节目的实时码流的单播或组播分发过程中，每一节点由一主流媒体服务器接收该实时码流并向下一节点发送，同时该服务器还在节点内向其他服务器组播输出，并写入节点的共享存储空间，作为实时存储节目源；用户需要动态节目源的时移服务时，客户端与相应流媒体服务器建立链接并发起请求；目的流媒体服务器从共享存储空间上获取所述动态节目源对应的实时存储节目源，向该客户端提供服务。本发明可以真正实现节点内多台服务器对实时码流的共享，节约网络带宽，简化节点内码流和配置，同时还可实现组播节目的时移服务。

Description

一种集群式流媒体系统中动态节目的分发和服务方法

技术领域

本发明涉及一种集群的流媒体组网方法，尤其涉及(通讯)领域的多媒体通讯领域；集中体现在IPTV应用，移动流媒体应用和视频监控具体方面的内容全局调度方面，设备间的负载均衡和客户端访问流程方面。

背景技术

涉及流媒体相关的应用，在目前的技术层次和大用户量的需求下，一般采用服务器集群的方案解决大用户量和大用户区域的问题。所谓集群流媒体系统，就是在组网构架上，将流媒体服务器系统分成多个节点的组网架构；这些节点一般分为中心节点和n级边缘节点，也有可能各个节点是并列的关系。每个节点包含一个流媒体管理配置客户端、一组流媒体服务器和一组存储设备，如图1所示。

所谓动态节目源，其特性是随时在进行变化，不同时间点用户观看到的是不同的内容，也称作为频道或监控源。这类节目源也可以在节点进行实时存储，然后再进行播放，以下将存储的该节目源称为实时存储节目源。动态节目源的播放方式可以分为单播和组播，单播由客户端发起，而组播则按照一组播组地址进行播放，任一客户端加入组播组后即可接收节目。

在目前的集群式流媒体系统中，动态节目源的一种共享调度方式是：各个动态节目源通过单播的方式从集群的流媒体系统的中心节点逐级中继到n级边缘节点上。但节点内部的多个服务器并没有真正实现对频道实时码流的共享。当某一个节点内部某台流媒体服务器能力不够时，如用户数目超过了上限，需要采用动态中继的方式，由另一流媒体服务器从上级节点重新中继或者由本级节点重新中继。

这种方式下，节点内多台服务器对同一频道的实时码流进行动态单播中继，占用了较多的骨干网带宽，也使得节点内部的码流以及存储的共享变得复杂。同时需要业务管理系统对节点内服务器进行重复的管理配置。

此外，对于组播节目的实时码流，目前在节点内并不加以存储，因此客户端(即用户终端)不能象单播业务一样实现时移服务，即不能请求从之前的某个时间点开始观看某一频道的节目。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集群式流媒体系统中动态节目的分发方法，可以真正实现节点内多台服务器对实时码流的共享，节约网络带宽，简化节点内的码流和配置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种集群式流媒体系统中动态节目的分发方法，包括以下步骤：

(a)动态节目的实时码流接入到中心节点指定的流媒体服务器，该接收实时码流的该流媒体服务器即为该动态节目的主流媒体服务器；

(b)主流媒体服务器接收到实时码流后，在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，同时，主流媒体服务器将该实时码流写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源；

(c)中心节点采用中继方式将该实时码流传送到下一级节点的主流媒体服务器，如此逐级下传到边缘节点，在每个节点中，均由主流媒体服务器在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，并将其写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源。

进一步地，上述分发方法还可具有以下特点：

所述从流媒体服务器在有用户点播所述动态节目源时，再触发接收该动态节目源的实时组播码流。

进一步地，上述分发方法还可具有以下特点：

所述主流媒体服务器可对实时存储节目源进行读写，而从流媒体服务器仅有读取该实时存储节目源的权限。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种集群式流媒体系统中动态节目的分发和服务方法，可以真正实现节点内多台服务器对实时码流的共享，节约网络带宽，简化节点内码流和配置，同时还可实现组播节目的时移服务。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种集群式流媒体系统中动态节目的分发和服务方法，包括以下步骤：

(A)在动态节目的实时码流的单播或组播分发过程中，每一节点由一指定的主流媒体服务器接收该实时码流并向下一节点发送，同时，该主流媒体服务器还在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，并将其写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源；

(B)当用户需要采用组播或单播方式的一动态节目源的时移服务时，客户端与包含该动态节目实时码流的节点的目的流媒体服务器建立链接，并向该目的流媒体服务器发起请求；

(C)所述目的流媒体服务器从共享存储空间上获取所述动态节目源对应的实时存储节目源，向该客户端提供服务。

进一步地，上述分发和服务方法还可具有以下特点：

所述步骤(A)进一步分为以下步骤：

(A1)动态节目的实时码流接入到中心节点指定的流媒体服务器，该接收实时码流的该流媒体服务器即为该动态节目的主流媒体服务器；

(A2)主流媒体服务器接收到实时码流后，在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，同时，主流媒体服务器将该实时码流写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源；

(A3)中心节点采用中继方式将该实时码流传送到下一级节点的主流媒体服务器，如此逐级下传到边缘节点，在每个节点中，均由主流媒体服务器在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，并将其写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源。

进一步地，上述分发和服务方法还可具有以下特点：

所述从流媒体服务器在有用户点播所述动态节目源时，再触发接收该动态节目源的实时组播码流。

进一步地，上述分发和服务方法还可具有以下特点：

所述主流媒体服务器可对实时存储节目源进行读写，而从流媒体服务器仅有读取该实时存储节目源的权限。

进一步地，上述分发和服务方法还可具有以下特点：

所述步骤(B)中，客户端是在请求组播或单播服务的过程中，建立与所述目的流媒体服务器的链接的，该过程进一步包括以下步骤：

(B1)客户端访问电子节目指南，系统通知客户端和哪个节点建立链接，客户端向该指定节点的流媒体管理配置客户端请求建立链接，携带节目内容信息；

(B2)所述流媒体管理配置客户端重定向到目的流媒体服务器并通知所述客户端；

(B3)客户端和所述目的流媒体服务器建立链接，与该目的流媒体服务器交互信息，加入该动态节目源的组播组，接收组播码流。

进一步地，上述分发和服务方法还可具有以下特点：

所述步骤(B2)中，所述流媒体管理配置客户端根据局部的负载均衡进行重定向，其规则为以下几种中的一种：

a、满足设备资源的情况下，优先定位到该节目实时码流的主流媒体服务器；

b、不同的频道内容尽量分布在不同的服务器上；

c、服务器额定用户需要同时根据服务器CPU状态和用户数进行判断并且重定向。

进一步地，上述分发和服务方法还可具有以下特点：

所述目的流媒体服务器为主流媒体服务器或从流媒体服务器。

采用本发明方法，达到了以下有益效果。

1)实时码流在节点内由一个服务器存储，其它服务器实时共享。

2)实时码流在节点内的共享方式采用组播方式实现，节省了骨干网和节点内部的带宽消耗。

3)实时码流采用组播发送时，可以在节点内存储，并作为实时存储节目源实现时移服务。

4)各个部分的系统耦合为松耦合原则，对于一个流媒体节点，其可以是相对独立的部分，除了和上级节点可能存在码流中继关系以外，不需要做其他不必要的业务配置和控制；节点内部各个流媒体服务器之间也没有交互信息和必然联系，可以灵活增减设备。

综上所述，本发明的动态节目分发和服务方法实现了系统的灵活，简单，合理、可控和高兼容性。

附图说明

图1是本发明实施例实现动态节目源实时码流在节点之间及节点内的分发过程的示意图。

图2是本发明实施例实现动态节目源组播服务和实时存储节目源单播服务的过程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

本发明主要涉及以下两方面的内容，一个是动态节目源实时码流在节点之间及节点内的分发方法，如图1所示。另一个是动态节目源的组播服务和实时存储节目源的单播服务的实现方法，如图2所示。

图1中的大箭头表示节点内的组播码流流向，实线小箭头表示第一实时码流流向，虚线小箭头表示第二实时码流流向，该第一和第二实时码流即可以是单播码流也可以是组播码流。

动态节目源实时码流的分发方法包括以下步骤：

步骤110，编码器(图中未示出)输出某动态节目的实时码流到中心节点上指定的流媒体服务器，接收实时码流的该流媒体服务器即为该动态节目的主流媒体服务器；

该步对应于图中的过程1。码流提供方式可以为RTP的码流提供方式，也可以是UDP的码流提供方式。码流传输方式可以为TS方式或者ISMA传输方式。该主流媒体服务器可由流媒体管理配置服务器(图中未示出)来指定。

步骤120，主流媒体服务器接收到实时码流后，在节点内向其他流媒体服务器组播输出该码流，这些流媒体服务器称为从流媒体服务器，从流媒体服务器在有用户点播时，再触发接收相应动态节目源的实时组播码流；

该操作对应于图中的过程2。在节点内针对每个动态节目源都有组播码流输出到各个服务器，该组播码流不应扩散到其它节点上。

同时，主流媒体服务器将该实时码流写入到节点内的共享存储空间(如过程5所示)，作为实时存储节目源。主流媒体服务器可对该实时存储节目源进行读写，而从流媒体服务器仅有读取该实时存储节目源的权限(如过程6所示)，这样管理比较简单的可靠。

步骤130，中心节点采用中继方式将该实时码流传送到下一级节点的主流媒体服务器，如此逐级下传到边缘节点，在每个节点中，对该实时码流的组播和存储方式均与上述中心节点相同。

该步对应于图中的过程3和过程4。中继方式可以选择TCP方式或者UDP方式。

图2示出了动态节目源的组播服务和实时存储节目源的单播服务的实现方法，包括以下步骤：

步骤210，客户端访问电子节目指南(EPG)时，系统根据访问内容、服务节点预设情况和各个节点工作状态，通知客户端和哪个节点建立实时流协议(RTSP协议)链接以进行流媒体服务，如图中的过程1和过程2；

具体地，客户端的请求首先到达全局调度设备，经过全局负载均衡策略引导到相应的边缘节点的流媒体管理配置客户端。

步骤220，客户端向指定的某一节点(可以是中心节点，次中心节点或者边缘节点多种情况)的流媒体管理配置客户端请求链接，携带节目内容信息，如图2中的过程3；

步骤230，流媒体管理配置客户端根据负载均衡策略重定向到目的流媒体服务器，该目的服务器即可以是主流媒体服务器，也可以是从流媒体服务器，如图中的过程4；

流媒体管理配置客户端根据局部负载均衡策略来确定与哪台流媒体服务器建立链接，完成重定向动作。可以根据服务器的CPU状态、并发用户数和内容进行负载均衡重定向，可遵循以下规则：

a、满足设备资源的情况下，优先根据节目内容重定向，即优先定位到该节目实时码流的主流媒体服务器；b、不同的频道内容尽量分布在不同的服务器上；c、服务器额定用户需要同时根据服务器CPU状态和用户数进行判断并且重定向。

步骤240，客户端和所述目的流媒体服务器建立链接，并根据与该目的流媒体服务器的交互信息加入该动态节目源的组播组，接收组播码流，该流媒体服务器并不向客户端发送单播码流，双方通过和服务器交互信令保持链接有效；

当目的流媒体服务器为主流媒体服务器时，如图中的过程5和过程9所示。当目的流媒体服务器为从流媒体服务器时，如图中的过程7和过程9所示。

步骤250，当用户需要某一采用组播方式的动态节目的时移服务时，客户端向与其链接的目的流媒体服务器发起相应请求，该服务器从共享存储空间上获取所述动态节目源对应的实时存储节目源，向该客户端提供服务。

当目的流媒体服务器为主流媒体服务器时，如图中的过程10所示。当目的流媒体服务器为从流媒体服务器时，如图中的过程11所示。

在以上实施例的基础上，本发明还有各种变换方式。

例如，以上客户端发起和获得组播服务的过程也可以采用现有技术中的其它方式，并不局限于以上步骤。如客户端可以从EPG直接获取组播地址，加入组播组获得服务。相应地，当用户需要某一组播节目的时移服务，客户端需要首先建立与指定节点的目的流媒体服务器的链接。

Claims (10)

1.一种集群式流媒体系统中动态节目的分发方法，包括以下步骤：

(a)动态节目的实时码流接入到中心节点指定的流媒体服务器，该接收实时码流的该流媒体服务器即为该动态节目的主流媒体服务器；

(b)主流媒体服务器接收到实时码流后，在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，同时，主流媒体服务器将该实时码流写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源；

(c)中心节点采用中继方式将该实时码流传送到下一级节点的主流媒体服务器，如此逐级下传到边缘节点，在每个节点中，均由主流媒体服务器在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，并将其写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源。

2.如权利要求1所述的分发方法，其特征在于：

所述从流媒体服务器在有用户点播动态节目源时，再触发接收该动态节目源的实时组播码流。

3.如权利要求1所述的分发方法，其特征在于：

所述主流媒体服务器可对实时存储节目源进行读写，而从流媒体服务器仅有读取该实时存储节目源的权限。

4.一种集群式流媒体系统中动态节目的分发和服务方法，包括以下步骤：

(A)在动态节目的实时码流的单播或组播分发过程中，每一节点由一指定的主流媒体服务器接收该实时码流并向下一节点发送，同时，该主流媒体服务器还在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，并将其写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源；

(B)当用户需要采用组播或单播方式的一动态节目源的时移服务时，客户端与包含该动态节目实时码流的节点的目的流媒体服务器建立链接，并向该目的流媒体服务器发起请求；

(C)所述目的流媒体服务器从共享存储空间上获取所述动态节目源对应的实时存储节目源，向该客户端提供服务。

5.如权利要求4所述的分发和服务方法，其特征在于：

所述步骤(A)进一步分为以下步骤：

(A1)动态节目的实时码流接入到中心节点指定的流媒体服务器，该接收实时码流的该流媒体服务器即为该动态节目的主流媒体服务器；

(A2)主流媒体服务器接收到实时码流后，在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，同时，主流媒体服务器将该实时码流写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源；

(A3)中心节点采用中继方式将该实时码流传送到下一级节点的主流媒体服务器，如此逐级下传到边缘节点，在每个节点中，均由主流媒体服务器在节点内向其他的从流媒体服务器组播输出该实时码流，并将其写入到节点内的共享存储空间，作为实时存储节目源。

6.如权利要求5所述的分发和服务方法，其特征在于：

所述从流媒体服务器在有用户点播动态节目源时，再触发接收该动态节目源的实时组播码流。

7.如权利要求5所述的分发和服务方法，其特征在于：

所述主流媒体服务器可对实时存储节目源进行读写，而从流媒体服务器仅有读取该实时存储节目源的权限。

8.如权利要求4所述的分发和服务方法，其特征在于：

所述步骤(B)中，客户端是在请求组播或单播服务的过程中，建立与所述目的流媒体服务器的链接的，该过程进一步包括以下步骤：

(B1)客户端访问电子节目指南，系统通知客户端和哪个节点建立链接，客户端向该指定节点的流媒体管理配置客户端请求建立链接，携带节目内容信息；

(B2)所述流媒体管理配置客户端重定向到目的流媒体服务器并通知所述客户端；

(B3)客户端和所述目的流媒体服务器建立链接，与该目的流媒体服务器交互信息，加入动态节目源的组播组，接收组播码流。

9.如权利要求8所述的分发和服务方法，其特征在于：

所述步骤(B2)中，所述流媒体管理配置客户端根据局部的负载均衡进行重定向，其规则为以下几种中的一种：

a、满足设备资源的情况下，优先定位到该节目实时码流的主流媒体服务器；

b、不同的频道内容尽量分布在不同的服务器上；

c、服务器额定用户需要同时根据服务器CPU状态和用户数进行判断并且重定向。

10.如权利要求4所述的分发和服务方法，其特征在于：

所述目的流媒体服务器为主流媒体服务器或从流媒体服务器。

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